Теоретические сведения

Холодный двигатель с короткозамкнутым ротором допускается пускать 2—3 раза подряд, а горячий — не более 1 раза. При большем числе пусков подряд обмотки двигателя недопустимо перегреваются от пускового тока, что резко сокращает их срок службы.

Кратковременное снижение или полное исчезновение напряжения на шинах собственных нужд, вызванное коротким замыканием или переключением на резервное питание из-за автоматического или ошибочного ручного отключения рабочего питания, ведет к снижению частоты вращения двигателей вплоть до полной остановки части из них. Для сохранения в работе основных агрегатов электростанции двигатели ответственных механизмов при этом не отключаются от шин. После устранения причины кратковременного нарушения электроснабжения они восстанавливают нормальную частоту вращения без вмешательства персонала. Такой процесс называется самозапуском.

Продолжительность самозапуска двигателей не должна превышать 30—35 с для станции среднего давления из-за опасности повреждения обмоток двигателей от перегрева; 20—25 с для станции высокого давления с поперечными связями и 15—20 с для блочных станций из-за возможности отключения котельных или блочных агрегатов технологической защитой при более продолжительном самозапуске.

При отключении питания напряжение на секции с неотключенными двигателями исчезает не сразу, а за счет электромагнитной и кинетической энергии, запасенной двигателями, затухает за время 1—1,5 с и при наличии синхронных двигателей — даже до 3 с. Участвующие в групповом выбеге двигатели механизмов с большим моментом инерции (вентиляторы, дымососы), работают в этом случае в режиме генераторов, отдавая часть энергии двигателям механизмов с меньшим моментом инерции, работающим в двигательном режиме.

Частота затухающего напряжения при групповом выбеге по мере торможения двигателей уменьшается со скоростью примерно 4—7 Гц/с (рис. 1). Групповой выбег продолжается до снижения напряжения на секции до (0,25— 0,2) U_ном, после чего двигатели останавливаются независимо друг от друга.

Рис. 1. Затухание напряжения и частоты на шинах с. н. 6 кВ блока 300 МВт при групповом выбеге после отключения источника питания:

1,2— нагрузка на секции 940 А, в выбеге участвует синхронный двигатель мельницы; 3, 4 — нагрузка на секции 1370 А, выбег без мельницы

Переходные токи в двигателях близки к нормальным пусковым токам из-за значительного падения напряжения в источнике резервного питания от одновременного самозапуска мощной группы двигателей. Поэтому повреждений двигателей при самозапуске от динамических усилий в обмотках не наблюдается.

Самозапуск двигателей до нормальной частоты вращения происходит каскадно (рис. 2). Первыми заканчивают разбег двигатели механизмов с легкими условиями пуска, например циркуляционных (ЦЭН), конденсатных насосов. Благодаря снижению пусковых токов этих двигателей до номинальных напряжение на секции повышается, что облегчает разбег других двигателей: питательных насосов (ПЭН), дымососов (Д), дутьевых вентиляторов (ДВ) и т.д. Каскадный разбег двигателей позволяет обеспечить их самозапуск при начальном напряжении несколько ниже того, которое требуется для двигателей механизмов с тяжелыми условиями пуска.

Чем кратковременней перерыв питания, тем меньше двигатели успевают затормозиться, тем меньше их пусковые токи и больше начальное напряжение на шинах после включения резервного питания и, следовательно, тем быстрее самозапуск двигателей. Поэтому следует по возможности сокращать время действия защит и АВР на собственных нуждах. Перерыв в питании при действии АВР не должен быть более 0,7 с при работе быстродействующих защит источника питания шин с. н. (собственное время действия защиты и АВР); 1,5—2 с — при работе максимальной токовой защиты источника питания; 2,5 - 3 с - при отключении источника питания пусковым органом минимального напряжения АВР.

Рис. 2. Изменение тока и напряжения секций и электродвигателей с. н. блока 300 МВт при самозапуске после перерыва питания 2,5 с

Предельно допустимая продолжительность перерыва ограничивается также режимом работы котлоагрегата. Перерыв более 3 с вызывает такое снижение частоты вращения тягодутьевых механизмов, при котором факел в топке может погаснуть. Одновременное последующее восстановление работы тягодутьевых механизмов и питателей топлива может привести к взрыву в топке котла. Поэтому при длительных перерывах питания двигатели дутьевых вентиляторов отключаются защитой минимального напряжения с выдержкой времени 4—10 с (в зависимости от вида топлива). Затем от блокировки отключаются мельничные вентиляторы и питатели топлива. Следовательно, при перерывах питания с. н. на 4 с и более работа котлоагрегата нарушается и самозапуск двигателей не только не имеет смысла, но даже и недопустим.

Для облегчения самозапуска все неответственные двигатели при снижении напряжения на шинах с. н. до (0,6— 0,7) U_ном отключаются защитой минимального напряжения с выдержкой 0,5 с. Неответственные синхронные двигатели, например, шаровых мельниц, автоматически отключаются одновременно с отключением выключателя рабочего питания. Это сокращает продолжительность затухания остаточного напряжения и ускоряет действие защиты минимального напряжения. Напряжение на резервном источнике питания стремятся поддерживать на 10 % выше номинального напряжения двигателя.

Некоторые особенности имеет самозапуск ответственных механизмов (питательных или циркуляционных насосов) с синхронными двигателями. При перерыве питания менее 0,5 с вхождение двигателя в синхронизм происходит достаточно быстро, если вращающий асинхронный момент двигателя обеспечивает увеличение частоты вращения, необходимое для втягивания в синхронизм. Большую помощь в этом обеспечивает форсировка возбуждения. При недостаточном асинхронном моменте (слишком низкое восстанавливающееся напряжение, работа с обмоткой ротора, замкнутой на якорь возбудителя), а также при перерывах в питании более 0,5 с втягивания в синхронизм может не произойти, и тогда потребуется ресинхронизация под нагрузкой или повторный пуск, если возможна кратковременная остановка механизма.

Содержание практической работы

 В первой части практической работы производится анализ требований к схеме подстанции, разрабатываются варианты схем в соответствии с заданием.

Во второй части выбирается оптимальный вариант и рассчитыватся нагрузка подстанции.

                            Методические указания по выполнению работы

17. Проанализируйте требования к схеме подстанции.

18. Разработайте 3 варианта электрической схемы подстанции и сделайте их описание.

19. Выберите оптимальный вариант и обоснуйте выбор.

20. Произведите расчет максимальной нагрузки нагрузки.

Максимальная нагрузка трансформатора, автотрансформатора определяется по выражению

            ,

где  - количество линий воздушных или кабельных;

 - максимальная нагрузка одной линии;

 - коэффициент одновременности;

 - коэффициент мощности.

                               Контрольные вопросы

Контрольные вопросы:

1. Что такое самозапуск электродвигателей?

2. Какие причины приводят к необходимости самозапуска?

3. Что происходит с двигателями ответственных механизмов пери самозапуске?

4. Какова допустимая продолжительность самозапуска для разных станций?

5. Как изменяется напряжение при отключении питания на секции с неотключенными двигателями?

6. Как изменяется частота затухающего напряжения?

7. При каком напряжении двигатели останавливаются?

8. Почему при самозапуске не наблюдается повреждений двигателей?

9. Как происходит самозапуск двигателей?

10. На что влияет продолжительность перерыва питания?

11. Чем ограничивается предельно допустимая продолжительность перерыва питания и почему?

12. Какие механизмы и какой защитой отключаются для облегчения самозапуска?

13. Какие особенности имеет самозапуск механизмов с синхронными двигателями?

Оформление отчета

Отчет оформляется каждым студентом индивидуально и включает в себя: теоретические сведения, электрическую схему соединений, бланки оперативных переключений, ответы на контрольные вопросы.

Литература [2], [6]