АВР электродвигателей ответственных механизмов
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КУЛЬТУРЫ
ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
ЛУГАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ВЛАДИМИРА ДАЛЯ
Кафедра электротехнических систем электропотребления
АВТОМАТИКА В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Конспект лекций
по дисциплине "Теория автоматического управления и автоматика в электроэнергетике "
для студентов направления подготовки 13.03.02 всех форм обучения
г. Луганск
2017
УДК 621.
Колесниченко С.П.
Автоматика в электроэнергетических системах: Конспект лекций по дисциплине "Теория автоматического управления и автоматика в электроэнергетике" - Луганск: ЛУВД, 2017. - 36 с.
Составлено в соответствии с учебным планом подготовки бакалавров по направлению 13.03.02 "Электроэнергетика и электротехника" для студентов дневной вечерней и заочной форм обучения.
Пособие выполнено в соответствии с программой курса " Теория автоматического управления и автоматика в электроэнергетике". Является кратким конспектом основных разделов.
Содержание
Лекция 1. Введение. Автоматическое включение резервного питания и оборудования. ........ 3
Лекция 2.Автоматическое повторное включение. ........................................................................ 9
Лекция 3. Автоматическая частотная разгрузка .............................................................……....12
Лекция 4.Автоматическое включение синхронных машин на параллельную работу .........…17
|
|
|
Лекция 5.Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности в электрических сетях. .................……………………………………………………..…………... 32
ВВЕДЕНИЕ
Наличие централизованной системы электроснабжения является обязательной частью промышленного комплекса развитых и развивающихся государств. Объединение разрозненных крупных и средних по мощности электростанций в единую систему электроснабжения позволяет значительно упростить решение многих проблем, стоящих перед электроэнергетикой. Основной особенностью энергетики, в отличии от других отраслей промышленности, состоит в том, что в каждый момент времени производство мощности должно чётко соответствовать её потреблению. Поэтому в случае увеличения или уменьшения потребления мощности необходимо срочно увеличивать или уменьшать её производство на электростанциях. Нарушение нормального режима работы одного из элементов может повлиять на работу многих элементов энергосистемы и привести к нарушению всего производственного цикла. Другой, не менее важной особенностью системы электроснабжения является то, что электрические процессы в случае нарушения нормального режима происходят так быстро, что оперативный персонал электростанций и подстанций не успевает вмешаться в ход процесса и приостановить его развитие. Эти особенности энергетики определили необходимость в широкой автоматизации энергосистем.
|
|
|
Под автоматизацией электроэнергетических систем понимают применение устройств и систем, которые осуществляют автоматическое управление схемой и режимами (процессами производства, передачи и распределения электроэнергии) энергосистем в нормальных и аварийных условиях. Автоматизация энергосистем обеспечивает нормальное функционирование элементов энергосистемы, надёжную и экономичную работу энергосистемы в целом, необходимое качество электроэнергии.
Все устройства автоматики условно разделяют на две большие группы: устройства технологической и системной автоматики. Технологическая автоматика является местной автоматикой, которая выполняет функции управления локальными процессами на энергетическом объекте и поддержания на заданном уровне или регулировании по определённому закону местных параметров, не влияя значительно на режим энергосистемы в целом.
Системная автоматика осуществляет функции управления, которые значительно влияют на режим работы всей энергосистемы или значительной её части. По функциональному назначению системную автоматику разделяют на автоматику управления в нормальных и в аварийныхрежимах.
|
|
|
К автоматике управления в нормальных режимах принадлежат устройства автоматического регулирования частоты и активной мощности, автоматического регулирования напряжения на шинах электростанций, подстанций и другие. С помощью устройств автоматики управления при нормальных режимах обеспечивается необходимое качество электроэнергии по частоте и напряжению, повышение экономичности работы и запаса устойчивости параллельной работы.
К автоматике управления в аварийных режимах принадлежат вместе с устройствами релейной защиты также сетевая автоматика, которая выполняет включение резерва, повторное включение элементов оборудования (линий электропередач, трансформаторов, шин), форсирование возбуждения синхронных машин, противоаварийная автоматика. С помощью противоаварийной автоматики выполняется разгрузка линий электропередач для предупреждения нарушения устойчивости параллельной работы, ликвидация асинхронного режима путем разделения энергосистем, отключением части потребителей для предупреждения развития аварии при недопустимо низком значении частоты или напряжения, ликвидация кратковременных повышений частоты и напряжения, опасных для оборудования.
|
|
|
Все устройства автоматики независимо от выполняемых функций также можно разделить на две группы: устройства автоматического управления и автоматического регулирования.
Лекция 1. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ И ОБОРУДОВАНИЯ
1.1. Общая информация
В современной энергетике наиболее надёжное снабжение потребителей электрической энергией производится от многостороннего питания. То есть когда выходит из строя один источник питания, потребитель получает электрическую энергию от других источников (или источника). Однако при таких схемах увеличиваются потери электроэнергии и токи короткого замыкания, усложняется релейная защита и безопасность обслуживания электроустановок.
Одностороннее питание значительно упрощает все эти проблемы, но в этом случае снижается надёжность электроснабжения. Надёжность электроснабжения в случае упрощения схем питания обеспечивается устройствами автоматического включения резерва (АВР).
АВР - это автоматическое введение в работу резервного оборудования вместо основного, которое вышло из строя (повреждённого). Устройства АВР используют на многих технических объектах.
В процессе производства и распределения электрической энергии практически на всех элементах используют АВР:
- в трактах подачи топлива;
- котлоагрегате;
- питающих насосах;
-трансформаторах;
- генераторах;
- линиях электропередач;
- двигателей и другого оборудования.
Устройства АВР могут реагировать как на полное исчезновение параметра, который контролирует работу резервируемого элемента, так и на уменьшение его значения до соответствующего (допустимого) значения по любой причине. Для этого устройства АВР имеют специальные пусковые элементы, которые контролируют параметры резервируемого элемента. Как пусковой элемент могут использоваться реле напряжения, тока, частоты, давления, производительности, времени и т. п.
По результатам статистических исследований эффективность АВР достигает 90-95 %. Поэтому АВР наиболее широко используются в распределительных сетях с напряжением 6-35 кВ. Эффективность АВР тем больше, чем меньше время после отключения основного и включением резервного электроснабжения, то есть лучше его быстродействие.
Наиболее часто используются две основные схемы одностороннего питания потребителей при наличии двух или больше источников питания. По первой схеме один источник подключён и осуществляет электроснабжение потребителя, а второй является резервным. Соответственно первый источник называют рабочим (основным), а второй – резервным. Таким образом осуществляют явное резервирование.
По другой схеме все источники включены и работают отдельно, каждый на своих потребителей. В случае исчезновения питания у группы потребителей от своего источника их подключают к другому источнику с помощью специального выключателя.
1.2. Основные требования к схемам АВР
В современных условиях в эксплуатации находится большое количество устройств АВР, использующих различную элементную базу – электромагнитные реле, логические элементы, микроэлектронные устройства, ЭВМ. То есть схем АВР больше, чем главных энергетиков предприятий. Однако все они должны обеспечивать выполнение основных требований:
1. Устройства АВР должны приводиться в действие в случае исчезновения поступления энергии от рабочего источника по любой причине, кроме действия устройств автоматической частотной разгрузки (АЧР).
2. Подключение резервного источника электроснабжения должно производиться только после отключения выключателя основного источника электроснабжения, чтобы не включить резервный источник на повреждение в основном источнике и не допустить включение двух несинхронизированных источников.
3. Действие АВР должно быть однократным, чтобы не допустить включение резервного источника на короткое замыкание, которое не прекратилось.
4. Подключение резервного источника необходимо выполнять сразу после отключения основного источника, чтобы уменьшить длительность отсутствия энергоснабжения потребителей.
5. Во время выполнения АВР необходимо обеспечить ускорение действия релейной защиты резервного источника в случае его подключения на короткое замыкание, которое не прекратилось. Это необходимо при неявном резервировании.
6. При АВР необходимо обеспечить условия само запуска электро двигателей, а при использовании потребителем синхронных электро двигателей предусмотреть отключение обмотки возбуждения ротора и условия ресинхронизации.
В каждом конкретном случае необходимо находить и учитывать условия, которые имеются в технологии работы потребителя.
1.3. Схемы устройств АВР
Схемы устройств АВР могут быть реализованы на постоянном, переменном оперативном токах, а также на электромеханических принципах.
Однократность действия обеспечивается разными способами построения схем, исходя из конкретных условий работы, вида оперативного тока, конструкции привода выключателя и другого.
Схема устройства АВР одностороннего действия на постоянном оперативном токе показана на рис.
В нормальном режиме подстанция получает питание от подстанции B. Выключатели Q3 и Q1 включены. Контроль наличия напряжения на подстанции A осуществляется с помощью реле минимального напряжения KV1 и KV2, включённых через измерительный трансформатор напряжения TV1.
Выключатель Q4 резервной линии W2 включён. Контроль наличия напряжения на W2 осуществляется реле максимального напряжения KV3, которое получает питание от измерительного трансформатора напряжения TV2. Выключатель Q2 выключен.
Описание работы схемы
В случае снижения напряжения на шинах подстанции A реле напряжения KV1 и KV2 переходят в выключенный режим и замыкают свои контакты в схеме управления АВР. При наличии напряжения на линии W2 контакты реле KV3 находятся в замкнутом положении. Катушка реле времени KT получает питание и после выдержки времени замыкает свой контакт KT, через который поступает питание на катушку промежуточного реле KL. Контакт KL замыкается и через замкнутый блок-контакт выключателя SQ1.2 поступает питание на электромагнит выключения выключателя Q1 YAT1. Выключатель Q1 выключается и изменяет положение своих блок-контактов.
Однократность АВР обеспечивается реле однократности включения KBS, которое постоянно получает питание через блок-контакт выключателя Q1 SQ1.1.
Включение выключателя Q2 выполняет блок-контакт выключателя Q1 SQ1.3, который замыкается в случае выключения выключателя Q1 по любой причине. На электромагнит YAC2 включения выключателя Q2 питание поступает через блок-контакт SQ1.3, контакт KBS, который некоторое время остается замкнутым, замкнутый блок-контакт SQ2.1 выключателя Q2. Выключатель Q2 включается и на подстанцию A поступает энергия по линии W2 от подстанции С. В случае неуспешного АВР повторное включение выключателя Q2 не произойдёт потому что контакт KBS разомкнёт цепь питания электромагнита YAC2.
Если на линии W1 установлено устройство автоматического повторного включения, то необходимо согласовать выдержку времени реле KT с выдержкой времени устройства автоматического повторного включения. То есть включение резерва должно производиться только при неуспешном автоматическом повторном включении.
АВР электродвигателей ответственных механизмов
В установках собственных нужд тепловых электростанций используется АВР электродвигателей основных механизмов: вентиляторов, дымососов, насосов и др.
Для обнаружения нарушений технологического процесса используют специальные реле, которые реагируют на неэлектрические величины, такие как давление, уровень, производительность и др.
Рассмотрим схему АВР электронасоса.
В нормальном режиме работает рабочий электронасос H1. Резервный насос H2 выключен и находится в резерве. Давление в магистрали контролируется реле KSP.
Наличие в гидравлической системе обратных клапанов ЗК1 и ЗК2 даёт возможность включать резервный насос без предварительного отключения рабочего, то есть выключателем Q1.
При снижении давления в гидравлической магистрали срабатывает реле минимального давления и замыкает свой контакт KSP. После этого получает питание катушка промежуточного реле KL, замыкается контакт KL2 и размыкается контакт KL1.
Контакт KL1 прерывает ток в катушке реле однократного включения KBS, а контакт KL2 подаёт питание на электромагнит YAC2 через контакты SQ2.1 – KL2 – KBS. Выключатель Q2 включается, электродвигатель M2 запускается и насос H2 создаёт необходимое давление в гидравлической магистрали.
С целью ускорения включения резервного насоса в случае выключения выключателя Q1 его блок-контакт SQ1.1 подсоединяет катушку реле KL к источнику питания, не ожидая момента снижения давления в магистрали.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1615; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!