где U - напряжение источника; Z1, Z2, Z0 - соответственно полное сопротивление схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательности. При этом если учесть, что Z0, то из получим Пользуясь (1.2), можно оценить величину напряжения обратной последовательности U2 на шинах резервного питания в точке М (рис. 1.2), которое фиксируется вольтметровой блокировкой по U2. При уставке
Авторы приводят комплексные схемы замещения при обрыве фазы А питающей ЛЭП (рис. 1.2 и диаграмму токов трансформатора (рис. 1.3) при заземленной нейтрали (Xт0 = Xт1 = Xт2). На основании анализа рисунков 1.2 и 1.3 авторы приходят к выводу что: исходя из комплексной схемы замещения в месте обрыва, напряжения нулевой и обратной последовательностей можно найти из выражения:
к пускорезервному трансформатору с.н. При работе пускорезервного трансформатора на холостом ходу (х.х.) произошел обрыв шлейфа одной фазы ЛЭП -110 кВ, от которой запитан этот трансформатор. Сигнал об обрыве цепи не поступал до тех пор, пока не был загружен трансформатор. После загрузки появился сигнал от трансформатора 6 кВ "Неисправность цепей напряжения.". На электростанции возможен режим работы с изолированной (сопротивление ветви намагничивания равно бесконечности (Xт0 = @) или глухозаземленной (Xт0 = Xт1) нейтралью трансформатора.
В [20] приведен анализ некоторых аварийных ситуаций в электрической части Ленинградской атомной электростанции, которые сопровождались возникновением неполнофазных режимов и которые по мнению авторов могут приводить к тяжелым авариям. Один из случаев связан с нарушением контакта в силовой цепи блочного трансформатора и мы на нем останавливаться не будем, а рассмотрим случай 2, относящийся
В журнале "Электрические станции" 8 за 1990 год [21] описываются также случаи повреждения двигателей в электрических системах. Так, например, в таких энергосистемах как Ленэнерго, Дагэнерго и Кировэнерго имели место неоднократные случаи обрыва фаз на питающих такие трансформаторы линиях, приводившие к нагреву и повреждению синхронных и асинхронных двигателей у потребителя, если последние не оборудованы фильтровой защитой от токов обратной последовательности. Режим не контролируется релейной защитой с питающей стороны линии 110 - 220 кВ, так как отсутствуют токи нулевой последовательности, а защиты, реагирующие на токи обратной последовательности, не предусматриваются [115, 116]. Повреждения трудно обнаружить по измерительным приборам, так как в настоящее время они устанавливаются не на всех фазах.
По данным [56] при напряжении обратной последовательности, составляющем 4 % номинального, срок службы АД уменьшается в 2 раза по сравнению с нормативным.
Согласно ГОСТ 13109-97 на качество электрической энергии в электрических сетях действующие значения напряжений обратной и нулевой последовательностей не должны превышать 2% соответствующего номинального напряжения сети. Однако допускается превышение этой нормы до предельного значения 4% в течение не более одного часа.
В Сирии на электростанции имени Аль Ассад с блоками мощностью 200 МВт на двигателе 6 кВ питательного насоса произошли нарушения контакта в месте подсоединения питающего кабеля к выводам двигателя. При пуске двигателя произошло его повреждение из-за перегрева. Кроме того, на промышленных предприятиях Сирии часто возникают несимметричные и неполнофазные режимы работы электрических сетей 35, 10, 6 и 0,4 кВ. Эти режимы довольно часто вызывают повреждения АД. В связи с этим актуальными являются вопросы расчетного определения допустимой несимметрии напряжения в сетях и выбор наиболее эффективной защиты. Правила устройства электроустановок Сирии, так же как и на Украине, допускают величину напряжения обратной последовательности не более 2 %. Однако при этом не оговариваются абсолютные значения фазных напряжений и коэффициентов загрузки двигателей. Отсутствие методики расчета неполнофазных режимов с учетом отмеченных факторов не позволяет решить указанный вопрос.
На той же станции при пуске АД 6 кВ дымососа выключатель включился только двумя фазами из-за обрыва тяги на третьей фазе. Двигатель при этом отключился защитой от перегрузки. После разборки двигателя оказались выплавленными стержни ротора.
повреждения оборудования с.н. на некоторых электростанциях Сирии, Украины и других стран. Так, например, на Углегорской ТЭС асинхронные двигатели привода циркуляционных насосов, установленные на береговой насосной станции, питались от линии 110 кВ через пускорезервный трансформатор. Автокраном был задет провод ЛЭП - 110 кВ, которая отключилась защитой с успешным АПВ на двух фазах, т.к. провод третьей фазы был оборван. Из-за перерыва питания и последующего затяжного самозапуска асинхронных двигателей, последние из за перегрева вышли из строя.
Актуальность этих вопросов подтверждают имевшие место случаи
Опыт эксплуатации электростанций показал, что в системе с.н. могут возникать обрывы фаз питающего напряжения как в цепи отдельного двигателя или в цепи отдельной секции с группой двигателей, так и в линии питания рабочего или резервного трансформатора, питающих несколько секций. Последствие этих режимов весьма тяжелые и могут приводить к повреждению отдельных двигателей, группы двигателей или питающего трансформатора. Возникновение неполнофазного режима опасно не только во время нормальной работы двигателя, но и особенно опасно в режимах его пуска или самозапуска [23, 25, 29, 111].
Указанные выше принципы построения схем питания с.н. применяют для ТЭС, выполненных по блочному принципу и работающих как на Украине, в России, так и в Сирии.
К схемам электроснабжения с.н. предъявляются повышенные требования к надежности работы в различных режимах. Должен обеспечиваться прямой пуск асинхронных двигателей, в связи с чем они должны иметь улучшенные пусковые характеристики. Это достигается за счет того, что короткозамкнутый ротор АД выполняют глубокопазным или двухклеточным [16, 17, 25]. Следующим требованием к схеме с.н. является обеспечение успешного группового самозапуска АД, т.е. должно происходить автоматическое восстановление доаварийного режима работы загруженных АД секции после кратковременного перерыва питания до 2 ё 2,5 сек., что требуется Правилами технической эксплуатации [ПТЭ].
Обмотки высокого напряжения трансформатора ПРТ соединены в звезду, нулевая точка которой может быть разземлена или глухозаземлена, в зависимости от чего по-разному протекает неполнофазный режим (НПР) работы асинхронных двигателей.
В соответствии с требованиями ПУЭ [24] двигатели с.н. должны иметь рабочее и резервное питания, для чего в схеме предусматривают рабочие и пускорезервные трансформаторы (ПРТ). Рабочие трансформаторы подают питание на соответствующие секции рабочего питания, к которым подключены АД и трансформаторы. Резервное питание секций с.н. 0.4 - 6 кВ осуществляется от резервных магистралей, связанных с пускорезервными трансформаторами. Рабочие трансформаторы выполняют, как правило, с двумя расщепленными обмотками низшего напряжения, имеющими группу соединений D/D/D. Их обмотку высшего напряжения подключают глухой отпайкой к выводам генератора. Пускорезервный трансформатор подключается к шинам распределительного устройства высокого напряжения или к резервирующей ЛЭП высокого напряжения, отходящей от одной из близлежащих тепловых электростанций (ТЭС).
На электрических станциях для привода механизмов собственных нужд (с.н.) применяют в основном асинхронные короткозамкнутые двигатели. Для питания электродвигателей мощностью до 200 кВт используется напряжение 0,4 кВ, а для двигателей мощностью свыше 200 кВт - напряжения 6 - 10 кВ. Установленная мощность двигательной нагрузки на тепловых электростанциях составляет 8 ё 12 % от номинальной мощности блочного агрегата [15, 11]. Типовая схема питания с.н. тепловой электростанции приведена на рис. 1.1.
1.1 Общие сведения о схеме собственных нужд электрических станций и возникновении неполнофазных режимов
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
ЗАШИТА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ОБРЫВЕ ФАЗЫ В ЦЕПИ ПИТАНИЯ
