Самозапуск электродвигателей

Короткие замыкания в электросетях и приемниках, а также другие повреждения, приводящие к срабатыванию устройств АП В и АВР, сопровождаются кратковременным большим снижением или полным исчезновением напряжения на сборных шинах РУ и во всей подключенной к ним сети в течение 0,2...5 с. После этого напряжение восстанавливается благодаря возобновлению питания от прежнего (при АПВ) или резервного (при АВР) источника. Рассмотрим процессы, происходящие в электродвигателях при кратковременном перерыве их питания.
В момент отключения или значительного снижения напряжения у двигателей быстро снижается частота вращения. 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. Пока они не затухли полностью, двигатели на выбеге работают как генераторы, расходуя запасенную ими энергию вращения на поддержание в неотключенной от них сети остаточного напряжения. При наличии мощных синхронных двигателей время затухания остаточного напряжения может быть таким же, как и время выбега вплоть до полной остановки. Это явление приводит к задержке срабатывания реле 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 срабатывающие в процессе выбега.
Кроме двигателей к сборным шинам подключены, как правило, статические нагрузки. Они ускоряют затормаживание двигателей, потребляя мощность при остаточном напряжении.
Надежность электроснабжения значительно повышается, если для электродвигателей с приводными механизмами, от которых зависят бесперебойная 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.
Ток /сам в несколько раз превышает номинальное значение. Ранее, из опасения повреждения двигателей повышенными токами при восстановлении их питания, отключали двигатели на выбеге устройствами защиты минимального напряжения. Впоследствии была на практике доказана допустимость самозапуска.
С другой стороны, не всегда можно оставлять включенными для самозапуска все электроприемники. Чем большее число двигателей участвует в самозапуске, тем больше /сам, а следовательно, и падение напряжения в линиях, трансформаторах и реакторах.
Если в предшествующем самозапуску режиме напряжение на выводах трансформатора было номинальным (f/„), то в период самозапуска где Хт, Хр, Хл — индуктивные сопротивления соответственно трансформатора, реактора и линии.
Таким образом, чем больше ток самозапуска, тем ниже напряжение на сборных шинах подстанции. Это напряжение может опуститься до уровня, при котором пуск двигателей станет невозможен. Следовательно, после кратковременного исчезновения напряжения надо оставлять включенными нЬ все приемники, а лишь наиболее важные для продолжения технологического процесса. Приемники вспомогательных установок следует отключать до начала самозапуска. Кроме того, надо отключать те двигатели, самозапуск которых не допускается по условиям технологического процесса или техники безопасности. На этих двигателях предусматриваются устройства защиты минимального напряжения, которые и осуществляют отключение при перерыве нормального электроснабжения. После восстановления питания указанные двигатели постепенно включают в работу как при обычной эксплуатации.
Самозапуск одного двигателя происходит с заданной выдержкой времени после восстановления напряжения в сети. Если же осуществляется самозапуск большой группы двигателей (групповой самозапуск), то нельзя включать всю группу одновременно, поскольку суммарный пусковой ток группы может привести к такому снижению напряжения, при котором пусковые моменты двигателей окажутся ниже значения, обеспечивающего разгон двигателей до нормальной частоты вращения. Поэтому групповой самозапуск двигателей производится очередями: первая очередь включается без выдержки времени (/, = 0), вторая — с выдержкой t2, третья — с выдержкой t3 > t2 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 подачи автоматической или ручной (ключом) команды.
На насосных и компрессорных станциях применяют автоматическое повторное включение двигателя после его отключения устройствами защиты минимального напряжения. Практически это означает, что групповой самозапуск заменяется автоматическим пуском каждого двигателя или небольших их групп в заданном порядке по команде устройства АПВ.
Например, на компрессорных станциях, где устанавливаются 10 —16 двигатель-компрессорных агрегатов, для успешного самозапуска разделяют эти агрегаты на три группы. При значительном снижении или кратковременном исчезновении напряжения все двигатели остаются включенными, поэтому после восстановления напряжения все они начинают разгоняться. Если в течение 3 с первая группа не достигнет частоты вращения, при которой пусковой ток двигателей 1П < 3/н, устройства токовой защиты отключат эту группу. При этом улучшатся условия самозапуска второй и третьей групп. Если через 5...6 с вторая группа не закончит успешно самозапуск (/п < 3/н), она также будет отключена устройствами токовой защиты, что улучшит условия для самозапуска третьей группы, в которую входят наиболее ответственные двигатели. Но и эти двигатели будут отключены через 8... 10 с, если не осуществят успешный самозапуск к тому времени. В третью группу включаются и насосы охлаждающей воды компрессоров.
Третью, самую ответственную, группу двигателей после их неудавшегося самозапуска включают в работу устройствами АПВ после восстановления напряжения на шинах РУ, затем устройства АПВ включают вторую и первую группы. Синхронные двигатели пускаются как асинхронные — с отключением возбуждения на выбеге и прямым включением его при U = 0,85 UK.
Таким образом обеспечивается без участия персонала восстановление работы многоагрегатной компрессорной станции, например при выходе из строй основного независимого источника питания.