САМОЗАПУСК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

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 неот-ключенными 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. 6.1). Групповой выбег продолжается до снижения напряжения на секции до (0,25— 0,2) f/ном, после чего двигатели останавливаются независимо друг от друга.

Из-за снижения частоты затухающего напряжения оно быстро отстает по фазе от напряжения сети. Уже через 0,3—0,4 с с момента отключения питания секции угол расхождения напряжения достигает 180°. При этом разность напряжений на секции и в сети может достигнуть (1,6— 1,8) [/_Ном. При самопроизвольном или ошибочном отключении рабочего питания, а в некоторых случаях и при действии быстродействующих защит напряжение на секцию от АВР подается через 0,4—0,5 с, т. е. в момент противофазы. Несмотря на это 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 замозапуске от динамических усилий в обмотках не наблюдается.

При КЗ на шинах секции или вблизи шин напряжение на шинах снизится до нуля и выбег двигателей будет происходить независимо друг от друга. Время затухания переходного тока, который двигатели будут посылать к месту КЗ, примерно равно 0,3 с. Торможение двигателя от это-

Рис. 6.1. 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

го тока ввиду кратковременности процесса невелико и составляет в зависимости от типа механизма всего лишь 0,8—3 % нормальной частоты вращения.

Самозапуск двигателей до нормальной частоты вращения происходит каскадно (рис. 6.2). 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 бы-

стрее 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 —

Рис. 6.2. Изменение тока и напряжения секций и электродвигателей с. н. блока 300 МВт при самозапуске после перерыва питания 2,5 с

при отключении источника питания пусковым органом минимального напряжения АВР.

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 вен-

тиляторы 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.

Самозапуск ответственных двигателей после перерыва питания должен обеспечиваться: на ТЭЦ с шинами генераторного напряжения — от ненагруженного резервного источника питания, на станциях с блочными агрегатами 165 МВт и выше — от резервного трансформатора, уже нагруженного на 50%. Предварительную нагрузку резервного трансформатора на 50 % приходится учитывать, поскольку она соответствует режиму пуска или остановки блока ог резервного трансформатора, а блоки пускаются и останавливаются сравнительно часто и пуск их из холодного состояния продолжителен.

Для облегчения самозапуска все неответственные двигатели при снижении напряжения на шинах с. н. до (0,6— 0,7) Сном 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 °/о 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 аеинхронном 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. Это осуществляется специальными схемами автоматики, которые воздействуют на отключение АГП и замыкание обмотки ротора на сопротивление, в 7—10 раз превышающее сопротивление этой обмотки, с одновременной форсировкой возбуждения (производится ресинхронизация) или приводят в действие нормальную схему пуска после восстановления напряжения на с. н. В случае необходимости схема ресинхронизации дополняется автоматикой разгрузки механизма.

Для успешности самозапуска начальное напряжение на шинах с. н. должно быть достаточным, чтобы создать избы-

Рис. 6.3. Зависимость кратности тока двигателей при самозапуске (по сравнению с его значением для заторможенных двигателей) от продолжительности перерыва питания при действии АВР

точный момент для разбега всех основных двигателей, а продолжительность разбега двигателей, зависящая как от начального напряжения, так и скорости его восстановления, не должна превышать предельно допустимую.

Точный расчет самозапуска может быть произведен графоаналитическим методом последовательных интервалов. Но этот метод громоздкий и весьма трудоемкий. С достаточной степенью точности успешность самозапуска может быть проверена по методу эквивалентного двигателя, разработанному в Союзтехэнерго.

Установлено, что при перерыве питания не более 2— 3 с самозапуск двигателей проходит успешно, если начальное напряжеие на шинах после включения резервного источника питания составляет: [/_нач=0,5 £/_Вом,дв — для станции среднего давления с коэффициентом загрузки двигателей /C₃=0,6-f-0,7 и £/_нач= (0,64-0,63) £/ном,дв — для станции высокого давления с /Сэ= 0,84-0,9.

По результатам многочисленных опытов определен относительный суммарный ток самозапуска (отнесенный к суммарному току самозапуска остановившихся двигателей) в зависимости от продолжительности перерыва питания (рис. 6.3). В пределах перерывов питания от 0,5 до 3 с суммарный ток самозапуска двигателей возрастает от 0,55 до 0,87 суммарного пускового тока остановившихся двигателей.

Начальное напряжение на шинах с.н. при самозапуске двигателей от резервного ненагруженного источника питания определяется по формуле

где U*= 1,05-=-1,1—напряжение XX источника питания, отн. ед.; Кп — номинальная кратность пускового тока двигателя, отн. ед.; Кг — коэффициент, учитывающий уменьшение пускового тока двигателей при самозапуске по сравнению с его значением для остановившихся двигателей (см. рис. 6.3); X s, — суммарное сопротивление цепи питания (системы, трансформатора, реактора, линии, шин).

Пример. Определить значение начального напряжения при самозапуске двигателей с. н. блочного агрегата мощностью 200 МВт после перерыва питания 2 с. В самозапуске участвуют двигатели мельничного вентилятора (MB), питательного насоса (ПЭН), дымососа (Д), дутьевого вентилятора (ДВ), вентилятора горячего дутья (ВГД), конденса-тного насоса (КН), циркуляционного насоса (ЦН) и резервного воз* будителя (РВ).

Таблица 6.1. Параметры двигателей

Данные резервного трансформатора: мощность 5_аом=15 750 кВ-А; Кн% = 10,3%; /ном,тр=1445 А; £/_н<ш,тр=6300В; сопротивление внешней цепи Ас =0,05.

Сопротивление цепи питания

SX = Хгр + Х_с = 0,26 + 0,05 = 0,31,

Суммарный ток при пуске двигателей из неподвижного состояния 2Я_П /ном = 5,4-9 + 7,0-450 + 5,5-204+ 10,3-99 + + 4,6-32+ 5,8-29,4+ 5,4-215+10,5-156 = 8894 А;

К* = 0,81 (из рис. 6.3);

Следовательно, самозапуск будет успешным.