Восстановлении напряжения

Асинхронный ход генератора или части системы, появившийся в результате нарушения устойчивости, должен быть ликвидирован и синхронная работа должна быть восстановлена. При этом удобнее всего восстановить синхронизм путем ресинхронизации выпавшего генератора без отключения его от сети. Такое восстановление нормального режима обладает рядом преимуществ, главное из которых — быстрота восстановления. Так, в случае отключения генератора от сети и последующей его синхронизации набор нагрузки будет происходить не менее нескольких минут. Все это время выпавший из синхронизма генератор не будет выдавать энергию в систему. Если же выпавший из синхронизма генератор не отключается от сети, то, и работая в асинхронном режиме, он выдает в сеть некоторую мощность, а входя в синхронизм путем ресинхронизации, он быстро увеличивает эту мощность. Если генератор или станция, выпавшая из синхронизма и некоторое время ДД,С проработавшая в асинхронном режиме, затем восстанавливает свою синхронную работу при условиях, близких к условиям исходного режима, то такую систему практически нельзя считать неустойчивой, ее следует рассматривать как систему, обладающую результирующей устойчивостью. Способность системы восстанавливать свою синхронную работу после кратковременного асинхронного хода и будет, следовательно, называться результирующей устойчивостью.

Понижение частоты вызываем уменьшение выдачи реактивной мощности и в то же время увеличение потребления реактивной мощности нагрузкой, что приводит к понижению напряжения в узлах нагрузки системы. При снижении частоты до 43—45 Гц напряжение может снизиться до критического значения, при котором возникает лавина напряжения. Лавина частоты и лавина напряжения вызывают массовое отключение потребителей от действия защиты и нарушение параллельной работы электрических станций. Ликвидация таких аварий и восстановление нормального режима системы могут длиться несколько часов.

Связь станции с системой при АПВС проверяется на время, в течение которого скорость вращения генераторов, пройдя после сброса нагрузки через максимальное значение, снизится в связи с действием регулятора скорости до величины, близкой к первоначальной (точка / на 17.10). Для гидростанций это время обычно составляет 15 — 30 с. Однако восстановление нормального режима можно ускорить повторным включением, проводимым при снижении напряжения на генераторах до 20 — 25% от номинального. Генераторы включаются при этом в сеть при довольно большом скольжении, иногда еще до достижения максимального значения скорости (точка 2 на 17.10).

В качестве примера на 15.8 показано восстановление нормального движения, начавшегося с возмущения потокосцепления на 2?га при /1,7 = 0,5 и п>р=1,5. Нормальное движение восстанавливается в рассматриваемом примере через два периода воздействующей э. д. с., когда восстанавливаются нормальные начальные

В более сложных случаях восстановление нормального режима представляет собой последовательность событий, часто предваряемую другой последовательностью событий, обеспечивающих переход к послеаварийному режиму путем локализации отказа (аварии) и переход к ремонтному режиму выводом элементов (оборудования) в ремонт (1-3- 7-8-11-12-13-14-15). Здесь можно говорить о процессах локализации первичных возмущений и восстановления нормального режима. Эти процессы происходят благодаря действию либо систем автоматического управления, либо оперативного персонала.

2) при автоматическом регулировании возбуждения генераторов, обеспечивающего быстрое восстановление нормального напряжения генераторов после отключения КЗ;

если восстановление нормального режима после действия АЧР возлагается на устройства автоматики, то АЧР должна обеспечить подъем частоты . до уровня, необходимого для их срабатывания;

Понижение частоты вызывает уменьшение выдачи реактивной мощности и в то же время увеличение потребления реактивной мощности нагрузкой, что приводит к понижению напряжения в узлах нагрузки системы. При снижении частоты до 43—45 Гц напряжение может снизиться до критического значения, при котором возникает лавина напряжения. Лавины частоты и напряжения вызывают массовое отключение потребителей от действия их защит и стимулируют нарушение параллельной работы электрических станций. Ликвидация аварий и восстановление нормального режима системы могут длиться несколько часов.

Связь станции с системой при АПВС проверяется на время, в течение которого угловая скорость генераторов, пройдя после сброса нагрузки через максимальное значение, снизится в связи с действием регулятора скорости до значения, близкого к первоначальному (точка / на 13.10). Для гидростанций это время обычно составляет 15—30 с. Однако восстановление нормального режима можно ускорить повторным включением, проводимым при снижении напряжения на

Асинхронный ход генератора или части системы, появившийся в результате нарушения устойчивости, должен быть ликвидирован, и синхронная работа должна быть восстановлена. При этом удобнее всего восстановить синхронизм путем ресинхронизации выпавшего генератора без отключения его от сети. Такое восстановление нормального режима обладает рядом преимуществ, главное из которых — быстрота восстановления. Так, в случае отключения генератора от сети и последующей его синхронизации набор нагрузки будет происходить не менее нескольких минут. Все это время выпавший из синхронизма генератор не будет выдавать энергию в систему. Если же выпавший из синхронизма генератор не отключается от сети, то, даже работая в асинхронном режиме, он выдает в сеть некоторую мощность, а входя в синхронизм путем ресинхронизации, он быстро увеличивает эту мощность. Если генератор или станция, выпавшая из синхронизма и некоторое время А^а0 проработавшая в асинхронном режиме, затем восстанавливает свою синхронную работу при условиях, близких к условиям исходного режима, то такую систему практически нельзя считать неустойчивой, ее следует рассматривать как систему, обладающую результирующей устойчивостью.

Уменьшение длительности КЗ и времени отключения поврежденного элемента является одним из основных мероприятий для улучшения динамической устойчивости. Кроме того, быстрое отключение КЗ предотвращает дальнейшее развитие аварии, способствуя уменьшению разрушений, вызванных электрической дугой в месте КЗ, а также обеспечивает быстрое восстановление нормального электроснабжения.

Назначением противоаварийной автоматики, функционирующей при интенсивных возмущающих воздействиях, угрожающих развитием аварийной ситуации в ЭЭС, является устранение возмущающего воздействия, предотвращение развития общесистемной аварии и восстановление нормального режима работы [48.30, 48.31].

На электродвигателях, которые должны отключаться при исчезновении или резком снижении напряжения, устанавливают защиту минимального напряжения. Обычно такую защиту предусматривают на двигателях, отключение которых требуется для самозапуска ответственных потребителей, или на двигателях, самозапуск которых при восстановлении напряжения недопустим по условиям технологического процесса или безопасности обслуживающего персонала. Ее выполняют при помощи электромагнитного реле минимального напряжения и реле времени. Напряжение срабатывания реле напряжения принимают равным (0,6—0,7) f/ном. Выдержку времени защиты, действующей для облегчения самозапуска других двигателей, определяют из условий отстройки от времени действия мгновенных защит электродвигателей и принимают равной 0,5 с. У защиты, предназначенной для отключения двигателей, по условиям технологии производства и безопасности выдержку времени принимают равной 6—10 с.

снабжена также встроенным тепловым реле. Магнитный пускатель с одним контактором называется нереверсивным и осуществляет пуск, отключение, защиту двигателя от самопроизвольных включений при восстановлении напряжения и защиту от перегрузок. Пускатель с двумя контакторами называется реверсивным и выполняет кроме перечисленных функций управление реверсом двигателя. В реверсивных пускателях применена механическая блокировка, исключающая одновременное включение обоих контакторов. На 1.18 показана схема соединений реверсивного магнитного пускателя, позволяющая автоматически пускать, останавливать, а также изменять направление вращения асинхронного двигателя. Основными элементами в данной схеме являются два трехполюсных контактора — S — «Вперед» и Я — «Назад», каждый из которых снабжен замыкающим вспомогательным контактом для шунтирования соответствующей пусковой кнопки. Для защиты двигателя от перегрузки в главную цепь его включены нагревательные элементы тепловых реле РТ\ и РТ2, защита от коротких замыканий осуществляется предохранителями Я.

Броски намагничивающего тока трансформаторов и автотрансформаторов. Намагничивающий ток /нам трансформаторов и автотрансформаторов, не превосходящий при нормальной работе нескольких процентов их номинального тока /ном, может при восстановлении напряжения после отключения внешних КЗ, и особенно при включении под напряжение, в несколько раз превышать /Н0м. При этом /нам для автотрансформаторов определяется их типовой мощностью, а для многообмоточных трансформаторов — мощностью наиболее мощной обмотки.

При определении 1зтах обычно предполагается, что отключенный элемент подстанции Б мог передавать относительно малую мощность, а электродвигатели других ее элементов в результате снижения напряжения при КЗ сильно затормозились и ток в них при восстановлении напряжения (после отключения КЗ) ^ временно увеличился (процесс самозапуска). Поэтому 1зтах часто оказывается значительно большим /раб max в линии АБ. Вводя коэффициент запуска k3>\, учитывающий как токи запуска, так и отключение нагрузки поврежденного элемента подстанции Б, получаем / 3max=k3 IvaQmax. Неточность расчета и другие факторы учитываются коэффициентом отстройки &отс> 1. С учетом изложенного получаем /в,3 =

грубления; в настоящее время этот способ широко применяется в зарубежной практике часто в сочетании с дифференциальной токовой отсечкой, резервирующей отключение КЗ яри /к, обусловливающих появление значительных слагающих двойной частоты. Было предложено много вариантов блокировок, использующих реле напряжения. Все они оказались неэффективными, частично из-за нечеткости работы при бросках, возникающих при восстановлении напряжения после отключения внешних КЗ. В конце 30-х годов в Германии была предложена схема с включением ИО тока через так называемый быстрона-сыщающийся промежуточный TALT, плохо трансформирующий апериодическую слагающую г'нб.бр, однако из-за неудачно выбиравшихся расчетных индукций TALT при срабатывании она была недостаточно эффективна. В отечественной практике, как указывалось в гл. 8 и 12, данная схема получила широкое распространение также для отстройки от переходных значений /Нб при сквозных КЗ с применением в ней TALT усиленного действия. Косвенно свойства схемы используются и в защитах с магнитным торможением.

При рассмотрении многих из указанных вопросов приходится учитывать время разворота двигателей (при пуске, восстановлении напряжения). При этом рассматривается динамический процесс, характеризуемый общим выражением Л1д=Мвр—Мпр. Увеличение числа оборотов происходит до тех пор, пока динамический момент Мл не станет равным разности вращающего Мвр и противодействующего Мпр. Динамический момент связан с моментом инерции / всего агрегата и угловой скоростью вращения <в соотношением MA—]d
На 14.1, а приведены зависимости MBp—f(s) при разных Ки и Mnp = const. Кривые 1 и 2 характеризуют работу двигателя с фазным ротором соответственно при UHOM и UKmin, при котором Мвртах = Мпр и двигатель еще может остаться в работе с S=SK. Напряжение UKmin = UHOM/yb и при Ь«2 составляет около 0,7?/НОм. Если понижение напряжения до U
При восстановлении напряжения начинается разворот-самозапуск двигателей. В процессе самозапуска по обмоткам двигателей проходят токи самозапуска, которые в несколько раз могут превосходить их /Н0м. Однако эти токи представляют опасность только в тех случаях, когда двигатели не могут развернуться. Сверхтоки в других случаях в правильно спроектированной и эксплуатируемой сети существуют кратковременно и обычно обусловливают допустимые кратковременные перегревы обмоток. До внедрения в практику работ И. А. Сыромятникова для двигателей с фазным ротором опасались также динамического действия бросков при внезапном восстановлении напряжения, когда пусковой реостат выведен, и поэтому такие двигатели практически немедленно при сильных снижениях напряжения автоматически отключали минимальными защитами напряжения. Go второй половины 30-х годов такая практика из эксплуатации была исключена, что дало возможность значительно повысить надежность питания многих потребителей. При принятии такого решения учитывалось, что при внешних КЗ у выводов двигателей через них проходят броски тока, которых избежать нельзя, имеющие примерно те же значения, что и пусковые токи двигателей при выведенном пусковом реостате.

Необходимо, однако, отметить, что самозапуск, как правило, является более тяжелым режимом, чем нормальный пуск отдельных двигателей. Это определяется пониженным напряжением в сети, обусловленным одновременным разворотом ряда двигателей, выведенными пусковыми сопротивлениями двигателей с фазным ротором, возможным (например, при автоматическом включении резерва —АВР) увеличением пусковых токов, если собственные ЭДС двигателей в момент включения еще не успели затухнуть и их фазы таковы, что общая результирующая ЭДС системы и двигателя оказывается большей t/HOM. Изложенное дает возможность сформулировать общие требования к защите от сверхтоков асинхронных двигателей, являющихся следствием понижения и последующего восстановления напряжения: защита должна предусматриваться на двигателях с фазным ротором, работающих с механизмами, имеющими Afnp = const, а также на других двигателях, имеющих тяжелые условия самозапуска. Ее основным назначением является защита обмоток от перегрева сверхтоками в случаях, если двигатель не разворачивается при восстановлении напряжения или процесс разворота недопустимо затя-

синхронизма двигатель при восстановлении напряжения часто обратно в синхронизм не втягивается. На длительный асинхронный ход двигатели не рассчитаны. Поэтому на них устанавливается специальная защита от несинхронной работы. На менее ответственных двигателях она действует на отключение. На ответственных двигателях защита может действовать на устройство ресинхронизации (которое снимает возбуждение и обратно его подает при достижении подсинхронной скорости), автоматическую разгрузку или отключение с последующим автоматическим пуском. Используется также минимальная защита напряжения, в основном для обеспечения бесперебойной работы установки в целом (имеющей и асинхронные двигатели) и действия в случае длительного исчезновения напряжения. Защиту в сочетании с органами направления активной мощности используют также для отделения от шин питающей подстанции (см. гл. 13). Напряжение срабатывания для нее желательно иметь примерно 0,5t/HOM; выдержки времени выбираются с учетом соображений, данных выше для аналогичных защит асинхронных двигателей.

Схемы имеют следующие особенности: являются групповыми для секций 6—10 кВ и выполняют две основные функции — отключение неответственных двигателей для облегчения самозапуска более ответственных, а также двигателей, которые не могут разворачиваться при восстановлении напряжения после быстрой ликвидации внешних КЗ, и отключение ответственных двигателей при длительном исчезновении напряжения или если двигатели с тяжелыми условиями самозапуска не смогли развернуться. В соответствии с этим защиты имеют две ступени. Первая выполняется для схемы на 14.5 указанными выше JKV1 — K.V3 и органом выдержки времени КТ6, а на