Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

140 страниц

751.00 ₽

Купить СО 34.47.616 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

В Методике дана краткая характеристика физических процессов, происходящих при перерыве питания и самозапуске электроприводов СН тепловых электростанций; изложены общие положения по выбору расчетных условий для проверки режимов перерыва питания и самозапуска группы электродвигателей; представлены упрощенные методы расчета этих режимов, отличающиеся малым объемом вычислительных операций и возможностью их реализации с помощью малых вычислительных средств; приведены технические данные выключателей, силовых трансформаторов, токоограничивающих реакторов, электродвигателей и механизмов.

 Скачать PDF

Оглавление

Введение

1 Краткая характеристика физических процессов, происходящих при перерыве питания, КЗ, самозапуске электроприводов собственных нужд электростанций

2 Общие положения по выбору расчетных условий для проверки режимов перерыва питания и последующего самозапуска электродвигателей собственных нужд электростанций

3 Рекомендуемая методика упрощенного расчета режимов перерыва питания и самозапуска группы электродвигателей собственных нужд электростанций

4 Определение предельно допустимой мощности электродвигателей, участвующих в самозапуске при питании шин СН от трансформатора или токоограничивающего реактора

Приложение 1 Определение коэффициента загрузки электродвигателей по активной мощности

Приложение 2 Технические данные высоковольтных выключателей

Приложение 3 Технические данные асинхронных и синхронных электродвигателей

Приложение 4 Технические даные механизмов собственных нужд

Приложение 5 Технические данные силовых трансформаторов

Приложение 6 Технические данные токоограничивающих трансформаторов

Приложение 7 Определение параметров элементов внешней сети, приведение их к одному значению напряжения

Приложение 8 Определение средних значений момента вращения электродвигателей и момента сопротивления механизмов методом площадей

Приложение 9 Примеры расчета режимов работы электродвигателей собственных нужд электростанций

Список использованной литературы

 
Дата введения01.01.1993
Добавлен в базу01.09.2013
Актуализация01.01.2021

Этот документ находится в:

Организации:

РазработанФирма ОРГРЭС
ИзданСПО ОРГРЭС1993 г.
УтвержденМинтопэнерго России
Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

Министерство топлива и энергетики Российской Федерации

МЕТОДИКА РАСЧЕТА РЕЖИМОВ ПЕРЕРЫВА ПИТАНИЯ И САМОЗАПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 3-10кВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ УПРОЩЕННЫМИ МЕТОДАМИ

1993

СЛУЖБА ПЕРЕДОВОГО ОПЫТА ОРГРЭС

Москва

СОСТАВЛЕНО канд.техн.наук В.Х.ГЕОРГИАдй (фирма ОРГРЗС)

(с) СПО ОРГРЗС, 1992

Подписано к печати 29.11.93    Формат    60x84 1/8

Печать офсетная    Уел.печ.л. 16,27 Уч.-изд.л. 16,0 Тисах? 700 экз.

Заказ У'-гЛЛ-у    Издат.    №    92138

Производственная служба петэедового опыта эксплуатации энесгопредтаиятий ОРГРЗС 1060<:3, Досква, Семеновский пер., д.15

Участок оперативной полиграфии СПО ОРГРЗС 109432, Москва, 2-й Кожуховский проезд, д.^9, строение 6

- II


На ТЭС блочного типа без выключателя в цепи генераторного напряжения и где не выполнены мероприятия, рекомендуачые Решением .¥ Э-6/85, послеаварийный режш, а следовательно и состав ЭД, участвующих в самозапуске, зависят от расчетного случая КЗ.

После отключения КЗ в цепи трансформатора 6/0,4 кВ должен быть восстановлен доаварийный нагрузочный режш энергоблока, а для этого должен быть обеспечен саыоза-пуск всех ответственных ЭД секции СН энергоблока.

При КЗ в цепи рабочего питания секции СН энергоблок должен быть переведен в режиц останова. При этом необходимо обеспечить самозалуск ЭД, которые участвуют в безаварийном останове энергоблока.

Послеаварийный режш энергоблока после отключения КЗ на шинах распределительного устройства повышенного напряжения или


на отходящих линиях зависит от схемы присоединения энергоблока к сборным шинам. Если энергоблок присоединен одновременно к дв)м системам сборных шин, то после отключения КЗ выключателем энергоблок должен восстановить нагрузочный режим. Если энергоблок присоединен только к одной (поврежденной) системе шин, то после аварийного отключения желательно сохранить работу энергоблока на СН, а если по технологичес-ш причинам это невозможно, то энергоблок необходшо перевести в растопочный режш.

На ТЭС блочного типа с выключателем в цепи генераторного напряжения при КЗ в турбогенераторе энергоблок должен быть переведен в режш останова. При этом необходшо обеспечить самозалуск ЭД, которые участвуют в погашении котла.

При расчете саыозапуска ЭД от ПРТСН следует учитывать предварительную загрузку (ЗД другого энергоблока).


3. РЕКОМЕНДУЕМАЯ МЕТОДИКА УПРОШЕННОГО РАСЧЕТА РЕЖИМОВ ПЕРЕРЫВА ПИТАНИЯ И САМОЗАПУСКА ГРУППЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ СОБСТВЕННЫХ НУВД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Расчет процессов перерыва питания и самозалуска ЭД СН при любой сложности электрической схемы и различном предшествующем режше работы источника питания практически невозможно реализовать вручную. Для этих целей применяются большие ЭВМ [2] .

При упрощенной оценке успешности процесса самозалуска ЭД СН расчетную схему любой сложности можно преобразовать в простую, эквивалентная схема замещения которой состоит из источника питания неограниченной мощности с шинами постоянного по значению напряжения переменного тока, сопротивления внешней сети, сопротивлений ЭД и других потребителей (рис.б).

Расчетную проверку режшов работы ЭД СН при перерывах питания и последующем самозапуске рекомендуется выполнять в последовательности, показанной на рис.7, 8 для эксплуатируемых и проектируемых ТЭС.

Ниже излагаются основы упрощенных приближенных методов расчета, которые рекомендуются к применению.

Рис.б. Эквивалентные схемы замещения СН электростанций:

а - при питании от двухобмоточного трансформатора (или токоограничивающего реактора) ; б - при питании от двухобмоточного трансформатора с оасщепленной обмоткой низкого напряжения'(или сдвоенного токоограничивающего реактора)


- 12 -

Рис.7. Последовательность выполнения работ на деЕствушеР ТЭС

-13-

Рис.8. Последовательность выполнения работ на стадии проектирования

3.1. Расчет установившегося режта работы электродвигателей собственных нужд [2]


Расчет установившегося режта ЭД СН до перерыва питания и после саыозапуска позволяет определить: ток, активную и реактивную мощности, протекающие по внешней сети (кабельной линии, токоограничивающему реактору, трансформатору); ток, активную и реактивную мощности, потребляемые каждым ЭД; частоту вращения (или скольжения) каждого ЭД.

Полученное значение тока секции позволяет судить о возможной кратности перегрузки по току элементов внешней сети. Значение тока ЭД также позволяет оценить перегрузку по току статора, а значения активной и реактивной мощностей дают возможность определить значение коэффициента мощности ЭД.

Для оценки технологических параметров оборудования в установившемся режте необходимо знать частоту.вращения (или скольжения) каждого ЭД.

В зависшости от цели выполнения расчетов, требований, предъявляемых к их точности, принтаются различные допущения, позволяющие значительно сократить объем вычислений.

Если необходшо знать только значение частоты вращения ЭД и неизвестно значение напряжения на шинах СН, то рекомендуется значение напряжения принять равным 0,9 номинального (нижний предел допустшый ПТЭ [4]) и определить значение частоты вращения ЭД в установившемся режте работы по формуле

'Л'махеj Ки 5«Р\ г

та 1"

2

14 -


(I)

^макс j    sxpj

- Pj п ном j /MOO    (3)

Относительное значение напряжения на шинах СН, отн.ед., рассчитывается по формуле:

= U/иНОм    (4)

где в формулах U-3):

Pj - количество пар полюсов;

^макс j ~ кратность максимального момента ЭД, отн.ед; пнам] ~ номинальная частота вращения ЭД, об/мин; ncunxj ~ син,-хронная частота вращения магнитного поля статора, об/мин; U - напряжение на шинах декции СН, В; иИ0М - номинальное напряжение ЭД, В; K3j - коэффициент загрузки ЭД по активной мощности, отн.ед.(приложение I); j - порядковый номер ЭД в группе.

При известном значении напряжения на шинах СН при необходтости могут быть рассчитаны: токи; активные и реактивные мощности, коэффициент мощности каждого ЭД; суммарные активные и реактивные мощности секции.

Предлагается следующая последовательность расчета:

I. Для каждого ЭД определяются:

по формулам (2) и (3) критическое и номинальное скольжения;

потребляемая активная мощность

pdj= Ч]рном]к1 w2/l    (5)

где п - коэффициент полезного действия ЭД,

shom j 1 пнам j /псинх j ~ * ~



реактивная мощность намагничивания

S

KPj

Критическое и номинальное скольжение ЭД, отн.ед., определяются по следующих формулам

(2)

- 15


где T-Ho*j~ номинальный ток ЭД, А;

cos yH0Mj - номинальный коэффициент мощности, отн.ед.;

реактивная мощность рассеяния

QpJ ~    ^ НОМj cos 1Рном J

-J

*    2    с    Ihomj

KU s*f>J

(6a)

K3j SHo»j j X -2     10

Ku s*pj

где Pi номj ~ активная мощность, потребляемая ЭД в номинальном режиме работы,кВт;

суммарная реактивная мощность, квар

adj~ ^mj + &pj >    (Ч)

Sdj ~ У

pi + al

полная мощность, кВ-А

% т ид] -    <8^

коэффициент мощности, отн.ед.

co5^dj= P3j/Sdj ’    (9)

ток статора, А

hj    = sdj <°3/№и)    (Ю)

2. Далее    рассчитываются параметры ре

жима, характеризующие в целом работу секции СН:

суммарная активная и реактивная мощности секции СН

Рс    +    ^на1Р    ’

„    »    ,    (II)

ас    +    У нагрей >

где Pgj и Qgj - активная и реактивная мощности, потребляемые Эд, кВт и квар; N -количество ЭД, подключенных к секции СН; Рнагр и @нагр ~ активная и реактивная мощности постоянной нагрузки, кВт и квар;

полная мощность секции, кВ*А

sc =+ а2с ;    и*)

ток секции, А

ic = sc3/(Z3u)\    (13)

коэффициент мощности секции, отн.ед. Cosq>c = Pc/sc    (14)

3.2. Расчет режима перерыва питания электродвигателей собственных нужд [8-10]

Расчет режша перерыва питания ЭД позволяет определить: частоту вращения ЭД и остаточное напряжение на шинах секции СН.

Полученные значения частот вращения ЭД позволяют определить значения сопротивлений Эд и приближенное изменение расхода, давления тягодутьевой и насосной групп механизмов СН ТЭС.

В зависимости от причины и места возникновения повреждения в системе электроснабжения СН принимаются различные допущения, позволяющие выполнить расчет режша перерыва питания группы ЭД приближенно при малом объеме вычислений.

3.2.1. Расчет режша перерыва питания группы электродвигателей при КЗ на шинах секции СН 3-10 кВ

При выполнении данного расчета делаются следующие допущения:

пренебрегаем активным сопротивлением элементов сети 3-10 кВ;

момент вращения ЭД принимается равным

нулю;

моменты сопротивления механизмов описываются приближенными аналитическими выражениями или для их описания применяются кусочно-линейная аппроксимация.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

I. Для каждого агрегата (Я определяется значение времени ускорения (электромеханической постоянной времени)

TJj = * (hij +    ) "la„j /(Z5h 000 PHOMj ) Д5)

где l3dj и lHexj- момент инерции ротора ЭД к механизма, кг*м , определяемый по таблицам приложений 3 и 4; пном / номинальная частота вращения ЭД, об/.мин;


P'H0MJ    - номинальная (на валу) активная

мощность ЭД, кВт, определяемая по таблицам приложения 3.

В тех случаях, когда отсутствует значение момента инерции ротора 13gj асинхронного ЭД с номинальной частотой питающего напряжения ~ 50 Гц, его можно определить весьма приближенно, основызаясь на принятом в [21] допущении, что время ускорения электродвигателя (без механизма)

, по формуле

Т, -. = р

J 30J    НОМ J

НОМ j

(15а)

364000Р

-16 -


к п,

НОМJ

‘adj

где сС - показатель степени, равный 0,28 при РНом] ~ 0>3-ь20 кВт; 0,34 при PhomJ ж 20^100 кВт; 0,42 при Рном:    =

ЮО-ьбОО кВт; 0,4340,62 при Рном ■    =

50045000 кВт.    J

Для синхронных ЭД, имеющих более тяжелые роторы, момент инерции на 10-20% больше.

Момент инерции асинхронного ЭД приближенно- можно определить по формуле [22]

J35y= (0,55 f 0,65)в12ег1042,    (156)

где Вн2 - наружный диаметр ротора ЭД, ш; t2 - длина сердечника ротора, мм.

Общей рекомендации по определению момента инерции механизмов дать невозможно из-за разнообразия и сложности конструкций их роторов. А рекомендация ВНИИГвдрсмаша по принятию момента инерции ротора насосов малой подачи равным 10% значения момента инерции ротора ЭД является необоснованной. Эксперименты, выполненные автором, показали, чшо момент инерции роторов насосов малой подачи составляет от 10 до 48$ момента инерции ротора ЭД, входящего в состав агре-

Предпочтительнее при выполнении расчетов шеть моменты инерции агрегата СН, определенные экспериментальны.! путем.

2. Для определения частота вращения вала агрегата (Я используется одна из формул, представленных в табл.1.

Расчет режима перерыва питания ЭД СН при КЗ в цепи рабочего питания выполняется аналогично при допущении, что вращающий момент ЭД равен нулю.

При КЗ на шинах повышенного напряжения энергоблока будет происходить глубокая посадка напряжения на шинах СН до значений О,3-0,4 номинального. В этсм случае пренебрежение моментом вращения ЭД недопустимо. Для расчета переходного процесса эквивалент ная схема замещения энергоблока ТЭС может быть приведена к виду, представленному на рис. 6, и расчет выполняется по методу последовательных интервалов, изложенному в разд.3.3.2.

3.2.2. Расчет режьма перемва питания группы электродвигателей при отключении выключателя пепи рабочего питания шин секций СН 3-10 кВ

Представление мсыента сопротивления механизма в аналитическом виде дает возможность выполнить расчет режьма перерыва питания группы ЭД с учетом их взаимного влияния друг на друга при решении уравнения движения ротора аналитически.

В том случае, когда момент сопротивления механизма нельзя описать аналитически* выражений*, решение уравнения движения ротора осуществляется метода* последовательных интервалов.


гата.

Таблица I

Формулы для определения частоты вращения и фиктивного времени индивидуального выбега агрегата СН,

содержащего в своем составе асинхронный и синхронный ЭД

Наименование

механизма

Момент сопротивления механизма

Частота вращения, отн.ед.

Фиктивное время индивидуального выбега, с

Транспортеры, шнеки, дробилки

MCJ = К,] (76)

ni}° "irtK3j lTij m

T9J = ^ ПУ] ~ ПгР} ТУ^ ^

Резервные возбудители (генераторы постоянного тока независимого возбуждения)

Mcj = Kijni] «7>

nij = nyj e *^Tyj f2 5)

*0

«5

1

II

1

Дымососы, дутьевые вентиляторы, мельничные вентиляторы, насосы, работающие на сеть без противодавления

Mcj = *3j nfj (i8)

[Кj - пгр)/(пгр ПУ]\Ъj

\г «,

"if Ц(огсЛ9 Bj - t \KPJ/rJj)/Bj; (27) Rj = ^3j ~ MCHj i (27a)

Bjs fij /"снГ1 i275)

W""’

~ arct3 ( —rll llMCHjAj Ш

Наименование

механизма


Момент сопротивления механизма


Частота вращения, отн.ед.


Фиктивное время индивидуального выбега, с


Молотковые мельницы, насосы, работающие через обратный клапан на сеть с противодавлением (первое приближение)


М,;= Ка


3 *


3J Ч


(20)


пи =


(28)


T<Pj ~


[(".\fn\p)Knljn%)\hj

(Щ})

(37)


Насосы, работающие через обратный клапан на сеть с противодавлением


мсГ <

°j + 6Jnij

при Пц > n0TKj


; (2i)

K3oj "j

при л(у $ ngTKj


g. =    K3oj Потк j    )

j    «-nOT"j )

aj=K30jnLj-eJnoT«j; №


; (на)

ч


jv\ n

Ь-J    &j

nP“ nj>nOTKj’> (i<J0TKj)


/


; (29)


K3 0j(* 70TKj) +    _

%    + V/

при nj*nnitj i (t>T0TKj)


T -Jit от иj    g. ™


aj + Sj


aj+ 6j nQTK j

(29a)


9>J'


6J

ctj + 6j Hyj

aj + n*p

при

пгр > noT>cj

Ip. In

6J

| aJ + nyj

aj + *i потк]


I

M

CD


JsL

K,


ri_

n.


'30j \ ' гР от к] при пгр « n0TKj


(38)


Окончание таблицы I

Наименование

Момент сопротивления

Частота вращения, отн.ед.

Фиктивное время индивидуального

механизма

механизма

выбега,с

Прочие механизмы

Mcj = f (rij ) - слож-

Mc;At

пг"и т\ №

Ъpij ~ ~^q}(i-i)j~At (bl)

нал зависимость, для описа-

ния которой применяется кусочно-линейная аппрокси-

при n-Lj > пгр

нация

х Для молотковых и шаровых барабанных мельниц применяются только в режиме вь<5ега.


0

1

Примечание. Мсу - момент сопротивления механизма, отн.ед.; K3j - коэффициент загрузки ЗД по активной мощности, отн.ед.; T-jj - вршя ускорения (электромеханическая постоянная времени) агрегата (электродвигателя с механизмом), с ; t - время перерыва питания, с; Т^у - фиктивное время индивидуального выбега агрегата, с;

Пц - частота вращения агрегата, отн.ед.; пгр - эквивалентная частота вращения группы ЭД, отн.ед.; MCHJ- -начальный момент сопротивления механизма при частоте вращения, равной нулю, отн.ед.; Ajaj , BjSj - расчетные коэффициенты, отн.ед.; K3gj - коэффициент ЭД по активной мощности при работе насоса при закрытой задвижке, отн.ед.; ngTKj - частота вращения, при которой происходит открытие (или закрытие) обратного клапана, установленного на линии напора насоса, отн.ед.; WCTy - статическое противодавление, м; H0j - напор, развиваемый насоссы при номинальной частоте вращения и расходе, равней нулю (рис.П1.1), м; рму - давление на линии напора насоса; Па; pgj - давление на стороне всасывания насоса, Па; - удельный вес воды при температуре t °С, кгс/мэ; j - порядковый нсыер агрегата; N0j - активная мощность, потребляемая ЭД при работе насоса при закрытой задвижке (см.рис.П1.1), кВт; riyj - частота вращения ЭД в установившемся режиме работы, отн.ед. (для синхронного ЭД всегда принимается равной I, а для асинхронного ЭД вычисляется по формуле (I); At - шаг расчета по времени, с; 7^ . - время при котором закрывается (открывается) обратный клапан, с.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА Р0ШОВ ПЕРЕРЫВА ПИГАНШ И САМОЗАПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 3-10 кВ СОБСТВЕННЫХ НУВД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ УПРОЩЕННЫМИ МЕТОДАМИ

В данной Методике дана краткая характеристика физических процессов, происходящих при перерыве питания и самозапуске электроприводов СН тепловых электростанций; изложены общие положения по выбору расчетных условий для проверки режимов перерыва питания и сачозапуска группы электродвигателей; представлены упрощенные методы расчета этих режимов, отличающиеся

В В Е Д

Самозаг.уск электродвигателей - такой электромеханический процесс, при котором частота вращения электродвигателей (полностью или частично) уменьшается вследствие отключения их от сети или глубокого понижения напряжения на их зажшах при внешних коротких замыканиях, а при восстановлении напряжения достигает установившегося значения [I] •

Самозапуск электродвигателей (ЭД) собственных нужд тепловых электростанций является одни* из важнейших эксплуатационных режшов, обеспечивающих непрерывность технологического процесса и устойчивую бесперебойную работу теплоэнергетического оборудования при перерывах питания и повторной подаче напряжения на шины СН, соответствующую требованиям нормативно-технических документов.

Неуспешный самозапуск ОД СН может привести к аварийному останову котлов и турбогенераторов, что связано с большим экономическим ущербом из-за недоотпуска электроэнергии и тепла, отключения ответственных потребителей, а также к повреждению основного оборудования.

Возможность осуществления сачозапуска

мальм объемом вычислительных операций и возможностью их реализации с помощью малых вычислительных средств; приведены технические данные выключателей, силовых трансформаторов, токоограничивающих реакторов, электродвигателей и механизмов.

Настоящая Методика предназначена для работников проектных, наладочных и эксплуатационных организаций.

Е Н И Е

ЭД СН должна предусматриваться на стадии проектирования ТЭС путем выбора соответствующих схем электроснабжения и силового оборудования, релейной защиты и автоматики.

В ряде случаев (при замене одного типа ЭД другш, подключении дополнительных ЭД к шинам секций СН, при замене токоограничивающего реактора или силового трансформатора СН, при проверке возможности само-запуска ЭД нескольких секций СН разных энергоблоков от одного пускорезервного трансформатора СН) при эксплуатации ТЭС также возникает потребность в проверке успешности самозапуска ЭД СН, возникающего в результате кратковременных перерывов питания.

Наиболее достоверный и полный ответ на вопрос, успешен или неуспешен самозапуск ЭД после перерывов питания СН, можно получить только после проведения предварительных расчетов и соответствующих дополнительных экспериментальных проверок.

Методика содержит общие рекомендации, с помощью которых могут быть выполнены приближенные оценочные расчеты поведения группы ЭД при глубокой посадке напряжения из-за КЗ или перерыве питания, а также при повторной подаче напряжения (в результате


При наличии в группе синхронного электродвигателя последний всегда отключается блок-контактами выключателя ввода рабочего питания и в групповом выбеге не участвует, а поэтому в расчете не учитывается.

Аналитический метод [9]    .    Расчет    вы

полняется в следующей последовательности: Для каждого ЭД определяются:

1)    время ускорения по формуле 15;

2)    номинальный коэффициент мощности

cos ^ном j ~ ^'ном j ^    j    *

* Uном ^HOMj) >    ^42)

где РНОм] ~ номинальная активная мощность ЭД по паспорту или каталогу, кВт; Irt0My ~ номинальный ток статора ЭД, A; UH0M номинальное напряжение, В; QHaMj - номинальный коэффициент полезного действия ЭД, *;

3)    номинальная полная мощность 5ЛН0М:|

кВ. А

~V ном j ~ № ^ноиj Uном Ю ’    (43)

4)    номинальное скольжение по формуле

(3):

5)    электромагнитная постоянная времени затухания остаточного напряжения по формуле

T3j = 2M"aKcj/[3it>(2MMaxcj ~ COS 4>H0Mj)

Shomj] >    (44)

где    MHaKCj- кратность максимального мо

мента ЭД, отн.ед.; cosiPH0Mj - номинальный коэффициент мощности, отн.ед.; swo • - номинальное скольжение, отн.ед.

Далее определяются параметры эквивалентного ЭД (группы ЭД):

>/;

6)    эквивалентная электромагнитная постоянная времени затухания остаточного напряжения , с , по формуле

- 21 -


НОМ^Эj

(45)

N

£ $п. ном j г

где N - количество ЭД; T}J- - электромагнитная постоянная времени j -го ЭД, с;

7) эквивалентная частота вращения пгр и время Тгр в следующей последовательности:

а)    задаемся произвольным значением вре>-мени группового выбега ±гр ;

б)    определяем частоту вращения л-у каждого агрегата СН по одной из формул, представленных в табл.1;

в)    определяем эквивалентную частоту вра-пения группы ЭД по формуле

пгр ~ ^ fa Рном j 0~nij)'] jftjj ^omjX(46)

где PH0Mj - нсминальная мощность ЭД, кВт;

T3j - время ускорения агрегата, с; n.j частота вращения j -го ЭД, отн.ед.; N -количество ЭД, шт.;

г)    определяем расчетное значение остаточного напряжения на шинах СН в момент времени t2p i

-Kith)

%.р-^о,пгре    .    (47)

где £101 - напряжение на шинах секции СН с группой ЭД после отключения выключателя ввода рабочего питания, которое в средне* может быть принято равным 0,86-0,95 отн.ед.

При необходимости значение напряжения Е101 может быть рассчитано следующие образом [16].'

ЕюГ yfUcOS'O + (U^-COS2ifc -

-lc*z)2/UHOM >    (48)

где U - напряжение на шинах секции СН в предшествующем отключению (выбегу) установившемся режиме. В; UH0M- номинальное напряжение на шинах секции СН, В; Cos<fc -коэффициент мощности, рассчитанный по формуле (14), отн.ед.; Гс - ток секции, определяемый по формуле (13), А; Х^.    - сум-


- 4 -


отключения КЗ или включения выключателя ввода резервного питания) с применение* даже малой вычислительной техники - микрокалькулятора.

Предлагаемая методика позволяет, используя возможности калькулятора, выполнить расчеты по групповому выбегу и само-запуску электродвигателей СН с достаточной степенью точности.

Приведенные методы, характеризующиеся мальм объемом вычислительных операций, основаны на использовании каталожных данных оборудования. С помощью этих методов с достаточной точностью (около 10-15$) определяются начальные значения токов и напряжений , предельная мощность неотключаемых ЭД по условиям успешности самозапуска, полное время восстановления частоты вращения ЭД различных механизмов с точностью пршерно +30$. Это позволяет оценить возможность и эффективность самозапуска ЭД применительно к типовьы схемам СН ТЭС.

Необходшость применения упрощенных методов обосновывается: значительно мень-шш объедем вычислительных операций; доступностью их применения более широки* кругом специалистов; точностью не ниже разработанных сложных программ расчета на ЭВМ.

По предложенным методам могут быть выполнены расчеты для любой ТЭС эксплуа-тационньы персонал см электротехнической лаборатории. Результаты расчетов должны быть согласованы со службами релейной защиты и автоматики ПОЭЭ, проектньыи организациями или фирмой ОРГРЭС.

Сложную схему электроснабжения или при необходшости более детальный расчет режшов перерыва питания и самозапуска ЭД СН рекомендуется выполнять с помощью ЭВМ в соответствии с [2] . Следует также отметить, что существуют и другие программы расчета режшов перерыва питания и самозапуска электродвигателей СН ТЭС:. Киевского политехнического института (авторы канд.техн.наук, доцент Н.В.Костерев,

П.Л.Денисюк), Санкт-Петербурского государственного технического университета (авторы доктор техн.наук, профессор А.К.Черновец, канд.техн.наук, доцент Ю.М.Шаргин, канд. техн.наук К.Н.Семенов); Донецкого политехнического института (авторы доктор техн. наук, профессор В.Ф.Сивокобыленко, канд. техн.наук, доцент В.А.Павлхжов, инж. С.Н.ДмжтренкЬ).

В данной Методике рассматриваются исходные положения, которые должны служить основой для выполнения расчетов с учетом особенности данной электроустановки.

Метод определения коэффициента загрузки электродвигателей по активной мощности приведен в приложении I.

В приложениях 2-6 приведены технические данные выключателей, электродвигателей, механизмов собственных нужд, силовых трансформаторов, токоограничивающих реакторов, которые значительно облегчат выполнение расчетов, так как большая часть времени затрачивается на сбор исходной информации. По оборудованию, не представленному в данных приложениях, технические данные могут быть получены в конструкторских отделах, НИИ заводов-изготовителей.

Автор благодарит доктора техн. на ух,пр фессора Л.Г.Мамвконянца, канд.техп.наух Э.М.Аббаоову (ВНИИЭ);канд.техн.наук В.А.Зн. бермана (ГНИЛИ "Атомэнергопроект"); доктор техн.наук, профессора В.Ф.Сивокобыленко, канд.техн.наук В.А.Павлюкова (Донецкий политехнический институт); канд.техн.наук К.Н.Семенова (Санкт-Петербургский государе венный технический университет); канд.техн наук Н.В.Костерева (Киевский политехнический институт); канд.техн.наук В.В.Жукова и В.А. Старшинова (Московский энергетический институт) за замечания, направленные на улучшение рукописи.

Автор будет благодарен читателям за замечания по содержанию Методики. Пожелания по ее улучшению следует направлять по адресу: 105023, Москва, Седеновсккй пер., дЛБ, фирма СРГРЭС, электроцех.


- 5 -


УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В НАСТОЯЩЕЙ МЕТОДИКЕ


АД -    асинхронный электродвигатель.

АВР -    автоматическое включение резерва

(резервного питания).

ГРУ -    распределительное устройство на

генераторном напряжении.

ЗЛН    зашита минимального напряжения.

КЗ -    короткое замыкание.

НТП -    нормы технологического проектиро

вания.

ПРТСН - пускорезервкый трансформатор собственных нужд.

РТСН - рабочий трансформатор собственных нужд.

Од    -    синхронный электродвигатель.

ТСН    -    трансформатор собственных    нужд.

УРОВ    -    устройство резервирования    отказа

в работе выключателя.

ЭД    -    электродвигатель.


I. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ПЕРЕРЫВЕ ПИТАНИЯ КЗ, САЛОЗАЛУСКЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ СОБСТВЕННЫХ НУ1Д ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Известно, что процессу самоэапуска группы ЭД СН предшествует либо исчезновение (рис.1), либо глубокое понижение (рис.2) напряжения на зажимах ЭВ в течение времени перерыва питания. При этом уменьшается частота вращения ЭД.

Самозапуск агрегата (ЭД плюс механизм) СН до достижения нормальной частоты вращения при данной загрузке агрегата происходит при повторной подаче достаточного напряжения на зажимы ЭД.

Характер процесса самоэапуска в значительной мере зависит от того, участвует в нем один или группа ЭД, от состава ЭД, механизмов и их характеристик, от значения сопротивления внешней сети между ЭД и источникам питания, от значения напряжения источника питания, от времени перерыва питания.

Самозапуск одиночного ЭД зависит от загрузки механизма в установившамся режиме, предшествующем зыбегу, от характера момента вращения ЭД и момента сопротивления механизма, от времени перерыва питания, от значения напряжения на шинах секции СН.

После отключения от сети одиночного ЭД накопленная в нем кинетическая и электромагнитная энергия расходуется постепенно, благодаря чему после отключения ЭД напряжение резко падает до значения E|q( и далее уменьшается пропорционально снижению магнитного потока по закону экспоненты и частоте вращения вала, а частота напряжения изменяется пропорционально частоте вращения ротора (см.рисЛ).

При отключении группы ЭД изменение частоты вращения каждого ЭД будет отличаться от изменения частоты вращения одиночного ЭД. Будучи электрически связанными между собой Эд воздействуют друг на друга таким образом, что те из них, которые имеют больший запас кинетической энергии (большее значение электромеханической постоянной времени) .переходят в генераторный режим,поддерживая частоту вращения ЭД с меньшим запасом кинетической энергии (меньшее значение механической постоянной времени). В результате частота вращения ЭД, перешедших в генераторный режим, снижается несколько быстрее, а частота вращения ЭД, оставшихся в режиме потребления активной мощности, напротив снижается несколько медленнее частоты вращения тех же ЭД, выбегающих индивидуально при одиночном отключении.

Таким образам в течение некоторого времени вследствие наличия на шинах секций СН остаточного напряжения (см.рис.1) все ЭД имеют тенденцию выбегать "синхронно" с частотой вращения, близкой к эквивалентной. Группа электрически связанных ЭД может быть при этом рассмотрена как один эквивалентный ЗД с эквивалентной механической постоянной времени.

В зависимости от соотношения моментов сопротивления механизмов и моментов вращения окончание "синхронного" выбега будет осуществляться при различных значениях остаточного напряжения. В первом приближении можно принять, что окончание "синхронного" выбега происходит при снижении остаточного


Рис.1. Характеристики зависимости параметров оборудования СН от времени при перерыве питания и самоэапуске электродвигателей:

а - напряжение на шинах секции СН; 6 - ток ввода рабочего питания секции; в - ток ввода резервного питания секции; г - ток электродвигателя; о - напряжение биения; е - частота вращения вала электродвигателя: I - дымососа, 2 - молотковой мельницы, 3 - питательного насоса, 4-конденсатного насоса; пгр -

эквивалентная частота вращения группы электродвигателей; t - время перерыва питания; f„- время самозапуска электродвигателей

t

О 0,5    1,0    !,5    2,0    2,5    с

а)

f

Я

-

t

О 0,5    1,0    1,5    2,0    2,5    с

5)

Рис.2. Изменение параметров режима работы оборудования при КЗ за блочным трансформатором энергоблока мощностью 300 МВт в зависимости от времени перерыва питания:

а - напряжение 11Г на выводах обмотки статора; 5 - напряжения UcI, Uc2 на шинах I и 2-й секций СН; 6 - токи Uci, /с2) вводов

робочего питания I и 2-й секций: г - частоты вращения электродвигателей: I - молотковой мельницы, 2 - питательного насоса, 3,4 - циркуляционного насоса соответственно цН-А и ЦН-Б, 5 - конденсатного насоса второй ступени, 6,7 - подъемных насосов эжекторов соответственно ПНЭ-А и ПНЭ-Б


- 7 -

напряжения на шинах СН примерно до 0,25 номинального Гз] (см.рис.I).

Постоянная Бремени затухания остаточного напряжения на шинах СН при групповом выбеге электрически связанных ЭД составляет от 0,6 до 1,5 с, а изменение угла между вектором остаточного напряжения на отключенной секции СН и вектором напряжения сети до 180° происходит за 0,3-0,5 с. Абсолютное значение остаточного напряжения на отключенной секции при данной длительности перерыва питания составляет 0,5-0,7 номинального, а геометрическая разность Д1/ вектора остаточного напряжения секции СН и напряжения сети может достигать 1,7-2,0 номинального.

Следует отметить, что при включении группы ЭД на резервный источник питания в момент противофазы (при угле 180°) возникают большие переходные токи, которые протекают по обмоткам двигателей. Это необходимо учесть при настройке токовых защит, которые не должны приводить к ложному отключению ЭД и трансформаторов питания.

При возникновении причин, вызвавших посадку напряжения на шинах СН, работают устройства РЗА, которые отключают поврежденный участок, и если повреждение находится в источнике рабочего питания, работает устройство АВР и на шины СН повторно подается напряжение от резервного источника питания. Длительность перерыва питания определяется: временем действия основных или резервных электрических защит, которые устраняют повреждение, приведшее к перерыву питания; временем отключения выключателя рабочего ввода (отключение от рабочего источника питания); временем включения выключателя резервного ввода (резервного источника питания), т.е. временем действия АВР.

В настоящее время стремятся максшаль-но уменьшить длительность перерыва питания для того, чтобы при понижении или .полном исчезновении напряжения на шинах СН уменьшение частоты вращения ЭД было как можно меньше.

Согласно ПТЭ [4] время перерыва питания, определяемое выдержками времени технологических и резервных электрических защит, не должно превышать 2,5 с.

В порядке исключения допускается большее время перерыва питания, если обеспечивается самоэалуск электродвигателей, кото


рый должен быть подтвержден расчетно-экспе-рилентальньм путем.

В зависимости от места возникновения КЗ в электрической схеме ТЭС группа ЭД СН булат реагировать по-разнсму. Так при КЗ (рис.З) на выводах обмотки высокого напряжения трансформатора 6/0,4 кВ (точка Kj), на шинах секций СН (точка К2) напряжение на выводах ЭД уменьшается до нуля. При КЗ в цепи рабочего питания (точки Kg, К^) напряжение на шинах СН, генерируемое группой ЭД, незначительно отличается от нуля в первый мсмент КЗ и с течением времени уменьшается до нуля. При Еыше рассмотренных случаях КЗ уменьшается до нуля и мсмент вращения ЭД. Происходит торможение (уменьшение частоты вращения вала) ротора ЭД



BL , ВМ - шины резервного питания 6 кВ; ICA.ICB - шины рабочего питания 0,4 кВ: IBU0I, 1ЫЮ2 - трансформаторы СН 6/04 кВ; L4A, ИВ - электродвигатели 6 кВ; IBA, 1ВВ -шины рабочего питания б кВ; IBT01 - рабочий трансформатор СН; 0BT0I - резервный трансформатор СН; 10 - генератор: IT - блочный трансформатор; AD -I, АТ) - II,AF - шины расггоеделительного устройства высокого напряжения: Ку—Кг, - точки КЗ


- 8 -

ставляет собой разность между моментом вращения ЭД при данном напряжении и моме; том сопротивления механизма. Разворот бу дет успешным, если момент вращения ЭД в течение всего процесса самозапуска будет больше момента сопротивления механизма.

По мере ускорения группы ЭД в проце самозапуска напряжение изменяет свое зна ние и это напряжение UC3 в дальнейшем будет называться напряжением самозапуска

В связи с тем, что сачозапуск ЭД се ции СН происходит при пониженном налряже нии, он может быть успешнш или неуспешным. Успешны* является лишь такой самоз* пуск, при котором ЭД достигают нормальн' частоты вращения за время, допусти*ое и условиям сохранения устойчивости технол гического реж»*а электростанции блочног типа, а для электростанции с поперечны* связями по воде и пару с ГРУ дополнител по условию допусти*ого нагрева ЭД.


только под действием противодействующего момента сопротивления его механизма.

При КЗ за блочньм трансформатором (точка Kg), на тинах ОРУ высокого напряжения (точка Kg), на воздушных линиях электропередачи (точка Кр) напряжение на шинах секции СН уменьшается до значений 0,3 номинального и выше (см.рис.2). В этом случав торможение ротора ЭД происходит под действием избыточного момента вращения, равного разности момента вращения ЭД. уменьшенного пропорционально квадрату напряжения, и момента сопротивления механизма.

При восстановлении электропитания на шинах СН в начальный момент напряжение понижается до какого-то значения, которое в дальнейшее будет называться начальным напряжением U нач Разворот ЭД до установившейся частоты вращения происходит под действием избыточного момента, который пред


2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ РАСЧЕТНЫХ УСЛОВИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ РЕЖИМОВ ПЕРЕРЫВА ПИТАНИЯ И ПОСЛЕДУЩЕГО САМОЗАПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ СОБСТВЕННЫХ НЩ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ [5J

тора 3-10/0,4 кВ или ЭД (Kj); на шинах ции СН (Kg); в цепи блока генератор-тр форматор или ТСН, через который питает секция (Kg, K^.Kg); на шинах повышенно напряжения и отходящих ВЛ (Kg, Кр), к рьм присоединен данный энергоблок. Для блочного типа с выключателем в цепи ту генератора рекомендуется рассмотреть v вертай характерный случай КЗ в самсы i генераторе. Проведенный анализ должен зать, какой из случаев КЗ является рас ньм.

Для расчетного случая КЗ необход определить наибольшее возможное время рерыва питания нормального электросна СН, которое млеет место при действии ных электрических запит.

Для ТЭС, на которых согласно Реш № Э-6/85 "О блокировании действия авт ческого включения резервного питания венных нужд 6 и 0,4 кВ тепловых и атс электростанций" (М.: СПО Союзтехэнер1 [6] выполнено блокирование действие при КЗ в системе СН, повреждение в т Kj и Кд не является расчетньм, а рас является отключение выключателей вво


Оценку режимов перерыва питания и самозапуска ЭД СН следует производить как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации для наиболее тяжелых, но возможных в эксплуатации реальных режшов для нормальных и ремонтных схем электростанции.

При выборе расчетных условий для оценки успешности самозапуска ЭД СН ТЭС необходим учитывать: исходную схему электрических соединений (рис.4); состав ЭД, участвующих в самозапуске, и их загрузку; характер нарушения нормального режша питания; расчетное время перерыва питания, выбранное на основе анализа работы резервных электрических защит и технологических блокировок; схему (рис.5) источника резервного питания и его режш работы (наличие или отсутствие предвключенной нагрузки).

Для ТЭС, где ТСН присоединены к ГРУ через выключатели, в качестве расчетного следует принять случай КЗ на сборных шинах этого распределительного устройства.

Для ТЭС блочного типа без выключателя в цепи генераторного напряжения (см.рис.3) рекомендуется проанализировать несколько характерных случаев КЗ: в цепи трансформа


- Я -

Рис.4. Варианты схем рабочего питания СН электростанций:

а, г - схемы с двухобмоточным трансформатором (или токсограничквающим реактором) СН; 5, В -схемы при питании от двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой пониженного напряжения (или от сдвоенного токоограничивающаго реактора) СН; д - схема с двумя сдвоенными токоограничивающими реакторами; е - схема питания от двухобмоточного трансформатора и токоограничивающего реактора; ж - схема питания от двух двухобмоточных трансформаторов с расщепленной обмоткой пониженного напряжения к нерасщаплвниой

ZZ0 кв    500    кв

Рис.5. Варианты схем резервного питания СН электростанций


бочего питания секций СН по шпульсу от технологических защит с последующи* АЕР. Время перерыва питания определяется временем отключения выключателей вводов рабочего питания и времена! включения выключателей вво

дов резервного питания. При КЗ в сети СН (Kj, Kg) на ТЭС, где эти мероприятия не выполнены, время перерыва питания определяется временем отключения КЗ (временем действия резервной защиты рабочего ТСН и временем от-


- 10 -

ключения выключателей вводов рабочего питания) и временем включения выключателей вводов резервного питания.

При повреждении в цепи рабочего питания (Kg) к времени отключения КЗ добавляется также общее враля действия АВР.

При КЗ на шинах повышенного напряжения и на отходящих линиях время перерыва питания определяется временем отключения КЗ (враля действия резервной защиты плюс время отключения выключателя). Самозапуск происходит от РТСН. Зсли происходит отказ в работе выключателя при КЗ, то работает 1T0B и с выдержкой времени отключает зсе необходимые присоединения. В зависклости от того, может энергоблок работать на нагрузку СН или нет, время перерыва питания будет разным. В первом случае самозапуск ЭД СН происходит от РТСН с временем перерыва питания, равным сумме времени работы УРОВ и времени отключения выключателя. Во втором случае, когда невозможна работа энергоблока на нагрузку СН, последний аварийно останавливается и УРОВ подключает к шинам СН ПРТСН с вреленем перерыва питания, болыпил, чем в первом случае, на время действия устройства АВР.

Расчетное время перерыва питания для ТЭС блочного типа, где не выполнено блокирование действия АВР, обычно не превышает: 0,5 с, если расчетным является КЗ в цепи трансформатора 6/0,4 кВ (Kj) и 1,5 с, если расчетньм является КЗ в цепи рабочего трансформатора СН (К,).

Для ТЭС блочного типа, где выполнено блокирование действия АВР, расчетное время перерыва питания не превышает 0,12 с, если расчетным является КЗ в цепи рабочего трансформатора 6/0,4 кВ (Kj); при повреждении на шинах секции (Kg) подается клпульс на запрет АВР.

На ТЭС с ГРУ расчетное время перерыва питания может достигать до 7,5 с при КЗ на сборных шинах этого распределительного устройства. Путем установки на ыежсекпионном выключателе пополнительной МТЗ с блокировкой пс напряжению это время метет быть умень шено ао 2,5 с и менее.1

Очень важно правильно в зависимости от типа ТЭС и вида псслеаварийнсго режима основного силового оборудования (котла, турбины)

'/честь состав двигателей и механизмов,ксторые необходимы для обеспечения нужного режима и которые должны участвовать в самозапуске.

Все агрегаты системы СН ТЭС можно условно разделить на ответственные и неответственные. Согласно ПТЭ f4] перечень ответственных агрегатов утверждается главным инженером ТЭС на основе анализа технологических схем и технических характеристик теплоэнергетического оборудования.

мля облегчения условий самоэапуска ЭД ответственных агрегатов СН пршеняется отключение ЭД неответственных агрегатов первой ступенью защиты минимального напряжения [7] при снижении напряжения до 0,7 номинального с выдержкой времени 0,5 с.

К неответетвенным относятся, например, мельничный вентилятор, багерный насос, шаровая мельница, насос кислотной промывки.

К ответственным агрегатам СН ТЭС относятся ЭД и механизмы, отключение которых нарушает технологическую работу котла, турбины, турбогенератора и вызывает либо снижение производительности основного оборудования, либо прекращение работы ТЭС. Поэтому ответственные ЭД отключаются позднее второй ступенью защита минимального напряжения при снижении напряжения до 0,5 номинального с выдержкой времени 3-9 с. При этом минимальная выдержка времени должна пршеняться для менее ответственных Эд, отключение которых предусматривается для облегчения самоэапуска более ответственных Эд (по условию восстановления напряжения). Чем большею значимость имеют определенные ответственные ЭД для поддержания технологического процесса, тем большая выдержка времени должна устанавливаться на их защите минимального напряжения.

Состав агрегатов СН, участвующих в самозапуске, зависит от типа ТЭС и вида пссле-аварийного режима основного силового оборудования.

На ТЭС с поперечными езязяли по воде и пару после отключения КЗ на секции сборных шин генераторного напряжения и подачи резервного питания на обесточенную секцию СН должен быть восстановлен нагрузочный режим соответствующих котла и турбины. Для этого необходимо обеспечить самозапуск всех ответственных ЭД секции СН с учетом их загрузки.


1

Идея П.Р.Таубеса.