Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Способы и средства обеспечения устойчивости работы подстанций с электродвигательной нагрузкой 11
1.1. Нормативные документы по устойчивости и автоматическому вводу резервного питания 11
1.1.1. Методические указания по устойчивости энергосистем СО №153-34.20.576-2003 12
1.Ш.\ Вопросы обеспечения работы АПВи ЛВР согласно требованиям главы «Автоматика и телемеханика» ПУЭ 15
1.2. Средства повышения устойчивости работы электродвигателъной нагрузки 18
1.3. Требования кустройствам АВР, принципы их выполнения и расчет параметров настройки 19
1.4. Устройства автоматического включения резервного питания 25
1.5. Технические характеристики высоковольтных выключателей 47
1.6. Выводы по главе 1 53
Глава 2. Разработка эффективного алгоритма и опытного образца пускового устройства БАВР 55
2.1. Недостатки существующих алгоритлюв и пусковых устройств БАВР 55
2.2. Структурная схема работы микропроцессорного БАВР 57
2.3. БАВР с особым подходом к реле направления мощности 60
2.4. Разработка эффективного алгоритма работы БАВР 62
2.5. Основные функциональные блоки микропроцессорного БАВР 66
2.6. Выводы по главе 2 79
Глава 3. Методика анализа переходных процессов и исследование режимов работы электродвигательной нагрузки подстанций при БАВР 80
3.1. Основные допущения, принимаемые при анализе переходных процессов в системах электроснабжения 80
3.2. Уравнения переходных процессов в системах электроснабжения, содерэкхщихСДиАД. 82
3.3. Типовые схемы электроснабжения нефтехимических предприятий и насосных станций 92
3.3.1. Схемы электроснабжения нефтехимических предприятий 93
3.3.2. Схемы электроснабжения насосных станций 95
3.4. Статистика аварийных остановов ООО «Толъяттикаучук» 100і
3.5. Исследование реэ/симов работы БАВР на насосной станции «ФЛтевская» при изменении числа включенных СД и состава прочей нагрузки. 104
3.6. Анализ аварии, произошедшей 13 ноября2006г. на КНС«Филевская» 112
3.7. Выводы по главе 3 114
Глава 4. Экспериментальные исследования режимов работы микропроцессорного быстродействующего АВР 115
4.1. Протокол и результаты лабораторных испытаний БАВР. 116
4.1.1. Правильность регистрации входных аналоговых сигналов 117
4.1.2. Проверка срабатывания измерительных реле (ИР) 118
4.1.3. Проверка правильности регистрации сигналов внутриПУБАВР . 119
4.1.4. Определение времени срабатывания БАВР. 120
4.1.5. Проверка блока синхронизащи при пуске БАВР 121
4.1.6. Перечень оборудования и средств измерения, необходимых для проведения контроля и испытаний 122
4.2. Экспериментальные исследования БАВР наРП-16108КНС «Филевская» МГУП «Мосводоканал» 122
4.3. Экспериментальные исследования БАВР наРП-14093 КНС «Филевская» МГУП «Мосводоканал» 127
4.4. Выводы по главе 135
Заключение. Общие выводы и рекомендации 136
Список литературы 137
- Средства повышения устойчивости работы электродвигателъной нагрузки
- БАВР с особым подходом к реле направления мощности
- Типовые схемы электроснабжения нефтехимических предприятий и насосных станций
- Проверка правильности регистрации сигналов внутриПУБАВР
Введение к работе
Актуальность проблемы
Вопросы взаимоотношений энергосистемы и потребителей, обусловленные нарушениями электроснабжения предприятий, в связи с последствиями таких нарушений в новых экономических условиях очень актуальны [47]. Анализ нарушений электроснабжения, приведших к остановам основных производств ООО «Тольят-тикаучук» (в год имеет место от 8 до 16 случаев), насосных агрегатов МГУП «Мосводоканал» (в год порядка 6-10 случаев) и связанных с возмущениями, возникающими в энергосистемах РАО «ЕЭС», показывает снижение показателей надежности энергосистем.
В современных условиях, когда факты нарушений электроснабжения подстанций приобретают массовые масштабы, решение проблемы надежности электроснабжения возложено на самих потребителей электроэнергии. Вопросы обеспечения стабильной работы электродвигателей зависят от продолжительности кратковременных нарушений электроснабжения (КНЭ), правильно выбранных параметров и организации работы релейной защиты и автоматики (РЗА) систем электроснабжения (СЭС). Повышение устойчивости работы синхронных двигателей (СД) подстанций 6(10) кВ достигают как применением быстродействующих устройств автоматического включения резервного электропитания (БАВР), так и использованием надежных схем питания их систем возбуждения. Устройства АВР применяются в распределительных сетях и на электрических подстанциях (ПС), имеющих два или более источников питания, но работающих по схеме одностороннего питания.
Решение задачи обеспечения устойчивости электродвигательной нагрузки после КНЭ усложняется тем, что мощность узлов нагрузки современных предприятий (насосных станций, производств заводов органического синтеза, нефтеперерабатывающих предприятий) составляет 10-25 МВт, большую часть которой составляют синхронные и асинхронные электродвигатели (АД) [15,16,43,44,76-80,108,112,125]. Передача электрической энергии от электростанций к потребителям через воздушные линии (ВЛ) напряжением 110(220) кВ непрерывно связана с КНЭ потребителей (в виде посадок, провалов и исчезновений напряжения), возни кающими из-за коротких замыканий (КЗ) в сетях и ВЛ электропередач. При отсутствии собственных электростанций провалы напряжения беспрепятственно трансформируются в СЭС предприятий, что приводит к аварийным остановкам высоковольтного и низковольтного электрооборудования, вызывает брак и недоотпуск продукции, приводит к гидравлическим ударам в системах водоснабжения и канализации. Изменение социально-экономических условий взаимодействия энергоснаб-жающей организации и потребителей электрической энергии определяет необходимость разработки новых устройств АВР, алгоритмов и программ достоверного определения параметров режима выбега двигательной нагрузки на короткое замыкание, учитывающих относительный состав потребителей электроэнергии.
Для узлов нагрузки с СД характерна их низкая эксплуатационная надежность и устойчивость [1-3,15-18,21-23,27,30,33-36,39-41,44-46,56-61,65-78,81-82,86-91, 93-100,106-113,125,127,129,131-134]. Большой вклад в решение вопросов повышения надежности работы СЭС с СД внесли ученые: В.А. Андреев, Б.Н. Абрамович, А.Б. Барзам, А.И. Важнов, П.П. Вершинин, СИ. Гамазин, И.А. Глебов, А.А. Горев, Е.Я. Казовский, Л.С. Линдорф, Е.К. Лоханин, Р.А. Лютер, Л.Г. Мамиконянц, Б.Г. Меньшов, Н.И. Овчаренко, И.М. Постников, В.Ф. Сивокобыленко, М.И. Слодарж, Н.И. Соколов, И.А. Сыромятников, Л.Я. Хапшер, М.А. Шабад и др.
Методы построения эффективных и надежных алгоритмов работы, а также быстродействующих АВР применительно к расчету аварийных режимов работы СЭС с преобладающими СД и их практическая реализация не получили должного развития [5,7-11,14,15,19,20,40,50,62,63,82,86,92,98,99,105,109,116,119,123]. Существующие устройства АВР (например, с использованием реле напряжения и частоты) не обеспечивают бесперебойное электроснабжение потребителей ПС, не правильно работают при отсутствии двигательной нагрузки напряжением 6(10) кВ, алгоритмы расчета переходных процессов в СЭС и выбора параметров настройки АВР, РЗА не в полной мере учитывают изменения режимов работы подстанций с СД, не позволяют учесть при расчете напряжений и мощностей нагрузки распределительных устройств (РУ) все СД своей системой дифференциальных уравнений [5-11,13-15,17-20,24-26,30,38-40,43-44,61-63,82-83,85-87,91,93,101,118-120, 123,136-138]. Статистика аварийных режимов работы насосных станций, основных производств нефтеперерабатывающих предприятий, заводов органического синтеза [1,13-16,21,27,40,44-46,52,53,66,76-80,98-99,112,113,117,121] показывает, что по причине нарушений в работе системы внешнего электроснабжения происходит свыше 20% аварийных отключений. Аварийные процессы, происходящие в энергосистемах при коротких замыканиях, работе релейной защиты и автоматики, существенным образом сказываются на устойчивости работы узлов нагрузки с СД \ [1,15-18,20,27,29,34-35,39-40,44-46,55-65,69-78,86,87,90,98-99,102-106,108-113,122,123]. Проектирование схем электроснабжения, эксплуатация насосных станций, производств заводов органического синтеза, нефтеперерабатывающих предприятий требуют решения задач обеспечения успешного самозапуска двигательной нагрузки при нарушениях электроснабжения, достоверного определения уровней напряжения на шинах секций 6(10) и 0,4 кВ, правильного выбора и настройки параметров релейной защиты и автоматики.
Поэтому возникла необходимость:
- разработки микропроцессорного устройства быстродействующего автоматического ввода резерва (БАВР) для узлов нагрузки с СД;
- снижения времени его реакции на аварийный режим с 40-45 мс до 10-25 мс;
- учета характера нагрузки и мощности прочей недвигательной нагрузки пусковым устройством БАВР, оценки влияния характера нагрузки на параметры настройки пускового устройства БАВР;
- разработки методов оценки последствий КНЭ для крупных узлов нагрузки, питающихся от воздушных линий напряжением 110(220) кВ, которые в энергосистеме часто закольцованы.
Решение этих задач, характеризующихся множеством параметров, определяющих состояние взаимодействующих переходных процессов в синхронных и асинхронных двигателях, отдельных элементах системы электроснабжения и энергосистемы, способствует повышению надежности электроснабжения потребителей первой группы и предприятия в целом.
Несмотря на обилие работ по теме диссертационной работы [5,7-11,14,19-20,43,61-63,82,85,86, 90,94,98-99,104,105,109,118,123,138], методы построения на дежных и эффективных алгоритмов работы АВР, расчета аварийных режимов работы СЭС с СД и их практическая реализация не получили должного развития. Кроме того, при существующих микропроцессорных защитах ПС, СД, АД, силовых трансформаторов отсутствовали микропроцессорные быстродействующие АВР с алгоритмом работы, способным обеспечить надежное электроснабжение потребителей при переключении на резервный источник питания.
Достижение высокой надежности работы электродвигательной нагрузки необходимо обеспечить в режимах самозапуска, автоматического повторного включения (АПВ) высоковольтных выключателей, работы АВР на секционных выключателях, при снижениях и провалах напряжения в электрической системе. Анализ поведения СД и АД в названных переходных процессах позволит определить допустимость каждого из режимов по длительности переходного процесса.
Целью работы является разработка схемы и алгоритма функционирования микропроцессорного устройства БАВР с учетом структуры и конфигурации СЭС, а также режимов работы электродвигательной нагрузки, и на их основе создание, испытание и внедрение микропроцессорных устройств БАВР. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие теоретические и прикладные задачи:
1. Разработка структурной схемы и усовершенствованного алгоритма функционирования микропроцессорного устройства БАВР, учитывающего влияние характера нагрузки и параметров режима работы ПС.
2. Проведение лабораторных и промышленных экспериментальных исследований предлагаемого устройства БАВР на канализационной насосной станции (КНС) «Филевская» МГУП «Мосводоканал» при различных режимах работы электродвигательной нагрузки подстанции.
3. Модернизация программного комплекса по расчету переходных процессов самозапуска СД применительно к алгоритмам работы БАВР.
4. Определение параметров настройки микропроцессорного устройства БАВР для его эффективной работы при КНЭ. 5. Разработка технических решений, направленных на повышение надежности электроснабжения КНС с выдачей рекомендаций по режимам работы станций.
Объектом исследования являются насосные станции, нефтеперерабатывающие предприятия, производства заводов, органического синтеза и их функционирование в условиях воздействия кратковременных нарушений внешнего электроснабжения.
Научная новизна:
1. Предложена усовершенствованная модель устройства быстродействующего АВР, которая отличается от известных алгоритмами определения аварийного режима, что позволяет существенно уменьшить время реагирования, пускового устройства на КНЭ (включая/выдачу сигналов отключения вводного и включения секционного выключателейРУ СЭС).
2. Разработан алгоритм работы БАВР, в котором учтено влияние характера нагрузки на параметры режима работы подстанции:
3. Определены области устойчивости системы электроснабжения: КНС «Филевская» с учетом её структуры, и конфигурации, а.также режимов работы электродвигательной нагрузіш. Выбраны уставки-РЗА для обеспечения непрерывности технологических процессов в аварийных режимах.
4. Определены параметры настройки микропроцессорного устройства БАВР для эффективной работы электродвигательной нагрузки при КНЭ.
Практическая ценность результатов работы
Разработан и произведен опытный образец микропроцессорного устройства БАВР. Разработаны, технические решения, направленные на повышение надежности электроснабжения КНС и выданы практические рекомендации по режимам работы, станции. Проведены экспериментальные исследования1 работы БАВР при наличии/отсутствии СД, которые подтвердили достоверность предлагаемого алгоритма и разработанного устройства.
Реализация результатов работы
Основные результаты работы использованы на действующем» объекте КНС «Филевская» МГУП «Мосводоканал» для обеспечения надежной работы станции при условиях, попадающих под действие БАВР, для выбора параметров настройки релейной защиты и автоматики двигателей и системы электроснабжения, для разработки и выбора технических мероприятий по повышению устойчивости работы электрооборудования насосных станций.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Усовершенствованная модель быстродействующего устройства АВР, которая отличается от известных алгоритмами определения аварийного режима, что позволяет существенно (до 9-22 мс) сократить время реакции пускового устройства БАВР.
2. Усовершенствованный алгоритм работы БАВР, учитывающий влияние характера нагрузки на параметры режима работы ПС.
3. Области устойчивости системы электроснабжения КНС «Филевская» с учетом её структуры и конфигурации, режимов работы электродвигательной нагрузки для обеспечения непрерывности технологических процессов в аварийных режимах.
4. Результаты экспериментальных исследований аварийных режимов КНС «Филевская», которые подтвердили адекватность работы устройства БАВР и математической модели переходных процессов при работе подстанции
Апробация работы
Основные положения работы докладывались, а опытный образец БАВР выставлялся на: Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования» (г. Томск, 17-19 мая 2006 г.); Всероссийской конференции «Практика эффективной организации энергоснабжения металлургических предприятий в условиях реструктуризации» (Москва, 15-16 ноября 2006 г.); Международной выставке-семинаре «Электрические сети России - ЛЭП-2006» (г. Москва, ВВЦ, 28 ноября - 01 декабря 2006 г.); 6-ом Международном трубопроводном форуме «Трубопроводный транспорт - 2007» (г. Москва, Экспоцентр, 17-19 апреля 2007 г.); научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи» - НТТМ-2007 (г. Москва, ВВЦ, 26-27 июня 2007 г., получен диплом выставки); на Международной выставке-семинаре «Электрические сети России - ЛЭП-2007», раздел: «Снижение аварийности и повышение надежности передачи электроэнергии» (г. Москва, ВВЦ, 03-06 декабря 2007 г.); на научных семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в которых отражены основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе.
Структура и объем работы
Диссертационная работа содержит введение, 4 главы, заключение, список литературы из 138 наименований и 3 приложения. Общий объем работы составляет 165 страниц текста компьютерной верстки.
Средства повышения устойчивости работы электродвигателъной нагрузки
Согласно [94], если в результате действия АВР возможно несинхронное включение синхронных электродвигателей и оно для них недопустимо, а также для исключения подпитки от этих машин места повреждения следует при исчезновении питания автоматически отключать синхронные машины или переводить их в асинхронный режим отключением АГП с последующим автоматическим, включением или ресинхронизацией после восстановления напряжения, в результате успешного АВР.
Для предотвращения включения резервного источника от АВР до отключения СД допускается применять замедление АВР. Когда последнее недопустимо для остальною нагрузки, то допускается при специальном обосновании отключать от пускового органа АВР линию, связывающую шины рабочего питания с нагрузкой, содержащей синхронные электродвигатели [94].
Существующая редакция ПУЭ [94] с целью предотвращения включеншгре-зервного источника питания на КЗ при неявном резерве, предотвращения его перегрузки, облегчения самозапуска, а также восстановления наиболее простыми средствами нормальной схемы электроустановки после аварийного отключения и действия устройства автоматики рекомендует применять сочетание устройств АВР и АПВ. Устройства АВР должны действовать при внутренних повреждениях рабочего источника, АПВ - при прочих повреждениях.
После успешного действия устройств АПВ, АВР должно обеспечиваться более полное автоматическое восстановление схемы доаварийного режима (например, для подстанций с упрощенными схемами электрических соединений со стороны высшего напряжения- отключение включенного при действии; АВР секционного выключателя на стороне низшего напряжения после успешного АПВ питающей линии).
Средства повышения устойчивости работы электродвигательной нагрузки
В сетях низкого и среднего напряжений применяется исключительно раздельный режим работы секций и питающих линий [14,37,40,66,98]. Выбор раз дельного режима работы в таких сетях определяемся требованием ограничения токов КЗ. Для этого применяются принципы дробления мощности понижающих трансформаторов, глубокого секционирования шин, реактирования и т.п. Достоинством параллельного режима работы является то, что при повреждении какого-либо элемента сети, например, линии, её можно отключить быстродействующими защитами, при этом связь между источниками питания и потребителями, а также устойчивость работы генераторов не нарушается.
В отличие от этого, при раздельном режиме работы отключение питающей линии для потребителей обычно связано с перерывом питания на время действия АПВ поврежденной или АВР резервирующих линий. Таким образом, в сетях среднего и низкого напряжений АПВ и АВР являются непременным условием для обеспечения надежности электроснабжения потребителей 1-й и 2-й категорий.
Применяемые схемы электроснабжения промышленных подстанций от двух независимых источников с использованием существующих АПВ, АВР обладают достаточно высокой степенью надежности. Однако, применение на секционном выключателе шин 6(10) кВ подстанции АВР двустороннего действия в традиционном исполнении позволяет получить минимальное время работы средств автоматики 0,4-0,5 с, а перерыв в электроснабжении после его кратковременного нарушения для потребителей составляет более 1,0 с.
В системах электроснабжения при наличии двух (и более) источников питания целесообразно работать по разомкнутой схеме. Когда все источники включены, но не связаны между собой, каждый из них обеспечивает питание выделенных потребителей. Такой режим работы сети необходим с целью: уменьшить ток КЗ, упростить релейную защиту, создать необходимый режим по напряжению и т.п. При этом надежность электроснабжения в разомкнутых сетях оказывается более низкой, чем в замкнутых, т. к. отключение единственного источника приводит к прекращению питания всех его потребителей. Электроснабжение потребителей, потерявших питание, можно восстановить автоматическим подключением к другому источнику питания с помощью устройства АВР. Применяемые схемы АВР должны удовлетворять изложенным ниже основным требованиям [5,14,63,86,119,123].
1. Находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличии нормального напряжения на резервном для данных потребителей источнике питания. Чтобы не допустить включения резервного источника на КЗ, линия рабочего источника к моменту действия АВР должна быть отключена выключателем со стороны шин потребителей. Отключенное состояние выключателя контролируется его вспомогательными контактами или реле положения, и эти контакты должны быть использованы в схеме включения выключателя резервного источника. Признаком прекращения питания является исчезновение напряжения на шинах потребителей; поэтому воздействующей величиной устройства АВР обычно является напряжение. При снижении напряжения до определенного значения (обычно 0,7U„OM) АВР приходит в действие.
2. Иметь минимально возможное время срабатывания ІДВРЬ чт0 необходимо для сокращения длительности перерыва питания потребителей и обеспечения самозапуска СД, и АД. Минимальное время ІДВРІ определяется необходимостью исключить срабатывания АВР при КЗ на элементах сети, связанных с рабочим источником питания, если при этом напряжение на резервируемых шинах станет ниже напряжения срабатывания устройства АВР. Эти повреждения отключаются быстродействующими защитами поврежденных элементов. При выборе выдержки времени необходимо таюке согласовывать действие АВР с действием АПВ и с действием других устройств АВР, расположенных ближе к рабочему источнику питания.
3. Обладать однократностью действия, что необходимо для предотвращения многократного включения резервного источника на устойчивое КЗ.
4. Обеспечивать вместе с защитой быстрое отключение резервного источника питания и его потребителей от поврежденной резервируемой секции шин и сохранять их нормальную работу путем ускорения защиты после АВР.
БАВР с особым подходом к реле направления мощности
В 2006 г. в соответствии с описанным алгоритмом подготовлено комплекс ное задание на совместное производство с ООО «НЛП Бреслер» (г. Чебоксары) пускового устройства БАВР. ООО «НІШ Бреслер» занимается производством и поставками регистраторов аварийных событий, устройств релейной защиты, а та ж? другого электротехнического оборудования. _ Регистраторы серии Бреслер-0107 обладают высоким быстродействием, могут быть легко укомплектованы требуемым набором плат аналоговых входов и дискретных входов/выходов, а самое главное - являются микропроцессорными устройствами, имеющими возможность реализовать алгоритм любой математической модели в своем корпусе. Таким образом, основой для пускового устройства БАВР стал регистратор аварийных сигналов серии Бреслер-0107.
В совместном проекте ООО «НІШ Бреслер» выступило как разработчик аппаратной части, кафедра электроснабжения промышленных предприятий Москов ского энергетического института полностью отвечала за логическую часть разработки, ООО «НІЖ Промир» за конструкторскую разработку шкафа управления с ПУ БАВР. За время работы над логикой блок-схемы БАВР было составлено свыше 10 промежуточных вариантов его работы, а последний из них был реализован в пусковом устройстве БАВР «Бреслер-МЭИ МБПУ-0107.072».
Пусковое устройство снабжено особым алгоритмом работы реле направления мощности. Характеристика срабатывания реле направления мощности в комплексной плоскости представлена на рис. 2.3. Направление мощности определяется расчетным путем и считается прямым (от источника к шинам), если:
При попадании вектора тока прямой последовательности основного источника питания в зону срабатывания на комплексной плоскости направление протекания мощности считается прямым (положительным), при выходе вектора тока из этой области - обратным (отрицательным). Наибольшая чувствительность данного органа достигается на угле максимальной чувствительности фмч, который программно может задаваться в диапазоне от - 180 до + 180. Данная уставка определяется на основе расчетов и в нормальном режиме составляет от +20 до +60.
Особенностью этого реле является отсутствие «мертвой зоны» (зоны нечувствительности) при трехфазных близких КЗ, а также возможность отличать близкие КЗ на шинах от близких КЗ в цепи основного источника питания. Это обеспечивается тем, что дополнительно учитывается напряжение от резервного источника, его влияние задается с помощью коэффициента подпитки kn. В результате этого, если при близких трехфазных КЗ исчезает напряжение от основного источника, то реле работает селективно под действием напряжения подпитки от резервного источника питания. Помимо этого, введение угла максимальной чувствительности фмч позволяет добиться работы устройства БАВР при несимметричных КЗ в цепи источника питания.
На рис. 2.4 представлена принципиальная схема устройства быстродействующего автоматического включения резервного электропитания потребителей. Устройство содержит основной 1 и резервный 2 источники питания, вводные выключатели рабочих вводов 3 и 4, секционный выключатель 5, шины подстанции б и 7, трехфазные трансформаторы тока 8, 9 на вводах основного и резервного источников питания и трансформаторы напряжения: 10, 11 - трансформаторы напряжения на шинах основного и резервного источников, 12, 13 - трансформаторы напряжения, включенные до вводных выключателей; быстродействующее ПУ 14, блок-контакты вводных 15,16 и секционного выключателей 17, реле защиты 18, 19 на управляемые выключатели 3 и 4, управляемые ключи включения/отключения вводных и секционных выключателей 20, 21, 22 [51]. Рис. 2.4. Принципиальная схема устройства БАВР
Быстродействующее пусковое устройство 14 содержит блок индикации 23, блок дискретных сигналов и констант 24, аналого-цифровые преобразователи 25, 26, входы которых связаны с выходами трансформаторов тока 8, 9 в цепях основного 1 и резервного 2 источников питания, трансформаторов напряжения 12, 13 до вводных выключателей 3, 4 в цепях основного 1 и резервного 2 источников питания, трансформаторов напряжения 10, 11 основной и резервной секции, выходы же указанных аналого-цифровых преобразователей 25, 26 через блоки преобразования дискретных измерений в действующие комплексные значения 27, 28 подключены к входам блоков определения минимального тока ввода каждой секции 29, 30, блокам определения направления мощности прямой последовательности 31,32, блокам определения минимального напряжения 33, 34 основного 1 и резервного 2 источников питания, блокам определения угла сдвига фаз 35, 36 между основным и резервным источником питания. Выходы блоков определения ми нимального тока 29, 30 подключены к логическим блокам И 39, 40, сюда лее подключены выходы блоков определения направления мощности прямой последовательности 31, 32 и через логические блоки ИЛИ 37, 38 подключены выходы блоков определения минимального напряжения 33, 34 и выходы блоков определения угла сдвига фаз 35, 36. Выходы блоков И 39, 40 соединены с блоком управления 41 - первый 42 и второй 43 входы, третий вход 44 блока управления 41 соединен с блоком дискретных сигналов и констант 24, четвертый вход 45 соединен с устройством индикации 23, пятый 46 и шестой 47 входы блока управления 41 соединены соответственно с реле защиты 18, 19 основного 1 и резервного 2 источников питания, седьмой 48 и восьмой 49 входы соединены с блок-контактами и ключами управления 15, 20 и 16, 21 соответственно основного 1 и резервного 2 источников питания, а девятый 50 вход соединен с блок-контактами и ключом управления 17, 22 секционного 3 выключателя.
Первичные обмотки трансформаторов тока 8 и 9 подключены к вводам источников питания 1, 2. Первичные обмотки трансформаторов напряжения 10, 11 подключены к шинам подстанции 6, 7, трансформаторов напряжения 12, 13 включены на линейное напряжение до вводных выключателей. С помощью трансформаторов 10, 11 снимаются напряжения нулевой последовательности на каждой секции подстанции, что необходимо для реализации дополнительной функции устройства - контроля неисправности напряжения.
Устройство работает следующим образом. С помощью трансформаторов напряжений 10 и 11 снимаются линейные или фазные (по выбору) напряжения на
-распределительного устройства питания. С помощью трансформаторов тока 8 и 9 осуществляются непрерывные измерения мгновенных значений фазных токов на первом (Іаь Іьь Id) и втором вводах (1а2,1ъ2,ta)- Результаты измерений поступают в блоки аналого-цифровых преобразователей 25 и 26, где происходит преобразование непрерывных значений токов и напряжений в ряды дискретных измерений с шагом дискретизации 1200 Гц (24 точки на период частоты сети).
Типовые схемы электроснабжения нефтехимических предприятий и насосных станций
Среди многообразия схем электроснабжения электродвигательной нагрузки можно выделить типовые схемы, характерные для производств заводов органического синтеза, нефтеперерабатывающих предприятий и насосных станций водоочистных сооружений. В качестве привода насосов и компрессоров этих производств широкое применение нашли синхронные двигатели.
СЭС нефтеперерабатывающих станций представляют из себя двухтрансфор-маторные подстанции при мощности трансформаторов до 16 МВА или подстан ции с трансформатором с расщепленной обмоткой при суммарной мощности нагрузки более 16 МВА. Большинство схем являются схемами первой категории по надежности и должны иметь 2 независимых источника питания. [14-16,46,66,76-78,86,94,98,108,112,125,135].
В качестве привода насосов и компрессоров используются СД мощностью от 250 до 5000 кВт. Нагрузка производств заводов органического синтеза, насосных станций, нефтеперерабатывающих предприятий часто однотипная и включает резервные двигатели.
Схемы электроснабжения производств заводов органического синтеза, нефтеперерабатывающих предприятий отличаются от схем насосных станций тем, что имеют несколько распределительных устройств (РУ), удаленных на значительные расстояния от ГПП. Для этих схем чаще используются СД и АД разной мощности и типов, что обусловлено особенностями технологического процесса.
Типовые схемы электроснабжения нефтехимических предприятий часто содержат 20-40 ЗРУ, удаленных друг от друга на сотни (тысячи) метров (рис. 3.1).
Суммарная установленная мощность трансформаторов ГПП ООО «Тольятти-каучук» на напряжении 110 кВ составляет 318 МВт, на напряжении 35 кВ - 20 МВт.
Распределение электроэнергии от ООО «Тольяттикаучук» осуществляется с
помощью 26 подстанций и 118 трансформаторов. Наиболее загруженными явля
ются ГГШ-3 и 1 1111-2, при проектировании вводные выключатели которых были
выбраны на токи 3150А и 2500А соответственно. Длины кабельных линий 6 кВ от
ГПП доподстанцйй предприятия изменяются от 0,2 до 2,5 км. " _
Длины питающих В Л напряжением ПО кВ составляют:
-для линии «Каучук-4»-ГПП-1 - 11,7 км;
- для линии «Ставрополь-2» - ГПП-1 - 2,5 км;
- для линии «ЭТЗ» - ГПП-1 - 4,2 км;
- для линии «Каучук-2» - ГПП-2 - 1,75 км;
- для линии «Каучук-3» - ГПП-2 - 6,65 км; -для линии «Каучук-1» -ГПП-3 - 1,75 км;
- для линии «Каучук-3» - ГГШ-3 - 6,65 км;
- для линии «Каучук-1» - Г1Ш-4 - 2,4 км;
- для линии «Каучук-4» - ГГШ-4 - 6,25 км.
Схемы электроснабжения таких предприятий содержат десятки высоковольтных электродвигателей и требуют точного определения параметров нормальных и аварийных режимов работы секций и самих двигателей для обеспечения непрерывности технологического процесса, устойчивости двигательной нагрузки и снижения ущербов от КНЭ.
Наличие большого числа низковольтных АД, используемых в качестве мас-лонасосов, вентиляторов, насосов подачи воды и т.п., подключенных через магнитные пускатели и контакторы, приводит при их отключении во время КНЭ к остановам основных высоковольтных двигателей.
Достоверное определение напряжений на шинах секций ТП и выводах СД, АД позволит обеспечить устойчивость двигательной нагрузки СЭС указанных отраслей.
Проверка правильности регистрации сигналов внутриПУБАВР
Для определения состояния проверяемых ИР использовался опциональный «Испытательный выход» терминала. Подключение выхода измерительного реле к «Испытательному выходу» задается при помощи функции «Testout» в программе связи пускового устройства и компьютера «Нурег Terminal» (производства «Microsoft»).
Проверка реле минимального напряжения пуска БАВР и1Сш
В функции терминала «Испытательный выход» задавалось значение — 0 0. От «PETOM-RTD-41M» при помощи программы № 0 (режим «Симметричные составляющие») на входные аналоговые цепи терминала подавались напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей фаз в соответствии со значениями, приведенными в табл. 4.3. Фаза напряжения «А» прямой последовательности задавалась равной нулю, обратной - 45, нулевой последовательности - 60. Результаты проверки значений срабатывания реле для различных уставок приведены в табл. 4.3.
Проверка срабатывания реле направления мощности при изменении тока
В функции терминала «Испытательный выход» задавалось значение - 4. При помощи испытательного устройства на входные цепи терминала подавалась симметричная трехфазная система напряжений и токов. Значение подаваемого напряжения иих = 50 В. Уставка по току 1уст = 1,5 А, угол максимальной чувствительности фЛ1Ч = 45.
Исходное состояние задавалось параметрами, приведенными в табл. 4.4. Уменьшая ток, фиксировали величину срабатывания и возврата измерительного реле. Результаты проверки значений приведены в табл. 4.4.
Проверка органа пуска БАВР по направлению мощности и напряжению
Исходные уставки измерительных реле:
- уставка реле контроля направления мощности Іі уст= 0,5 A, (kn = 0,01);
- уставка реле минимального напряжения Ui5yCT)Mmi= 85 В;
- уставка реле максимального напряжения Ui)yCT)MaKc= 95 В;
- блок пуска по углу заблокирован.
Результаты испытаний органа пуска БАВР по направлению мощности и напряжению представлены в табл. 4.5.
Исходное состояние схемы: вводные выключатели включены, секционный выключатель отключен, напряжение на вторичных цепях секций более 95 В. Модуль пуска по углу заблокирован накладкой ВВС1 и ВВС2. Фиксировалось время срабатывания БАВР при пуске по напряжению. Режим работы БАВР «одновременный» (одновременно подаются сигналы на вводной и секционный выключатели).
Результаты испытаний работы МБПУ БАВР при пуске по напряжению при эмуляции различных нагрузок на вводах приведены в табл. 4.6.
Летом 2007 года на КНС «Филевская» МГУП «Мосводоканал» были смонтированы два комплекса БАВР, включающие в себя пусковые устройства «Брес-лер-МЭИ МБПУ-0107.072». Разработанный проект привязки прошел согласования в семи инстанциях, віоіючая внутренние службы МГУП «Мосводоканал» и АНО «ИТЦ Мосэнергонадзор». После этого стало возможным изготовление, поставка и монтаж оборудования.
Однолинейная схема распределительной подстанции представлена на рис. 4.3. Основной нагрузкой для обоих РП являются высоковольтные синхронные двигатели, приводящие в движение перекачивающие сточные воды насосные агрегаты.
