9.3. Особенности выполнения авр на подстанциях, питающих синхронную нагрузку.
Типовой схемой электроснабжения многих промышленных производств является питание распределительных заводских подстанций (РП) от главных понизительных подстанций (ГПП) по двум магистралям; к каждой из магистралей присоединены секции шин РП, между которыми установлен секционный выключатель. Нормально этот выключатель отключен и включается от устройства АВР в случае прекращения питания секции после отключения ввода от питающей магистрали. Наличие двух магистралей обеспечивает взаимное резервирование, при котором, однако, каждый из участков должен иметь пропускную способность, рассчитанную на питание нагрузки обеих секций.
За время цикла АВР синхронные двигатели, подключенные к секции, потерявшей питание, выпадают из синхронизма по отношению к резервирующему источнику. Работа АВР может быть разрешена в двух случаях: или после отключения синхронной нагрузки, или после снятия с неё возбуждения и перевода в пусковой режим. Оба режима могут быть проконтролированы фактом снижения напряжения на шинах резервируемой секции до значения по крайней мере ниже 65 % номинального напряжения. Таким образом, после отключения выключателя ввода основного питания (например, после работы релейной защиты) устройство АВР должно ожидать снижения напряжения до заданного значения.
Несинхронное включение от устройства АВР возбуждённой синхронной нагрузки не может быть рекомендовано по следующим причинам:
а) из-за большой кратности тока несинхронного включения по отношению к номинальному току синхронного двигателя, на которую не рассчитан двигатель; такое включение может вызвать механическое повреждение двигателя;
б) из-за возможности возникновения асинхронного режима, при котором могут выпасть из синхронизма синхронные двигатели, питающиеся от второй (неповреждённой) магистрали; отключение потребителей двух технологических веток производства, питание которых обеспечивается этими двумя магистралями, часто приводит к полному нарушению производственного процесса и требует немедленной остановки технологического цикла;
в) из-за невозможности для некоторых типов синхронных двигателей произвести ресинхронизацию после несинхронного включения без принятия дополнительных мер (например, временного снятия возбуждения с последующей его подачей после восстановления напряжения, кратковременной разгрузки двигателя);
Для ускорения работы устройств АВР при наличии синхронной нагрузки в схеме устройства АВР предусматриваются органы, выявляющие прекращение питания от основного источника и производящие одновременно с отключением ввода от этого источника временное снятие возбуждения с синхронных двигателей, присоединённых к данной секции распределительной подстанции (при необходимости от указанного органа должна производиться кратковременно разгрузка синхронного двигателя со стороны приводимого им в движение механизма).
Полное отключение синхронных двигателей с их последующим включением вручную не может рассматриваться как удовлетворительное решение, так как длительная остановка ответственных механизмов с синхронным приводом, как правило, вызывает нарушение технологического процесса. Такое решение может приниматься только в том случае, если отключаемый механизм резервируется другим механизмом (например, если механизм с синхронным приводом, подключенным к одной из секций распределительной подстанции, работает на общую магистраль с механизмом, синхронный привод которого подключен к другой секции распределительной подстанции и остановка одного из механизмов не влечёт нарушения технологического процесса).
Органами, улавливающими прекращение электропитания той или другой секции распределительных подстанций, как указывалось ранее, могут быть реле активной мощности, контролируемые работой реле снижения частоты или реле скорости изменения частоты, или реле, реагирующие на разность частот, между двумя секциями распределительной подстанции.
Следует отметить, что реле напряжения, ожидающие снижения напряжения на секции, потерявшей питание, могут при неотключенных синхронных двигателях с непогашенным полем длительно не срабатывать, так как напряжение будет поддерживаться вращающимися по инерции синхронными двигателями (несколько секунд).
Для ускорения работы устройств АВР с пуском от реле напряжения следует предусматривать снятие возбуждения с синхронных двигателей (или их отключение) после действия устройства защиты на питающей линии или трансформаторе и при одновременном отключенном состоянии выключателей вводов основного и резервного питания.
При осуществлении АВР двухсекционной подстанции, секции шин которой питают синхронные двигатели ответственных механизмов, следует иметь в виду, что в момент включения секционного выключателя на обеих секциях устанавливается одинаковое напряжение. При этом на секции, потерявшей основное питание (обесточенной), синхронные двигатели уже будут переведены в пусковой асинхронный режим со снятым возбуждением, а все двигатели (асинхронные и синхронные) резервирующей секции начнут питаться пониженным напряжением. Если уровень напряжения окажется меньше 70% номинального и пуск двигателей резервирующей секции будет затяжным, синхронные двигатели резервирующей секции могут выпасть из синхронизма.
Для улучшения условий работы АВР следует обеспечить возможно большее напряжение на шинах секций в момент включения секционного выключателя. Для этого может быть применён метод опережающей форсировки возбуждения синхронных двигателей резервирующей секции, т. е. выполнение форсировки на некоторое время (на несколько секунд) от пусковых органов устройства АВР одновременно с подачей включающего импульса на электромагнит секционного выключателя.
При тиристорной системе возбуждения синхронных двигателей резервирующей секции следует учитывать, что при снижении напряжения, питающего тиристоры, ниже 80-85% номинального (в зависимости от типа тиристора) последние перестают функционировать и двигатель теряет возбуждение, выпадая из синхронизма по отношению к напряжению питающей энергосистемы. По этой причине для расчёта нагрузки, оставляемой под самозапуск на резервируемой секции, должно быть принято такое значение нагрузки, при котором напряжение на шинах секций после включения от устройства АВР секционного выключателя не станет меньше 80-85% номинального.
Наличие синхронных возбуждённых двигателей на резервирующей секции несколько облегчает условия самозапуска асинхронных и синхронных электродвигателей резервируемой секции за счёт питания реактивной мощностью от возбуждённых машин.