САМОЗАПУСК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Короткие замыкания в электросетях и приемниках и другие повреждения, приводящие к срабатыванию АПВ, АВР, создают кратковременные большие снижения и полное исчезновение напряжения на сборных шинах РУ и по всей подключенной к ним сети на 0,2...5 с. После этого напряжение восстанавливается от того же (при АПВ) или от другого (при АВР) источника. Рассмотрим процессы, проходящие в электродвигателях при кратковременном перерыве их питания.
В момент отключения (или глубокого снижения) напряжения двигатели быстро снижают частоту вращения — затормаживаются. Этот процесс, продолжающийся у маломощных двигателей доли секунды, а у крупных двигателей — до 10 с, называется выбегом. На выбеге постепенно затухают токи в обмотках, ЭДС, магнитные потоки. И пока они не затухли полностью, двигатели на выбеге работают как генераторы, расходуя запасенную ими энергию вращения на поддержание в не отключенной от них сети остаточного напряжения. При наличии мощных синхронных двигателей время затухания остаточного напряжения может быть таким же, как и время выбега (до полной остановки). Это явление приводит к задержке срабатывания реле автоматики включения АВР и защиты минимального напряжения.
В некоторых случаях для более быстрого включения АВР приходится использовать не реле минимального напряжения, а реле минимальной частоты, более четко срабатывающее в процессе выбега.
Кроме двигателей обычно к сборным шинам подключены и другие статические нагрузки. Они ускоряют затормаживание двигателей, потребляя мощность на остаточном напряжении.
Надежность электроснабжения значительно повышается, если для электродвигателей с приводными механизмами, от которых зависят беспрерывная работа предприятия или установки и безопасность обслуживания, предусматривается самозапуск. Самозапуском называется восстановление нормальной работы электродвигателей ответственных механизмов без участия персонала после кратковременного нарушения электроснабжения.
В момент восстановления питания все двигатели, выключатели которых находятся во включенном положении, начнут самопроизвольный пуск (самозапуск). Часть двигателей к этому моменту остановилась, часть еще находится на выбеге. Ориентировочно можно принять, что сила тока самозапуска будет равна сумме сил пусковых токов всех включенных двигателей переменного тока плюс сила суммарного номинального тока неотключенных статических электроприемников Iн: Iс.з. = Iп∑ + Iн.
Этот ток Iс.з. в несколько раз превышает номинальное значение. Ранее, из опасения повреждения двигателей повышенными токами при восстановлении их питания, отключали двигатели защитой минимального напряжения — на выбеге. Впоследствии практически доказана допустимость самозапуска.
С другой стороны, не всегда можно оставлять включенными для самозапуска все электроприемники: чем большее число двигателей участвует в самозапуске, тем больше Iс.з. и тем больше падение напряжения в линии хл, трансформаторе хт и реакторе хр. Если в предшествующем самозапуску режиме напряжение на выводах трансформатора было номинальным Uн то в период самозапуска U = Uн - Iс.з.( хт + хр + хл ).
Отсюда видно, что чем больше сила тока самозапуска Iс.з. тем ниже напряжение на сборных шинах подстанции, пока она не дойдет до уровня, при котором пуск двигателей не может состояться. Следовательно, не все приемники следует оставлять включенными после кратковременной потери напряжения, а лишь наиболее важные для продолжения технологического процесса. Приемники вспомогательных установок следует отключать до начала самозапуска. Кроме того, следует отключать те двигатели, самозапуск которых не допускается по технологии или по технике безопасности. На этих двигателях предусматривается зашита минимального напряжения, которая и отключит их при перерыве нормального электроснабжения. После восстановления питания эти приемники постепенно включаются в работу как обычно.
Если осуществляется индивидуальный самозапуск одного двигателя, то после исчезновения или значительного снижения напряжения в сети при коротком замыкании двигатель автоматически отключается от сети и после восстановления напряжения включаться вновь заданной выдержкой времени. Если же осуществляется самозапуск большой группы двигателей (групповой самозапуск) то нельзя включать всю группу одновременно, так как суммарный пусковой ток группы может привести к такой посадке напряжения, при которой пусковые моменты двигателей оказались бы ниже значения, обеспечивающего их разгон до нормальной частоты вращения. Поэтому групповой самозапуск двигателей проводится очередями: первая очередь включается без выдержки времени (t1=0). вторая с выдержкой t2, третья с выдержкой t3 и т. д.
Те двигатели, которые не следует включать при самозапуске, имеют в цепи магнитный пускатель. Последний отключается при исчезновении напряжения, так как обесточивается его катушка и вновь не включается до автоматической или ручной (ключом) команды.
На насосных и компрессорных станциях применяют автоматическое повторное включение двигателя после его отключения защитой минимального напряжения. Практически это значит, что групповой самозапуск заменяется автоматическим пуском каждого двигателя или небольшой группы отдельно, в заданном порядке по команде АПВ. Например, на компрессорных станциях, где устанавливаются 10...16 агрегатов двигатель — компрессор, для успешного самозапуска их разделяют на три группы. При посадке или кратковременном исчезновении напряжения все двигатели остаются включенными, на выбеге. После восстановления напряжения они все начинают разгоняться. Если за 3 с первая группа не достигла частоты вращения, при которой сила пускового тока двигателей снижается ниже 3Iном, токовая защита отключит эту группу. При этом улучшатся условия самозапуска второй и третьей групп. Если через 5 — 6 с вторая группа не закончила самозапуск успешно (Iпуск<3Iном), она также отключается токовой защитой и этим создаются условия для самозапуска третьей группы (наиболее ответственных двигателей). Но эти двигатели будут отключены через 8...10 с, если они не осуществят успешный самозапуск к этому времени. В третью группу включаются и насосы охлаждающей воды компрессоров.
Третью, самую ответственную группу двигателей после их остановки включают в работу действием АПВ после восстановления напряжении на шинах РУ, затем АПВ включает вторую и первую группы. Синхронные двигатели пускаются как асинхронные — с отключением возбуждения на выбеге и прямым включением его при U=0,85Uн.
Таким образом, обеспечивается без участия персонала восстановление работы многоагрегатной компрессорной станции при потере, например основного независимого источника питания.