Курсовая Иванов

Рис. 6.1. Типовые узлы схем возбуждения синхронного двигателя

Использование тиристорных возбудителей для пуска синхронных электродвигателей

Слабым местом большинства электроприводов с синхронными двигателям, значительно усложняющим эксплуатацию и повышающим затраты, многие годы являлся электромашинный возбудитель. В настоящее время широкое распространение для возбуждения синхронных двигателей находят тиристорные возбудители. Они поставляются в комплектном виде.

Тиристорные возбудители синхронных электродвигателей более надежны и имеют более высокий к.п.д. по сравнению с электромашинными возбудителями. С их помощью легко решаются вопросы оптимального регулирования тока возбуждения для поддержания постоянства cos фи, напряжения на шинах, от которых питается синхронный двигатель, а также ограничение токов ротора и статора синхронного двигателя в аварийных режимах.

Тиристорными возбудителями комплектуется большинство выпускаемых крупных синхронных электродвигателей. Они выполняют обычно следующие функции:

пуск синхронного двигателя с включенным в цепь обмотки возбуждения пусковым резистором,

бесконтакное отключение пускового резистора после окончания пуска синхронного двигателя и защиту его от перегрева,

автоматическую подачу возбуждения в нужный момент пуска синхронного электродвигателя,

автоматическое и ручное регулирование тока возбуждения необходимую форсировку возбуждения при глубоких посадках напря-

жения на статоре и резких набросах нагрузки на валу синхронного двигателя, быстрое гашение поля синхронного двигателя при необходимости сни-

жения тока возбуждения и отключениях электродвигателя, защиту ротора синхронного двигателя от длительной перегрузки по току

и коротких замыканий.

Если пуск синхронного электродвигателя производится на пониженное напряжение, то при «легком» пуске возбуждение подается до включения обмотки статора на полное напряжение, а при «тяжелом» пуске подача возбуждения происходит при полном напряжении в цепи статора. Возможно подключение обмотки возбуждения двигателя к якорю возбудителя последова-

тельно с разрядным сопротивлением.

Процесс подачи возбуждения синхронному двигателю автоматизируется двумя способами: в функции скорости и в функции тока.

На схеме, приведенной на рисунке, подача возбуждения синхронному двигателю осуществляется с помощью электромагнитного реле постоянного тока КТ (реле времени с гильзой). Катушка реле включается на разрядное сопротивление Rразр через диод VD. При подключении обмотки статора к сети в обмотке возбуждения двигателя наводится ЭДС. По катушке реле КТ проходит выпрямленный ток, амплитуда и частота импульсов которого зависят от скольжения.

Рис. 6.2. Подача возбуждения синхронному двигателю в функции ско-

рости

При пуске скольжение S = 1. По мере разгона двигателя оно уменьшается и интервалы между выпрямленными полуволнами тока возрастают; магнитный поток постепенно снижается по кривой Ф(t).

При скорости, близкой к синхронной, магнитный поток реле успевает достигнуть значения потока отпадания реле Фот в момент, когда через реле КТ ток не проходит. Реле теряет питание и своим контактом создает цепь питания контактора КМ (на схеме цепь питания контактора КМ не показана).

Рассмотрим контроль подачи возбуждения в функции тока с помощью реле тока. При пусковом токе срабатывает реле тока КА и размыкает свой контакт в цепи контактора КМ2.

Рис. 6.3. График изменения тока и магнитного потока в реле времени КТ

Рис. 6.4. Контроль подачи возбуждения синхронному двигателю в функции тока

При скорости, близкой к синхронной, реле КА отпадает и замыкает свой контакт в цепи контактора КМ2. Контактор КМ2 срабатывает, замыкает свой контакт в цепи возбуждения машины и шунтирует резистор Rразр.

Произведем проверку условий прямого пуска СД, исходя из рассчитанных сопротивлений СД при расчете токов к.з.

При резких пусках: хдв ≥ 4 хс. При частых пусках: хдв ≥ 9 хс. Подставляя численные значения, при резких пусках получаем

хдв / хс ≥ 9 или

5,22 / 0,33 = 15,8 ≥ 9.

7. Конструктивное исполнение системы электроснабжения

Существующая схема электроснабжения включает в себя следующие элементы:

1. Кабельные линии 6 кВ: трехжильный кабель марки ААШв.

Вводной высоковольтный выключатель типа ВВТЭ-М-10-12,5/630 защищает питающую шину 6 кВ ГПП.

2. На трансформаторных подстанциях установлены двухобмоточные трансформаторы

типа ТМ-1000/6.

С учетом необходимости, а также наличия оборудования схема заполнения РУ 6-10 кВ может иметь различные варианты по числу ячеек, виду оборудования.

Предлагаемая схема электрических соединений шин 6 кВ ГПП представлена на однолинейной схеме. Схема электрических соединений на стороне 6 кВ выполнена с одной секционированной системой шин.

Комплектное распределительное устройство (далее - КРУ), состоящее из шкафов бронированного типа (с разделением на отсеки) и шинных мостов к ним, предназначенных для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц на номинальное напряжение до 10 кВ в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью и могут использоваться для комплектования закрытых распределительных устройств электростанций, трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.

В ЗРУ – 6 кВ предлагается установить вакуумные выключатели серии ВВТЭ. Вакуумные выключатели предназначены для работы в распределительных устройствах (КРУ) и камерах стационарных одностороннего обслуживания (КСО).

Такая конструкция дает ряд преимуществ над традиционными выключателями:

-высокий механический ресурс;

-малое потребление по цепям включения и отключения;

-малые габариты и вес;

-низкая трудоемкость производства и как следствие умеренная цена.

8. Расчет заземления и грозозащиты подстанции

8.1. Выбор конструкции и расчет параметров защитного заземления

Для электроустановок с эффективно заземленной нейтралью напряжением 110 кВ заземлитель рассчитывается по допустимому напряжению прикосновения (шага).

Площадь подстанции составляет S 50 32 1600 м2. Заземлитель предполагается выполнить из горизонтальных полосовых электродов сечением 4 20 мм и вертикальных электродов длиной lE = 5 м, диаметром d = 12 мм, глубина заложения электродов t = 0,7 м. Удельное сопротивление земли составляет1 500 Ом/м, 2 = 100 Ом/м. Полное время отключения выключателя tотк = 0,055с. Время действия релейной защиты tРЗ =0,1 с.

Ток, стекающий с заземлителей подстанции при однофазном КЗ в пределах подстанции, А,

можно принять XT 0 XT1 =34,7, ХТэкв 34, 7 / 2 17,35 .

Ток, стекающий с заземлителей подстанции при внешнем однофазном КЗ, А

В дальнейших расчетах принимается большее значение IЗ =2465 А.

Расчёт заземлителей производится по допустимому напряжению шага. Время отключения короткого замыкания tB , с, определяется по выра-

жению

tВ 0,1 0,055 0,155

Согласно [8] допустимое напряжение прикосновения при tВ 0,155 с составляет 445 В. Коэффициент прикосновения, КП , определяется по формуле

Действительный план заземляющего устройства преобразуется в расчетную модель со стороной S 1600 40 м. действительный план и расчётная модель заземления подстанции представлены на рисунке 5.1.

Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов tотн , м,

А 0,385 0, 25 5 0, 7 0,349.

1600

Эквивалентное удельное сопротивление двухслойной земли Э , Ом/м,

где К показатель степени, рассчитываемый по формуле,

Общее сопротивление сложного заземлителя RЗ , Ом,

Напряжение прикосновения, В,

UПР 0,159 2465 1, 403 550 ,

Что больше допустимого значения 400 В.

Необходимо принять меры для снижения U ПР . Применяется подсыпка слоем гравия толщиной 0,2 м в рабочих местах. Подсыпка гравием не влияет на растекание тока с заземляющего устройства, так как глубина заложения заземлителей 0,7 м больше толщины слоя гравия, поэтому соотношение 1 2

и величина М остаются неизменными.

Удельное сопротивление верхнего слоя в этом случае 1 .=3000 Ом·м, тогда

Напряжение прикосновения, В

UПР 0,051 2465 1, 403 176

что меньше допустимого значения 400 В.

Из расчета видно, что подсыпка гравием обеспечивает снижение напряжения прикосновения.

8.2. Расчёт молниезащиты

Для защиты подстанции от прямых попаданий молнии устанавливаются два стержневых молниеотвода, один из которых находится на анкерной опоре отходящей линии электропередачи. Наиболее высокая точка подстанции расположена на высоте 7 м (ОРУ).

Активная высота молниеотвода hA , м, определяется по выражению

Как видно из рисунка 5.2, защищаемый объект находится внутри зоны защиты.