Что такое самозапуск электродвигателей?

Начнем, пожалуй, с определения. Что же такое самозапуск?

Самозапуск – процесс частичного или полного останова электродвигателей (снижения частоты вращения), в результате кратковременного перерыва питания, с последующим восстановлением частоты вращения.

Причины самозапуска в процессе эксплуатации.

Причин может быть множество, разделим их на несколько часто встречающихся в эксплуатации, итак:

• отключение рабочего ввода (трансформатора, линии) из-за повреждения на шинах (короткое замыкание) или вследствие отказа выключателя.
• продолжительное снижение напряжения на шинах, что вызывает срабатывание АВР действием ЗМН или АПВ.
• отключение электрооборудования самопроизвольно или вследствие ошибки персонала.
• автоматическое отключение блока, из-за повреждения генератора, турбины, блочного трансформатора.

Некоторые из причин возникают достаточно редко или никогда, но для профилактики проводят испытания на самозапуск, когда создают условия близкие к вышеуказанным, с возможными отключениями основного оборудования. Данные испытания призваны повысить надежность и проверить работоспособность защит и уставок.

При успешном самозапуске двигатели после затормаживания вновь набирают обороты и продолжают работу. При неуспешном самозапуске двигатели не разгоняются и останавливаются.

Неудавшийся самозапуск может привести к аварийному останову котлов, турбогенераторов, что вызовет недоотпуск электроэнергии и тепла потребителям, также возможно отключение ответственных потребителей, ну и, естественно, к повреждению основного и вспомогательного оборудования.

Успешность самозапуска должна быть заложена на стадии проектирования, для этого, кроме прочего, необходимо правильно выбрать уставки технологических и электрических защит, рассчитать процесс самозапуска, чтобы выполнялись расчетные условия успешности всего процесса, такие как начальное напряжение и выполнение определенных условий.

Для повышения успешности самозапуска необходимо, чтобы в процессе самозапуска участвовали только ответственные агрегаты, перерыв питания СН не превышал 2,5 с, все необходимые защиты были в надлежащем состоянии.

Неответственные механизмы должны отключаться первой ступенью ЗМН, это облегчает условия самозапуска ответственных. К ответственным механизмам относятся те, отключение которых приведет к нарушению режима работы основного оборудования электростанции или котельной (котлы, генераторы, турбины).

Список ответственных механизмов утверждается главным инженером предприятия, но в общем случае, к таким агрегатам относятся самые мощные ПЭНы, сетевые насосы, тягодутье котлов (дымососы и вентиляторы котлов), дымососы рециркуляции, конденсатные насосы, циркуляционные насосы. Самые ответственные механизмы должны иметь максимальную выдержку времени защиты минимального напряжения.

Теперь, про успешный самозапуск в трех словах:

Грубо говоря, напряжение пропадает, отключается рабочее питание, срабатывают защиты, АВР, переходим на резервное питание. Сначала отключаются неответственные механизмы (если предусмотрено), не способные нарушить технологические режимы основного оборудования, после их отключения напряжение повышается и самозапуск ответственных механизмов проходит более легко. При восстановлении напряжения механизмы вновь набирают рабочие частоты и работают длительное время.

Параметры ЭД при самозапуске

В ходе протекания процесса самозапуска электродвигателей следует особое внимание уделять параметрам основного и вспомогательного оборудования схемы:

• уменьшение расхода воды в корпусе котла;
• снижение уровня воды в барабане котла;
• снижение разрежения в топке котла;
• снижение давления на всасывающей и напорной стороне питательных насосов;
• уменьшение расхода циркуляционной воды в конденсаторах турбины;
• падение давлений масла в системе смазки генератора и агрегата питательного насоса;
• снижение производительности питателей пыли;
• повышение давления в обратной магистрали сетевой воды теплофикационного блока.

Из всех технологических защит, главную роль играют те, которые действуют на отключение блока с выдержками меньшими, чем время самозапуска механизмов собственных нужд. Необходимо обращать внимание на отдельные технологические системы, глубокое снижение параметров в которых может привести к отключению основного оборудования (система регулирования турбин) или к расстройству основных функций системы (система уплотнений вала ротора с отдельно стоящими насосами уплотнений).

К электрическим защитам, которые должны рассматриваться в первую очередь, при протекании процесса самозапуска, следует отнести те, которые отстраиваются от пусковых токов отдельных агрегатов или от режимов группового самозапуска. К таким защитам относятся токовые отсечки, защиты от перегрузки, максимальные токовые защиты, уставки АВР вводов питания с пуском по напряжению. Отдельно необходимо контролировать изменение напряжения и тока на рабочих и резервных вводах до и после процесса самозапуска, пусковые токи ответственных механизмов. Уровень начального напряжения при самозапуске определяется расчетно-экспериментальным путем, подробнее об этом в статье про расчет самозапуска.

Правильный выбор уставок технологических защит и их согласование с электрическими защитами позволит предотвратить отключение оборудование и оставить нагрузку блока неизменной после самозапуска электродвигателей.

Длительность перерыва питания электродвигателей при самозапуске

Время перерыва питания при самозапуске состоит из времён:

• снижения напряжения до величины срабатывания уставки
• отключения рабочего выключателя
• уставка АВР
• включения выключателя резервного питания

Перерыв питания при отключении рабочего источника питания действием быстродействующих защит или ошибочном отключении ввода персоналом допускается не более 0,7с.

Перерыв питания при отключении рабочего источника питания действием его максимальной токовой защитой допускается не более 1,5с.

Перерыв питания при отключении рабочего трансформатора СН действием МТЗ, установленной на стороне высшего напряжения допускается не более 2,0с.

Перерыв питания при отключении выключателя рабочего питания действием его защитой минимального напряжения допускается не более 3,5с. Этот перерыв допускается в основном для электростанций с поперечными связями.

Более длительные перерывы питания должны быть подтверждены расчетом и экспериментальными проверками, а также утверждены главным инженером электростанции с утверждением соответствующим документом.

Время самозапуска должно сокращаться за счет:

1. Уменьшения до минимально возможного значения величины выдержек времени МТЗ основных трансформаторов.
2. Исключения лишних ступеней выдержек времени защит.
3. Пуска АВР непосредственно от блок-контактов отключающегося выключателя.
4. Пуска АВР действием ЗМН секций с уставкой по напряжению порядка 0,25 номинального напряжения и выдержкой равной выдержке максимальной защиты ввода рабочего питания секции.
5. Применения более быстродействующих вакуумных и элегазовых выключателей

При экспериментальной проверке самозапуска нормальной будет считаться следующая продолжительность:

1. 35с – для электростанций среднего давления (по условиям предельного нагрева основных электродвигателей).
2. 25с – для электростанций высокого давления с поперечными связями по пару (по условиям устойчивого режима работы котельных агрегатов).
3. 20с – для блочных электростанций с агрегатами мощностью выше 150МВт (по условиям сохранения технологического режима блока).

Согласно ПТЭ, время перерыва питания, определяемое выдержками технологических и резервных электрических защит, должно быть не более 2,5с. В порядке исключения допускается большее время перерыва питания, если обеспечивается самозапуск электродвигателей, который должен быть подтвержден расчетно-экспериментальным путем.

Перечень ответственных механизмов, участвующих в самозапуске

По классу ответственности все электродвигатели СН можно разделить на три группы.

• К первой группе относят неответственные электродвигатели, отключение которых не приведет к останову основного оборудования (котлов, генераторов, турбин). Их отключение во время процесса самозапуска должно осуществляться первой ступенью ЗМН (защиты минимального напряжения). К таким механизмам можно отнести ЭД мельниц, перекачивающих или багерных насосов, насосов топливоподачи. Время отключения данных механизмов должно быть самым минимальным.
• Ко второй группе относятся агрегаты (электродвигатель плюс насос), отключение которых вызывает снижение параметров производительности основного оборудования, но не приводит к аварийному отключению этого оборудования. К таким агрегатам можно отнести дутьевые вентиляторы котлов, конденсатные насосы. Отключение этой группы двигателей должно предусматриваться второй ступенью действия ЗМН.
• К третьей, и самой ответственной группе относятся механизмы, отключение которых приведет к повреждению котлов, турбин, генераторов. Они не отключаются действием ЗМН, или в случае 2-х скоростных электродвигателей переводятся на первую скорость.

Однако, эта классификация условная. Точный состав оборудования определяется на предприятии и согласовывается главным инженером.

В процессе самозапуска участвуют ответственные механизмы, отключение которых может привести к нарушению работы основного оборудования ТЭЦ или нарушению технологического процесса на предприятии, что в свою очередь может привести к недоотпуску электроэнергии, выходу из строя основного и вспомогательного оборудования.

Бывают случаи, когда самозапуск отдельных механизмов недопустим по условиям техники безопасности, например самозапуск электродвигателей компрессорной установки, работающей с взрывоопасными веществами.

Перед выбором механизмов, которые будут принимать участие в самозапуске, необходимо учитывать, что в некоторых случаях во время перерыва питания, мощность источника питания становится меньше. В таких условиях нецелесообразно повышать суммарную мощность самозапускающихся механизмов. Если же мощность источника питания позволяет, то можно самозапускать все механизмы, для которых этот режим необходим.

Также следует следить за загрузкой агрегатов собственных нужд. Выключатели механизмов, принимающих участие в самозапуске должны находиться во включенном состоянии. Двигатели до 1 кВ, подключенные через магнитные пускатели, контакторы в общем случае не участвуют в самозапуске. Однако если они являются ответственными, то для поддержания на них напряжения при перерывах питания применяют устройства АПВ, УЗОПы (устройство защиты от отключения пускателя), бесперебойники.