Понижениях напряжения

6. Для какой цели служит защита от понижений напряжения сети?

7. Для исключения самопроизвольного включения электродвигателя после снятия и вторичной подачи напряжения или после кратковременных значительных понижений напряжения в сети.

На 10.12, а, б представлена схема автоматического одноступенчатого управления батареей конденсаторов по напряжению. Напряжение контролирует реле минимального напряжения РН1. При снижении напряжения в сети это реле, включенное в цепь трансформатора напряжения, замыкает контакт РН1 в цепи реле времени РВ1, которое с выдержкой времени замыкает цепь катушки включения привода КВ. Конденсаторная батарея включается выключателем В. При повышении напряжения сверх установленного замыкается контакт реле РН1 в цепи реле времени РВ2, которое с выдержкой времени замыкает цепь катушки отключения выключателя КО. Конденсаторная батарея отключается. Наличие реле времени PBI и РВ2 обеспечивает отстройку от кратковременных повышений или понижений напряжения в сети. Защита конденсаторной батареи осуществляется контактами РП промежуточного реле, получающего импульс через контакты реле защиты РЗ.

Разумеется, допустимость тех или иных набросов мощности или понижений напряжения будет определяться не только устойчивостью двигателя, но и величи-

в сетях с большой долей нагрузки, определяемой асинхронными двигателями, не отключаемыми в случаях кратковременных понижений напряжения при к. з., коэффициенты запуска к'3 и «? могут быть много большими 1 (до 2—5); в конкретных случаях их необходимо определять с учетом отмеченных выше факторов;

Наличие реле времени в схеме автоматического управления обеспечивает отстройку от возможных кратковременных повышений или понижений напряжения в сети, вызванных пусковыми токами или токами самозапуска двигателей.

время пуска (имеется в виду пуск в нагруженном состоянии). Электродвигатели с короткозамкнутым ротором выполнены с расчетом на прямой пуск, поэтому последний применяют во всех случаях, когда пусковые токи не вызывают недопустимых понижений напряжения на шинах электроустановки. В противном случае приходится ограничивать пусковые токи, используя с этой целью пусковые реакторы, а в особо тяжелых условиях — автотрансформаторы. У электродвигателей, обмотка статора которых при нормальной работе соединена в треугольник, необходимое ограничение пусковых токов можно получить путем переключения этой обмотки на время пуска с треугольника на звезду; по окончании пуска обмотку снова следует соединить в треугольник.

При подпитке от синхронных двигателей будет замедляться пуск АВР на стороне вторичного напряжения трансформаторов, так как СД поддерживают напряжение на шинах 6—10 кВ и оно снижается медленнее, чем при отсутствии подпитки, тем более, что при небольшом снижении напряжения действует форсировка возбуждения СД, а уставка реле напряжения в схеме АВР выбирается низкая по ряду условий (например, для отстройки ,от случайных быст-ропроходящих эксплуатационных понижений напряжения в сети и т.д.).

сутствии подпитки, тем более что при небольшом снижении напряжения действует форси-ровка возбуждения СД, а уставка реле напряжения в схеме АВР выбирается низкая по ряду условий (например, для отстройки от случайных быстропроходящих эксплуатационных понижений напряжения в сети и т. д.).

Управление и защита электродвигателей постоянного тока. Защита электродвигателей постоянного тока от коротких замыканий, перегрузок и понижений напряжения осуществляется аналогично соответствующим защитам асинхронных двигателей. Схема управления и защиты электродвигателя постоянного тока средней мощности с независимым возбуждением приведена на 14.6, а, б. В этой схеме контактор КМ1 служит для подключения цепи якоря к источнику питания в момент пуска, а контактор КМ2 — для закорачивания пускового реостата /?Пск- После того как электродвигатель наберет обороты, его пусковой ток уменьшится, а создаваемая якорем противо-ЭДС станет достаточной для срабатывания контактора КМ2. Так как коэффициент возврата контакторов постоянного тока очень низок (feB = (ОДч-0,15), то контактор К.М1

Разумеется, допустимость тех или иных набросов мощности или понижений напряжения будет определяться не только устойчивостью двигателя, но и значе-

Для отстройки от КЗ, не вызывающих потери рабочего питания (включая случаи восстановления рабочего питания действием соответствующего УАПВ), ПОН снабжается выдержкой времени. Отстройка ПОН от понижений напряжения в процессе самозапуска после внешних КЗ и АПВ рабочего питания производится по напряжению.

Перечисленные преимущества синхронных двигателей, а также большая, чем у асинхронных двигателей, устойчивость при понижениях напряжения сети вследствие того, что максимальный момент синхронного двигателя пропорционален первой степени напряжения (кроме того, при понижениях напряжения он может быть увеличен форсированием тока возбуждения), способствуют широкому внедрению синхронных двигателей на предприятиях нефтяной и газовой промышленности.

Условия работы синхронных двигателей при понижениях напряжения оказываются другими, чем для асинхронных. Установившийся синхронный режим двигателя характеризуется потребляемой им активной мощностью Рс = = Шсозф, ЭДС Ed за синхронным активным сопротивлением в продольной оси Ха и поперечной оси Xq и углом сдвига 8 между Ed и напряжением на зажимах U. Мощность Pc=Eds\n&IXd+U2(Xd-Xq)sm28l(2XdXl,). С другой стороны, PC определяется статическим противодействующим моментом Мпр. Устойчивая работа имеет место в том случае, когда нагрузка механизма меньше максимально возможного значения Рс max. Двигатель работает в синхронном режиме до тех пор, пока снижение произведения EdU компенсируется возрастанием угла 8. При дальнейшем уменьшении EdU возникают качания и возможность выпадения Двигателя из синхронизма. Таким образом, выпадение двигателя из синхронизма может определяться снижением U, уменьшением тока возбуждения и недопустимым увеличением нагрузки. С другой стороны, форсировка возбуждения, широко используемая в отечественной практике, существенно влияет на повышение устойчивой работы. Внезапные резкие снижения напряжения, опасные с точки зрения выпадения двигателя из синхронизма, обычно возникают в результате КЗ в питающей сети. При этом наиболее тяжелыми являются K(Z) (см. гл. 1), так как при несимметричных КЗ всегда остается некоторый вращающий момент, определяемый составляющими прямой последовательности в напряжениях. Поведение двигателей при внешних КЗ достаточно сложно и рассматривается с применением методов, используемых для расчетов динамической устойчивости систем [30]. Использование этих методов дает возможность определить и допустимые времена отключения КЗ, которые дали бы возможность сохранить двигатели в устойчивой работе. Времена эти оказываются весьма малыми. Предельное минимальное значение напряжения, при котором двигатель еще остается устойчиво работающим, принимают весьма приближенно равным 0,5?/Ном (для /*С(3)). Вышедший из

ства замыкающим контактом минимального реле напряжения 6 при значительных понижениях напряжения на питающих шинах (например, до 0,75 ?/ном).

Выдержки времен и.' По условию обеспечения самозапуска более ответственных двигателей желательно иметь время срабатывания малым. С другой стороны нецелесообразно допускать массовые отключения двигателей при кратковременных понижениях напряжения, вызываемых к. з. в других двигателях и питающей :ети, обычно ликвидируемых защитами от к. з. без выдержки времени. Приемлемым решением является выполнение защиты с t л- 0,5 с. Такое время может быть допустимо и для отключения двигателей с фазным ротором, работающих, например, на механизмы с М„р = const. Выдержка времени защит, предназначенных для отключения двигателей по условиям технологического процесса и техники безопасности, должна выбираться так, чтобы они срабатывали только при длительном снижении напряжения в сети или его исчезновении. Обычно эта выдержка времени t = 9 -г 10 с. На щ актике допускаются отклонения от указанных условий, в частности при присоединении двигателей через магнитные пускатели защита не имеет выдержки времени (при этом иногда предусматри^-вается их обратное автоматическое включение при восстановлении напряжения).

Поэтому при понижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую нагрузочную способность. Кроме того, использование возможности увеличения тока возбуждения синхронных двигателей позволяет увеличивать надежность их работы при аварийных понижениях напряжения в сети и улучшать в этих случаях условия работы энергосистемы в целом. Вследствие большого воздушного зазора добавочные потери в стали и в клетке ротора синхронных двигателей меньше, чем у асинхронных, благодаря чему к. п. д. синхронных двигателей обычно выше.

Автоматическими регуляторами возбуждения целесообразно снабжать также синхронные двигатели. Действие их при понижениях напряжения способствует поддержанию постоянства напряжения сети и повышает устойчивость работы двигателей.

Для ограничения пусковых токов крупных синхронных двигателей рекомендуется поддерживать на шинах питающих подстанций оптимальные мощности КЗ, разделять функции линейного и пускового реакторов, если реактивное сопротивление последнего значительно выше, чем линейного реактора. При глубоких понижениях напряжения во время пуска мощных электродвигателей применяют сдвоенные реакторы с последовательным включением обеих ветвей во время пуска и с отключением одной из них после пуска.

Условия работы синхронных двигателей при понижениях напряжения оказываются другими, чем для асинхронных. Установившийся синхронный режим двигателя хараи -теризуется потребляемой им активной мощностью Р^ = = Шcos ф, ЭДС Еа за синхронным активным сопротивлением в продольной оси Ха и поперечной оси Xq ;: углом сдвига 5 между Ed и напряжением на зажимах U. Мощность Pc=Edsin8/Xd+U:i(Xd — Xq)sin28/(2XdXtJ). С другой стороны, Рс определяется статическим противодействующим моментом Mnf. Устойчивая работа имеет месте в том случае, когда нагрузка механизма меньше максимально возможного значения Рс max. Двигатель работав" в синхронном режиме до тех пор, пока снижение произведения EdU компенсируется возрастанием угла б. При дальнейшем уменьшении EdU возникают качания и возможность выпадения Двигателя из синхронизма. Таким образом, выпадение двигателя из синхронизма можег определяться снижением U, уменьшением тока возбуждения и недопустимым увеличением нагрузки. С другой стороны, форсировка возбуждения, широко используемая п отечественной практике, существенно влияет на повышение устойчивой работы. Внезапные резкие снижения напряжения, опасные с точки зрения выпадения двигателя из синхронизма, обычно возникают в результате КЗ в питающей сети. При этом наиболее тяжелыми являются К'' (см. гл. 1), так как при несимметричных КЗ всегда остается некоторый вращающий момент, определяемый составляющими прямой последовательности в напряжениях, Поведение двигателей при внешних КЗ достаточно сложно п рассматривается с применением методов, используемых для расчетов динамической устойчивости систем [30]. Ис-. пользование этих методов дает возможность определить и допустимые времена отключения КЗ, которые дали бы возможность сохранить двигатели в устойчивой работе. Времена эти оказываются весьма малыми. Предельное минимальное значение напряжения, при котором двигатель еше остается устойчиво работающим, принимают весьма приближенно равным 0,5l7hom (для К^3)). Вышедший из

турбины при ее прогреве. Однако на аварийные ситуации, когда требуется быстрое увеличение реактивной мощности, это условие не распространяется. Регулятор возбуждения и реле форсировки (если она есть) всегда должны находиться в работе, и сопутствующая их действию перегрузка машины при аварийных понижениях напряжения в сети считается допустимой ввиду ее кратковременности. Вообще вероятность совпадения действия форсировки

и при некотором напряжении развиваемый двигателем момент станет меньше момента сопротивления. В случае постоянства момента сопротивления двигатель при этом затормаживается. Напряжение, при котором максимальный момент двигателя становится равным моменту сопротивления механизма при номинальной частоте вращения, называется критическим. Для механизма с моментом сопротивления, зависящим от частоты вращения, при U < < UKp точка пересечения механических характеристик двигателя и механизма оказывается лежащей слева от максимального момента двигателя, т. е. на неустойчивой части характеристики. Увеличение нагрузки или дальнейшее снижение напряжения может привести к его затормаживанию. При U > ?/1ф точка пересечения характеристики даже при Мторм = const лежит справа от максимального момента и двигатель продолжает работать устойчиво. Отсюда следует, что двигатели с большей кратностью максимального момента (Ьп) сохраняют устойчивость при больших понижениях напряжения.

Электродвигатели механизмов с моментом сопротивления, зависящим от частоты вращения, успешно запускаются и при больших понижениях напряжения, но следует считаться с возможностью их неполного разворота при работе на неустойчивой части характеристики (на 3-8 — с частотой вращения п^ при U = = 0,5). Работа с пониженной частотой вращения на неустойчивой ветви характеристики будет продолжаться до тех пор, пока напряжение не станет выше критического, при условии, конечно, что двигатель не будет отключен защитой от перегрузки.