Задача 2. Промышленное предприятие снабжается электрической энергией от энергетической системы по двум ЛЭП через трансформаторы Т1 и Т2 (рис.9.29.а)

Промышленное предприятие снабжается электрической энергией от энергетической системы по двум ЛЭП через трансформаторы Т1 и Т2 (рис.9.29.а). К каждой секции шин, соединенных между собой нормально разомкнутым включателем Q1, присоединены синхронные двигатели привода турбокомпрессоров номинальной мощностью 6 и 2 по 3, 5 МВт. Нагрузка остальных электроприемников одной секции равна 10 МВА при . Кратности моментов сопротивления турбокомпрессоров, асинхронных моментов и пусковых токов двигателей в зависимости от скольжения s приведены в табл. 9.4. Маховые моменты турбокомпрессоров равны 0, 5 и 0, 356 для двигателей мощностью 3, 5 МВт, 1 и 1, 3 для 6 кВт. Мощность энергетической системы составляет 670 МВА. Схема замещения узла нагрузки представлена на рис.9.29.б.

Проверить возможность группового самозапуска трех двигателей с турбокомпрессорами при отключении одной секции шин и автоматическом ее включении через 4 секунды секционным выключателем. Правильно ли выбраны реакторы, если при пуске двигателя напряжение на шинах должно быть не ниже 85 %, а напряжение на зажимах пускаемого двигателя – не выше 85% номинальных значений?

Рис.9.29.Расчетная схема и схема замещения

Таблица 9.7. Параметры элементов схемы

Элементы схемы	Обозн. параметра	Скольжение, s
	0, 8	0, 6	0, 4	0, 2	0, 1	0, 05
Турбокомпрессор		0, 05	0, 08	0, 16	0, 3	0, 5	0, 62	0, 69	0, 75
Синхронный двигатель 3, 5 МВт			2, 35	2, 35	2, 26	1, 98	1, 6	1, 2	--
7, 75	7, 4	6, 69	6, 35	5, 35	4, 35	3, 4	--
Синхронный двигатель, 6 МВт		2, 27	2, 24	2, 2	2, 4	1, 88	1, 69	1, 47	--
8, 3	7, 7	7, 05	6, 47	5, 7	5, 2	4, 73	--

Решение: механические постоянные двигателей с турбокомпрессорами:

,

где - маховой момент.

Эквивалентный момент сопротивления трех самозапускаемых агрегатов

;

,

где =0, 75 – коэффициент загрузки до подачи напряжения на секцию.

Эквивалентная механическая постоянная времени

;

.

Скольжение, до которого затормозятся агрегаты при перерыве в электроснабжении :

; .

Реактивные сопротивления элементов схемы, отнесенные к напряжению 6 кВ и мощности 100 МВА:

системы и трансформатора

; .

;

реактора при и базисном токе 9, 2 кА

; ;

сдвоенного реактора

;

двигателей

;

,

где 7, 75 – кратность пускового тока (табл.9.4.); 4, 03 – номинальная мощность.

,

где 8, 3 – кратность пускового тока, а 6, 9 - номинальная мощность.

Реактивная нагрузка остальных электроприемников

;

,

где , при

Проверка возможности пуска двигателя мощностью 3, 5 МВт:

сопротивление двигателя с реактором

;

эквивалентное сопротивление двигателя с реактором и нагрузки

; ;

напряжения на шинах подстанции и на зажимах двигателя

; :

; ;

момент двигателя при пуске

; ,

где - кратность асинхронного момента двигателя (табл.9.7.)

при , что значительно больше момента сопротивления турбокомпрессора.

Проверка возможности пуска двигателя мощностью 6МВт.

Параметры сдвоенного реактора, отнесенные к базисным значениям ; - коэффициент связи между ветвями реактора;

отношения токов в обоих плечах реактора при пуске двигателя

;

сопротивления ветвей сдвоенного реактора

результирующее сопротивление сдвоенного реактора при пуске двигателя

;

напряжение на шинах при пуске двигателя

; ;

напряжение на зажимах двигателя

; .

Пусковой момент при этом напряжении

; ,

где - кратность асинхронного момента двигателя (табл.9.4.)

при , что значительно больше момента сопротивления турбокомпрессора.

Напряжение на зажимах электроприемников, присоединенных ко второй ветви реактора:

; .

Проверка возможности выпадения двигателя мощностью 3, 5МВт из синхронизма и вхождения в синхронизм.

Время, в течение которого двигатель не выпадает из синхронизма:

;

,

где - максимальный электромагнитный момент; - кратность момента сопротивления турбокомпрессора (табл.9.4.).

При отсутствии питающего напряжения в течение 4 с двигатель выпадает из синхронизма, и при самозапуске потребуется его ресинхронизация.

Среднее критическое скольжение, с которым будет обеспечено вхождение двигателя в синхронизм после подачи напряжения возбуждения под действием входного момента:

; ,

где - кратность тока возбуждения при ресинхронизации.

Проверка возможности самозапуска при групповом выбеге трех двигателей с турбокомпрессорами до скольжения :

сопротивление двигателей при этом скольжении:

; ;

; ;

сопротивление двигателей с реакторами

;

; .

Нагрузка второй ветви реактора при самозапуске двигателя мощностью 6 МВт отключается.

Эквивалентное сопротивление самозапускаемых двигателей

; ,

где и - количество двигателей мощностью 3, 5 и 6 МВт.

Сопротивление нагрузки второй секции шин (нагрузка равна 25 МВА, а )

; .

Эквивалентное сопротивление самозапускаемых двигателей первой секции шин и нагрузки второй секции

; .

Напряжения на шинах и зажимах двигателей

; ;

; ;

; .

Избыточные моменты в начале самозапуска

;

.

По этим данным, а также аналогичным данным, полученным для двигателя мощностью 6 МВт при ; 0, 1; 0, 05, на рис.9.30. построена зависимость избыточного момента двигателя от скольжения.

Из рисунка следует, что избыточный момент двигателя при всех значениях скольжения положителен. Поэтому групповой самозапуск при коэффициенте загрузки двигателей и при отсутствии питающего напряжения в течение 4 с возможен.

Рис. 9.30. Зависимость m_изб от s

Длительность самозапуска двигателя мощностью 6 МВт на основании рис.9.30:

.