Проектирование системы электроснабжения города (стр. 12 из 24)

Увеличение cos φ. Как следствие уменьшение реактивной нагрузки на сеть, уменьшение потерь напряжения в питающих линиях.

Снижение динамической нагрузки на приводимый механизм во время пуска. В частности для дымососа: уменьшаются нагрузки на соединительных муфтах, подшипниках дымососа и двигателя, что уменьшает их износ и затраты на обслуживание.

Простота в обслуживании, продолжительный срок службы и высокая надежность современных ППЧ.

Кроме того, следует отметить, что выбранный преобразователь выполнен на современной элементной базе. Главный узел - инвертор построен на транзисторах структуры МДП, что дало возможность применить ШИМ, благодаря которой ыходной сигнал максимально приближен к синусоидальному. Это дает еще больший экономический эффект если произвести сравнение с тиристорными ППЧ, имеющим на выходе кроме основной большое количество паразитных гармоник высоких порядков, энергия которых затрачивается на нагрев двигателя. Суммарная мощность этих гармоник составляет 3-5% от полезной мощности.

К недостаткам можно отнести только высокую стоимость преобразователя.

В перспективе преобразователь можно укомплектовать регулятором разряжения в топке котла и построить систему автоматического регулирования разряжения, которая даст еще больший экономический эффект.

4. Релейная защита и автоматика

Особенности выполнения дифференциальных защит силовых трансформаторов.

Назначение и принцип действия дифференциальной защиты.

В качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов от многофазных коротких замыканий, однофазных коротких замыканий с большим током замыкания на землю и в отдельных случаях от замыканий витков одной фазы широкое распространение получила продольная дифференциальная токовая защита (рисунок 4.1).

При внешнем коротком замыкании и нагрузке токи

и направлены в одну сторону (рисунок 4.1, а) и находятся в определённом соотношении, равном коэффициенту трансформации защищаемого трансформатора:

(1)

При внешнем коротком замыкании защита не должна действовать, при коротком замыкании в трансформаторе - должна сработать. С учётом этого и выполняется схема защиты. Трансформаторы тока TAI и TAII, питающие схему, устанавливаются с обеих сторон защищаемого трансформатора. Их вторичные обмотки соединяются разноимёнными полярностями так, чтобы при внешнем коротком замыкании и нагрузке вторичные токи IIв и IIIв были направлены в контуре соединительных проводов последовательно (циркулировали по ним). Дифференциальное реле КА включается параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока.

При таком соединении в случае внешнего короткого замыкания и при токе нагрузки вторичные токи IIв и IIIв замыкаются по обмотке реле КА и направлены в ней встречно, поэтому ток в реле равен разности вторичных токов:

При коротком замыкании в защищаемом трансформаторе вторичные токи IIв и IIIв проходят по обмотке реле в одном направлении (рисунок 4.1,,), в результате чего ток в реле равен их сумме:

Если

, то реле срабатывает и отключает трансформатор.

Для того чтобы дифференциальная защита не срабатывала при нагрузке и внешних коротких замыканиях, необходимо уравновесить вторичные токи в плечах защиты таким образом, чтобы ток в реле, равный их разности, отсутствовал:

(2)

Для этого необходимо, чтобы токи совпадали по модулю и по фазе, т. е.

(3)

Способы выполнения защит.

Возможны два основных способа выполнения продольных защит: применение самостоятельных защит для каждой обмотки или общей для всех обмоток. Недостатками первого варианта являются следующие:

защита не реагирует (во многих исполнения) на относительно частый вид повреждения – витковые к. з.;

необходимо устанавливать дополнительные ТТ у выводов фаз к нейтралям и в обмотках, соединенных в треугольник, и большее число комплектов реле.

Поэтому на практике, как правило, применяется второй вариант – общая защита для всех обмоток.

Особенности исполнения дифференциальной защиты трансформаторов.

В продольной дифференциальной токовой защите линий электропередачи и генераторов первичные токи в начале и конце защищаемого участка одинаковы, поэтому для выполнения условия селективности (2) достаточно иметь равенство коэффициентов трансформации трансформаторов тока. Иное положение имеет место в продольной дифференциальной токовой защите трансформаторов. Первичные токи обмоток трансформатора не равны по значению и в общем случае не совпадают по фазе.

В режиме нагрузки и внешнего короткого замыкания ток трансформатора на стороне низшего напряжения

всегда больше тока на стороне высшего напряжения . Их соотношение определяется коэффициентом трансформации силового трансформатора согласно (1).

В трансформаторах со схемами соединения обмоток звезда-треугольник и треугольник-звезда токи

и различаются не только по значению, но и по фазе. Угол сдвига фаз зависит от группы соединения обмоток трансформатора. При наиболее распространённой, одиннадцатой группе линейный ток на стороне треугольника опережает линейный ток со стороны звезды на 30° (рисунок 4.2, а).

В трансформаторах со схемами соединения обмоток звезда-звезда и треугольник-треугольник токи

и совпадают по фазе (рисунок 4.2, а).

Таким образом, для выполнения условия селективности (2) необходимы специальные меры по выравниванию вторичных токов

и по значению, а при разных схемах соединения обмоток ( и ) - и по фазе с тем, чтобы поступающие в реле токи были равны.

Компенсация сдвига токов

и по фазе осуществляется соединением в треугольник вторичных обмоток трансформаторов тока, установленных на стороне звезды силового трансформатора (рисунок 4.3). Соединение в треугольник обмоток трансформаторов тока должно соответствовать соединению в треугольник обмотки силового трансформатора. Трансформаторы тока, расположенные на стороне треугольника силового трансформатора, соединяются в звезду.

Соединение одной из групп трансформаторов тока в треугольник обеспечивает компенсацию сдвига фаз между вторичными и первичными токами силового трансформатора не только при симметричной нагрузке и трехфазных к. з., но и при любом несимметричном повреждении или нагрузочном режиме.

На рисунке 4.3 изображены векторные диаграммы токов в схеме защиты при нагрузке и внешних трёхфазных коротких замыканиях. Векторы первичных и вторичных токов в трансформаторах тока и силовом трансформаторе показаны на диаграмме совпадающими по фазе. Из диаграммы следует, что токи

, и в линейных проводах трансформаторов тока, соединённых в треугольник, сдвигаются относительно соответствующих фазных токов во вторичной и первичной обмотках трансформаторов тока на угол 30°. Токи в проводах второй группы трансформаторов тока , и совпадают по фазе со своими первичными токами и поэтому сдвинуты по отношению к первичному току звезды силового трансформатора, так же как и токи , и на угол 30°. В результате этого токи, поступающие в реле, совпадают по фазе.

Таким образом, соединение одной из групп трансформаторов тока в треугольник обеспечивает компенсацию сдвига фаз между вторичными и первичными токами силового трансформатора не только при симметричной нагрузке и трёхфазных коротких замыканиях, но и при любом несимметричном повреждении или нагрузочном режиме.