8 сем (станции+реле) / Экзамен / Автоматика расписанные билеты

напряжения, которая обеспечивает более благоприятные условия для самозапуска оставшихся потребителей.

Так как нагрузка состоит не только из АД, то кратность тока по отношению к номинальному току в момент АВР будет меньше, чем кратность пускового тока длительно включаемого двигателя.

Вместе с тем, есть ряд факторов, приводящих к уменьшению пускового коэффициента: после автоматической повторной подачи напряжения (через 2 с после исчезновения), АД большинства механизмов не останавливаются, а притормаживаются. Поэтому, если знать скольжение Д в момент появления напряжения на питающем вводе, можно более точно определить пусковой ток воспользовавшись формулами выше.

Кроме того, длительность процесса самозапуска ещё зависит от напряжения на зажимах Д после успешного действия АВР.

ЗМН: как определить зону ответственности устройств защиты минимального напряжения? Если первоначально осуществляется расчёт электромеханических ПП не упрощённо и оказывается, что при отключении или обесточивании секции при работе устройств АВР и последующем включении, СВЕ Д успешно самозапускаются, то тогда не выделяются никакие механизмы, отключаемые при АВР. Если все механизмы не могут одновременно участвовать в самозапуске (самозапуск неуспешный), то тогда выделяются механизмы, которые могут быть кратковременно отключены.

Также играют роль момент сопротивления приводимого механизма и значение скольжения при котором Д затормозился в момент подачи напряжения.

Момент определяется той мощностью, которая теряется на этом сопротивлении.

дв = 2 р

Вводим некоторый коэффициент пропорциональности , который будет учитывать КПД агрегата. Подставляя предыдущие выражения тока, получаем формулы для момента, развиваемого Д.

Момент имеет наибольшее значение, при величине скольжения равное критическому. Подставляя это значение, мы получаем в знаменателе удвоенное индуктивное сопротивление.

Отсюда, записывается текущее значение момента через максимальное.

Чаще всего, значение момента относят к моменту, развиваемого Д при номинальной нагрузке.

В максимальном режиме знаменатель будет равен удвоенному числителю и тогда, в начальный момент, который развивается Д при = 1, получаем конечную формулу.

Если подставить значение критического скольжения 20%, и решим, что текущее значение Uф=Uном, то получим, что в начальный момент, отношение момента, развиваемого Д к моменту при номинальной нагрузке = 40%. Если Д остановлен, то после включения в сеть, он сможет развернуться и достичь нормального скольжения в том случае, если развиваемый Д момент будет больше момента сопротивления.

Обозначим с – момент сопротивления приводимого механизма. Момент сопротивления может быть постоянным и не зависеть от частоты вращения (станки, мельницы), а могут и зависеть (насосы, вентиляторы). При постоянном моменте сопротивления – характеристика 1. Момент сопротивления вентилятора – характеристика

2.Возможно, что момент сопротивления может быть с фазным ротором – характеристика

3.Если с АД с КЗР – характеристика 4.

Рис.4 Самозапуск при АВР – зависимость момента от скольжения Д

Для того, чтобы АД смог развернуться, приводя в действие некоторые механизмы с постоянным сопротивлением, Д выполняют, чаще всего, с КЗР и характеристикой по типу

4.

Рис.5 Самозапуск при АПВ/АВР – фрагмент расчётной схемы

На Рис. 5 представлен фрагмент расчётной схемы для того, чтобы определить те Д, которые мы оставляем для самозапуска после АВР. Рассмотрим наиболее простой случай явного резервирования. Использование устройства АВР подобно включению этого источника от устройства АПВ (как за время бестоковой паузы). Возбуждение СД обязательно должно быть снято, поле погашено и Д переводят в пусковой асинхронный режим. Вместе с тем, отключены и менее ответственные потребители, поэтому для самозапуска остаётся нагревательная нагрузка и ответственная нагрузка с асинхронным пусковым моментом.

Для обеспечения самозапуска Д необходимо, чтобы вращающий момент Д с присоединённой к его валу нагрузкой, превышал момент сопротивления. Для этого: зная характеристику выбега агрегата и время перерыва питания на питающем управлении до момента повторной подачи напряжения, в первую очередь, определяют скольжение (чтобы правильно оценить величины тока и напряжения). Если не можем определить величину скольжения, то принимается, что за время бестоковой паузы, агрегаты полностью остановились (наиболее тяжёлый расчётный случай). Затем, по характеристикам

вращающих моментов, определяют к какому уровню напряжения соответствует та область скольжения, к которой агрегат развернется до уровня номинальной частоты вращения (для АД, для СД – до подсинхронной частоты). Уровень напряжения на шинах определяет мощность Д, которые можно оставить под самозапуск. Характеристика вращающего момента на всём диапазоне скольжения от конечного (на котором Д затормозился) до критического должна превышать момент сопротивления примерно на 15%.

Если напряжения на шинах определить затруднительно, то принимается U = 0,7Uном. После этого, составляется расчётная схема, в котором напряжение принимается на 5% выше номинального (уже произошло АПВ/АВР) [по ПУЭ напряжение может превышать на 5 % номинальное, это сделано, например, с помощью РПН]. Затем, есть внешнее сопротивление линий и питающих трансформаторов, также есть суммарное сопротивление параллельных Д, которые оставляются для самозапуска. Под Хд принимается индуктивное сопротивление Д, соответствующее моменту включения под номинальное напряжение при текущем скольжении. Для облегчения выполнения расчётных условий:

1,05номш ≈ с.дв дв = вн + дв дв

Если принимаем, что в цикле АПВ или АВР Д полностью остановились, а напряжения при подаче соответствуют 0,7Uном, то условие успешного самозапуска определяются следующим выражением:

Для успешного самозапуска в определённых раннее условиях, индуктивное сопротивление оставленных Д должно быть больше двойного индуктивного сопротивления питающей сети.

дв ≥ 2вн

При нормальном напряжении периодическая составляющая пускового тока определяется как:

ном.ф

п = дв

В реальных условиях эксплуатации успешный самозапуск проверяется испытаниями.

Есть задача в уменьшении времени АПВ и АВР. Самозапуск также возможен при остаточном напряжении и меньшем, чем 0,7Uном, но время достижения рабочей частоты затягивается и может быть неприемлемым не для самого Д, а для технологического процесса производства (около 32 с, при 0,5Uном – неприемлемая ситуация). Если сократить время перерыва питания до 0,5 с, то процесс самозапуска займёт 1,5 с. Кроме выдержки

времени, важное значение имеет характеристика моментов, развиваемых тем или иным Д (на неё мы не можем повлиять). Вместе с тем, облегчают условия самозапуска – например, групповой самозапуск, когда в начале запускают Д с меньшей инерцией и меньшим моментом сопротивления. Всё это относится к схемам явного резервирования.

Рассмотрим неявное резервирование. При отключении одного из Т, питаемая нагрузка переводится через СВ на Т, с нагрузкой любой секции. При этом, мощность каждого из этих Т должна быть достаточной, для питания всей ПС. Этот режим является расчётным для обеспечения самозапуска в цикле АПВ, когда одно из питающих устройств отключается.

Условие успешности – сохранение в работе всех тех механизмов, которые уже находились в работе и успешный самозапуск потребителей секции резервирования. В момент включения СВ после отключения повреждённого источника на обоих секциях устанавливается одинаковое напряжение.

Рис.6 Схема АВР для 2 трансформаторных ПС

Рассматриваем АВР 2 секции после включения СВ. Если ответственные потребители обеих секций только АД с КЗР, то напряжение на шинах после АВР после обеспечения успешного самозапуска, можем принять таким же, какое оно было. Точное такое же напряжение будет и на 1 секции. Под влиянием сниженного напряжения в момент вращения АД потребителей в 1 секции будет уменьшаться по квадратичному закону. Если процесс самозапуска будет относительно продолжительным, то скольжение Д на 1 секции могут достичь критического значения. При таком скольжении двигатели 1 секции начнут потреблять ток соответствующий 0,7Iпуск, тогда можно сказать, что сопротивление Д – это

сопротивление Д при включении механизмов под номинальное напряжение 0,7дв .

Из рисунка можно сказать, что для успешного самозапуска суммарное сопротивление Д, включенных параллельно будет равно.

1,43дв дв.сз∑ дв.сз = 1,43дв + дв.сз

Деление на 0,7 равноценно умножению на 1,43. При расчёте сопротивлений должно выполнять условие:

∑ дв.сз ≥ 2вн

Сопротивление второго двигателя определяется из условий сохранения напряжения, после включения СВ (0,7Uном). Из соотношения Xвн и Хдв1/0,7, мы можем определить Хдв2, которое нам позволит вычислить мощность Д. Если ответственные потребители содержат помимо АД, СД, то мы должны снимать возбуждение и вводить пусковой синхронный режим (то, что касается потребителей секции 2). В секции 1, в процессе самозапуска СД , они должны оставаться в синхронизме с питающей энергосистемой. Наличие этих Д уменьшает Xвн, и способствует уменьшению самозапуска. Единственное условие – чтобы при пониженном напряжении они не нарушали синхронную работу.

Также, нас интересует работа форсировки. Форсировка возбуждения позволяет поддерживать напряжение, но её действие наступает не мгновенно (сначала проявляется снижение напряжение, только потом, спустя некоторое время, в зависимости от инерционности системы возбуждения и регулирования, в работу вступает форсировка). Поэтому в цикле АВР предпринимают опережающую форсировку, которая обеспечивает напряжение на резервирующей секции до момента включения СВ (т.е. до того момента, как напряжение начнёт снижаться за счёт потребителей, которые подключены ко 2 секции

– на Хд2). Снятие импульса на форсировку производится автоматически через несколько секунд как устройство АВР осуществит включение СВ и действие устройства форсировки осуществляется только на Д резервирующей секции (Хдв1/0,7). Возможно одновременно формировать импульс форсировки с потерей питания на 2 секции. И также одновременно можно осуществлять отключение части потребителей на Хд2. Всё это может быть выполнено в составе устройства АВР. Если напряжение на секции снижается из-за КЗ на шинах одной из секций – тогда, предпочтение отдают сначала работе АПВ того трансформатора, который питает эту секцию. Действие АВР и включение СВ, при этом, стараются запрещать. Одновременно с этим, также действует ускорение защит. В некоторых случаях, для Т выполняется только АВР. Тогда на СВ для отключения КЗ на шинах дополнительно предусматривается отдельная ступень токовой отсечки, которая отстраивается от тока при самозапуске (она также предназначена для отключения СВ при КЗ на шинах). Дополнительная ступень нужна потому, что токовые защиты с выдержкой времени 0,5 с могут не сработать из-за того, что ток начнёт пульсировать из-за нарушения работы синхронной нагрузки неповреждённой секции по отношению к питающей энергосистемы.

9.5. Сетевые АВР. Назначение и область применения. Требования к выполнению сетевых АВР. Примеры применения в распределительных сетях.

Рассмотрим распределительную электрическую сеть с двусторонним питанием в разомкнутом режиме работы:

Сетевые АВР – это комплекс устройств, выполняющих следующие задачи:

1. переключение питания на резервный источник

- выполняется самим устройством АВР

2. предотвращение подачи напряжения на поврежденный рабочий источник

- это может быть линия, шина, рабочий трансформатор. Для этого используются устройства делительной автоматики минимального напряжения (АД на схеме). Эти устройства действуют перед срабатыванием сетевого АВР.

3. предотвращение опасного несинхронного включения

- при АРВ СГ местных электростанций из-за потери связи с системой (изменение напряжения и частоты) могут несинхронно включаться. Устройствами автоматики деления предотвращаем это.

4. автоматическое изменение уставок РЗ

- В связи с тем, что поменялась конфигурация в сети, необходимо изменить параметры срабатывания или переключить группу уставок устройств РЗ.

5. необходимые переключения по изменению первичной схемы сети

Пояснения к схеме выше:

Линия 10 кВ, при повреждении в точке К1, между В2 и В3, будет отключена устройствами РЗ, которые подействуют на В2. Устройство АВР на В4 зафиксирует в течение заданного времени отсутствие напряжения со стороны источника А (для этого показан ТН) и при наличии напряжения со стороны источника Б подаст команду на включение сетевого выключателя. В случае устойчивого КЗ точка К1, В3 будет отключаться своей защитой. Таким образом, поврежденный участок 2-3 будет отделён от остальной сети, от потребителей участка 3-4, и получит питание от источника Б.

Для селективного отключения поврежденного участка 2-3 на выключателях В3 и В5 м.б. использован один из следующих принципов выполнения защит: МТЗ направленная; МТЗ без направленного элемента, но с автоматическим изменением группы уставок; делительная автоматика минимального напряжения, которая отключает В3 и В5 в бестоковую паузу перед действием АВР.

Если повреждение не на линии, а со стороны источника или в трансформаторе, то в случае, если отключается источник А, то устройство АВР на В4 фиксирует также отсутствие напряжение со стороны источника и может дать команду на включение В4. Но перед действием устройства АВР необходимо отключить В2. Для того, чтобы не подать напряжение от резервного источника на поврежденный элемент, это отключение (откл. В2) должно производиться в бестоковую паузу перед срабатыванием автоматики деления, которая фиксирует отсутствие напряжения на шине. В некоторых случаях при высокой пропускной способности сети устройство автоматики деления может отключить В1, и тем самым потребители, которые подключены к этим шинам, также будут получать питание от резервного источника, но при этом потребуется изменение параметров срабатывания устройств защиты, которое может быть выполнено аналогично.

Рассмотрим другую разомкнуто-резервированную схему:

Если произошло повреждение в Т, или в сети, может отключиться источник А. При КЗ в т.2, линия отключается со стороны источника питания выключателем.

При этом, на ПС Г, потребители потеряют питание, а сетевой АВР на ПС В может сработать и восстановить питание не только на своей ПС, но и на ПС Г и у потребителей этой секции

Однако перед тем, как сработает устройство АВР, необходимо отключить выключатели 35кВ трансформаторов на ПС Г:

т.к. этот Т- трехобмоточный, видно, что НН – 35 кВ и вся нижняя сеть - 35 кВ. Или отключить выключатель линии В-Г:

для того, чтобы не подать напряжение обратно на поврежденную линию. Такой режим может быть особенно опасным для рассмотренного выше трансформатора (если он, по какой-то причине работает с изолированной нейтралью). *Для ограничения токов однофазного КЗ, как правило, часть Т работает с заземлённой нейтралью, часть – с разземлённой. После действия устройства автоматики деления, допустима работа устройства АВР на ПС В, таким образом восстанавливается питание на ПС В, и потребителей на ПС Г.

Возможность питания того или иного числа ПС в аварийном режиме после АВР, определяется заранее, исходя из пропускной способности линий электропередач,

пропускной способности Т, а также в зависимости от величины нагрузки самих ПС. В соответствии с этим, на этапе проектирования, заранее задаются те выключатели, по которым будет осуществляться деление. В некоторых случаях, часть потребителей может отключаться и после АВР, если это потребуется для прекращения допустимой перегрузки как линий, так и трансформаторов. При повреждении Т на ПС А или линий 35 кВ, отходящей от него:

Электростанция потеряет связь с системой и выделиться на несинхронную работу. Перед действием АВР на ПС В, необходимо выделить генераторы на свой район, чтобы предотвратить их несинхронное включение. Это выполняется устройством автоматики деления на электростанции. При успешном действии устройства АВР персонал Электростанции может включить обратно генератор на параллельную работу системы.

Сетевые АВР широко применяются для ВЛ 6-10 кВ, которые, как правило, работают в разомкнутом режиме (связано с уровнем токов КЗ). ВЛ 110 и 35 кВ, которые питаются от 2 или более источников, часто могут работать в разомкнутом режиме с сетевыми устройствами.

Требования к выполнению сетевых АВР:

1. Схема сетевого АВР должна запускаться при исчезновении напряжения (отличие: одностороннего/двустороннего действия).

Схема сетевого АВР одностороннего действия запускается при исчезновении напряжения со стороны основного источника питания и наличии напряжения на резервном источнике.

Схема сетевого АВР двустороннего действия запускается при исчезновении напряжения со стороны любого из 2 источников и наличии напряжения на другом источнике.

2. Действие сетевого АВР – на включение выключателя резервного питания.

Если обратить внимание, то основное отличие между сетевыми и местными АВР состоит в том, как выполняется действие их устройств: в случае местных АВР если имеются несколько устройств, то сначала действует устройство на отключение рабочего ввода и потом на включение резервного ввода. А сетевые АВР действуют только на включение выключателя резервного питания.

3. Включение выключателя с выдержкой времени: