ЗАЩИТА ДВИГАТЕЛЕЙ

Преимущественное распространение на электростанциях для привода механизмов собственных нужд получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Устойчивая работа электродвигателей собственных нужд во всех эксплуатационных режимах - пуск, салю-запуск, изменения нагрузки, напряжения, частоты - возможна только в случае правильного подбора механических характеристик механизмов п двигателей.

В предлагаемой книге, выходящей вторым изданием, рассмотрены эти характеристики.

Увеличение единичной мощности агрегатов тепловых электростанций усложнило эксплуатацию и обслуживание электрической части станций, привело к росту мощностей всех электродвигателей собственных нужд. Повышение надежности эксплуатации и снижение численности обслуживающего персонала достигается введением устройств релейной защиты и автоматики как на агрегатах собственных нужд, так и на основном оборудовании. К общим мероприятиям по повышению надежности работы двигателей собственных нужд следует отнести и правильный выбор н настройку устройств релейной защиты как у двигателей, так и у всех элементов пиtaющeй сети.

В книге изложены требования к релейной защите и автоматике двигателей собственных нужд, распространенные схемы этих устройств, расчет и выбор уставок.

AsTop выражает надежду, что знакомство с настоящей книгой окажет практическую помощь электромонтерам, мастерам и бригадирам электрических цехов электростанций в освоении и эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики двигателей собственных нужд.

Замечания и отзывы читателей просьба направлять в адрес издательства «Энергия»: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.

Автор

1. ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Асинхронные электродвигатели переменного тока нашли широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. Наибольшее распространение получили Трехфазные асинхронные электродвигатели с коротко-замкнутым ротором. Эти электродвигатели по сравнению с другими электродвигателями переменного тока - синхронными и асинхронными с фазным ротором, имеют ряд достоинств: простота пуска и обслуживания, возможность самозапуска, т. е. разворота включенных электродвигателей до нормальных оборотов при появлении напряжения в питаюш,ей сети, возможность автоматизации приводимых ими механизмов, повышенная надежность и относительная дешевизна.

На тепловых электростанциях асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяются в качестве привода для большинства механизмов собственных нужд (с. н.). Исключение составляют лишь некоторые из них. Так, в связи с тем, что асинхронные электродвигатели частотой враш,ения менее 600 об/мин не изготовляются, для привода тихоходных шаровых мельниц на блочных тепловых электростанциях, работающих на угольной пыли, используются синхронные электродвигатели (например, синхронный электродвигатель типа СДСЗ-2000-10 частотой враш:ения 100 об/мин). Для привода питателей пыли на пылеугольных электростанциях, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах, применяются электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением. Для привода резервных масляных насосов турбины также применяются электродвигатели постоянного тока, чтобы обеспечить сохранность оборудования при полном исчезновении переменного тока на электростанции. 4

На мощных тепловых электростанциях применяются крупные асинхронные электродвигатели мощностью от 200 до 8000 кВт с номинальным напряжением 6 кВ. Для их питания используются либо реактированные линии 6 кВ, либо трансформаторы с. н. с вторичным напряжением 6 кВ,

При мощности до 200 кВт устанавливаются асинхронные электродвигатели с номинальным напряжением 380 В. Для них источником питания являются трансформаторы с. н. напряжением 6/0,4 кВ.

На многих действующих электростанциях с генераторами мощностью менее 50 МВт установлены электродвигатели с номинальным напряжением 3 кВ, 500 или 380 В.

В асинхронном электродвигателе, как известно, ротор вращается несколько медленнее, чем магнитное поле статора, т. е. отстает от него вследствие тормозящего действия приводимого механизма и трения в самом электродвигателе. При этом обмотка ротора пересекается силовыми линиями магнитного поля статора и в ней возникают токи, зависящие от этого тормозящего действия. Разница между частотой вращения магнитного поля статора Пет и частотой вращения ротора % называется скольжением электродвигателя. Скольжение обычно выражают в долях единицы или в процентах от частоты вращения поля статора

ст

100.

Например, если магнитное поле имеет частоту вращения TTcTlSOO об/мин, а ротор - Пр=1450 об/мин, то скольжение

1500- 1450 1500

100 = 3,30/0.

В момент пуска, когда ротор неподвижен, щ=0 и скольжение 5=1 или 100%. Одной из величин, характеризующих асинхронный электродвигатель, является скольжение при номинальной нагрузке на валу электродвигателя Рцом- Это скольжение составляет обычно 4-107о.

При пуске электродвигателя, когда скольжение s=l, индуктивное сопротивление его мало и поэтому ток ротора имеет максимальное значение При этом и ток статора имеет наибольшее значение Этот ток, протекаюидий в статоре эаектродвигателя при включении его под напряжение, назьшается пусковым током. Пусковой ток электродвигателя равен току трехфазного короткого замыкания (к 3 ) за сопротивлением, равным сопротивлению неподвижного электродвигателя В зависимости от выполнения обмоток ротора пусковые токи составляют (4-7) /ном электродвигагеля

На рис 1 показана кривая изменения тока статора асинхронного короткозамкнутого электродвигателя при

пуске В момент включения электродвигателя в его пусковом токе содержится апериодическая составляющая, обусловленная переходным процессом Она затухает в течение двух-трех периодов тока Длительность протекания пускового тока зависит от времени, необходимого для разворота электродвигателя до номинальных оборотов При пуске электродвигателя с нагрузкой разворот его до номинальной скорости происходит медленнее, что увеличивает время спадания пускового тока до номинального значения При работе асинхронного электродвигателя ток в обмотках статора зависит от номинального напряжения и частоты вращения ротора Чем больше скольжение, тем больше ток в статоре электродвигателя Так, если электродвигатель вращается с частотой, пониженной на 15-20%, то при номинальном напряжении ток в нем близок к пусковому току.

Тип и мощность асинхронного электродвигателя с. н определяется приводимым им механизмом Механизмы с н. в зависимости от их назначения и влияния на непрерывность работы основных агрегагов электростанции делятся на ответственные и неответственные. К ответственным механизмам относятся такие механизг мы, остановка которых вызывает или снижение нагрузки, или остановка котлов или турбин (дутьевой вентиля-6

Рис 1 кривая изменения тока асинхроииого электродвигателя с коротко-замкнутым ротором при включении в сеть

гор, дымосос, питательный и циркуляционный насосы и др ) К неответственным механизмам относятся такие механизмы, непродолжительная остановка которых ие нарушает нормального режима работы основного оборудования и не связана с недоотпуском электроэнергии (механизмы химводоочистки, топливоподачи, золоудаления). Кроме того, механизмы с н электростанций по характеру нагрузки разделяются на механизмы с постоянным моментом сопротивления, который практически це зависит от частоты вращения, и механизмы с моментом сопротивления, зависящим от частоты вращения К первым от-носятся дробилки, мельницы и др , ко вторым - все центробежные механизмы дутьевые и мельнич

0 DjZ 0, Сд 0,8 1,0

Рис 2 Характеристики механизмов собственных н>жд

1 - механизм с постоянным моментом сопротивления; 2-механизм с вентиляторным моментом сопротпвле-ния

ные вентиляторы, дымососы, питательные насосы и др.

На рис 2 приведены характеристики моментов сопротивления механизмов с н На горизонтальной оси отложена частота вращения механизма в относительных единицах, причем номинальная частота вращения принята за единицу На вертикальной оси отложены моменты сопротивлений механизмов также в относительных единицах, за единицу принят номинальный момент сопротивле ния При выборе электродвигателя для привода механизма с. н необходимо соблюдать, чтобы номинальная мощность электродвигателя была достаточной для работы механизма при полной его нагрузке и чтобы номинальная частота вращения электродвигателя была согласована с нормальной частотой вращения механизма Кроме того, момент вращения, развиваемый электродвигателем, должен обеспечивать разворот механизма с н. до нормального числа оборотов При этом электродвигатель не должен пререгреваться пусковыми токами сверх допустимого предела.

Значение вращающего момента асинхронного электродвигателя зависит от напряжения питающей сети. Снижение напряжения сопровождается уменьшением вращающего момента Зависимость между вращающим мо-