РАЗДЕЛ 2
ДИНАМИКА ПУСКОВЫХ РЕЖИМОВ СИСТЕМЫ
ОБЛЕГЧЕННОГО ПУСКА В УСЛОВИЯХ
СЕТИ С ОТДАЛЕННЫМ ИСТОЧНИКОМ НАПРЯЖЕНИЯ
2.1. Общие сведения
К настоящему времени, несмотря на имеющийся уже в литературе определенный объем исследований пусковых процессов СД в условиях карьерных сетей, краткая характеристика которых приведена в подразделе 1.2, задача разработки мероприятий по повышению надежности и экономичности работы СД в условиях карьерных сетей до конца еще не решена.
Проведенный в подразделе 1.3 обзор существующих систем облегченного пуска мощных синхронных двигателей подтверждает рациональность использования варианта пуска СД с помощью вспомогательного разгонного двигателя. Такой вариант облегченного запуска силами электрослужб отдельных ГОКов (Центрального ГОКа в г. Кривом Роге, Орджоникидзевского ГОКа в г. Орджоникидзе) уже внедрен в практику и используется. При этом в конце разгона посредством ВРД СД включается в сеть методом самосинхронизации, а потом, по окончании переходного процесса самосинхронизации и после подачи тока возбуждения, СД втягивается в синхронизм.
Однако, как уже отмечалось ранее, в ходе процесса самосинхронизации возможны ударные токи включения, по величине сопоставимые с пусковыми токами. По данным электрослужб этих ГОКов установлено, что в отдельных случаях ход самосинхронизации по неизвестным причинам завершался аварийным отключением. Поэтому задача исследования процесса управляемой самосинхронизации СД с сетью с целью уменьшения пусковых токов включения является первоочередной. При невозможности формирования таких условий протекания процесса самосинхронизации, при которых отклонения режимных параметров сети и СД не выйдут за допустимые пределы, возникает необходимость решения задачи второй очереди - исследования пускового процесса точной синхронизации СД с сетью, с целью выяснения целесообразности внедрения систем управления точной синхронизацией на базе уже имеющихся систем облегченного пуска.
Указанные исследования возможно осуществлять только на математической модели, так как экспериментальные исследования из-за того, что неизвестны границы допустимости несинхронного включения СД в сеть, могут разрушительно воздействовать на дорогостоящий экспериментальный СД. Поэтому экспериментальные исследования необходимы только в качестве вторичной проверки адекватности математической модели. Первичную проверку можно осуществить, моделируя на ней апробированные в литературе процессы прямого асинхронного пуска. Поэтому в настоящем разделе, наряду с процессами самосинхронизации и точной синхронизации, внимание было уделено также исследованиям прямого пуска.
Исследования на модели пусковых процессов позволяют получить информацию только для частных случаев использования конкретного СД и для конкретных условий протекания пуска этого СД. Непосредственное получение на модели ответа на вопрос о том, каковы должны быть условия безударного пуска СД в ходе конкретного пускового режима при различных условиях эксплуатации, невозможно. Единственное, что можно осуществить с помощью модели - проведение сравнительного ориентировочного анализа различных режимов пуска, с целью определения наиболее рационального пускового режима (самосинхронизации либо точной синхронизации). Начальные условия переходных режимов для СД конкретного экскаватора ЭШ-10/70 при дальнейших исследованиях подбираются в общем случае произвольно, но расчетом более полного охвата возможных в практике пусковых режимов. Таким образом, в данном разделе определяеться направление дальнейших исследований.
В соответствии с поставленными в диссертации задачами в п. 2.2. разработаны математические модели комплексов "карьерная сеть с отдаленным источником напряжения - одиночный СД" [63] и "карьерная сеть с отдаленным источником напряжения - два СД, питающиеся от нее" [64, 65]. Для подтверждения достоверности построения математических моделей и разработки вычислительных программ в п. 2.3. и п. 2.4. осуществлены исследования известных в литературе пусковых процессов, в основном прямого пуска одиночного СД от сети с отдаленным источником напряжения [63, 66] и прямого пуска СД от сети с отдаленным источником напряжения, от которой уже работал другой СД [64]. В п. 2.5. проведены ориентировочные исследования процесса самосинхронизации как одиночного СД с сетью с отдаленным источником напряжения, так и СД от сети, от которой уже работал посторонний СД [66, 67, 68], в результате которых было установлено, что процесс самосинхронизации, являясь действительно более благоприятным режимом, чем прямой пуск, все же не обеспечивает требуемого качества электроэнергии в сети. При исследованиях в п. 2.6. режимов точной синхронизации и несинхронного включения [66, 69, 70] был сделан вывод, что несинхронное включение СД в сеть при соблюдении определенных условий является значительно более благоприятным пусковым режимом как для запускаемого двигателя, так и для сети, чем режим самосинхронизации СД с сетью. Окончательно, в п. 2.7. приведена методика упрощенного расчета понижений напряжения сети при разгоне от нее СД с помощью вспомогательного разгонного двигателя, в результате использования которой было показано, что пусковые понижения напряжения уменьшатся более чем в 20 раз по сравнению с понижениями напряжения при прямом асинхронном пуске СД.
2.2. Математическая модель СД
Для исследования переходных режимов включения СД в сеть с отдаленным источником напряжения после разгона СД от одного из генераторов преобразовательного агрегата, была разработана математическая модель. В основу модели положены полные уравнения Парка - Горева одиночного СД [29], работающего от сети бесконечной мощности, которые приведены ниже:
, (2.1)
где ? - угол между вектором напряжения U и осью q, о. е.;
- частота питающей сети, о. е.;
-скольжение ротора относительно поля статора, о. е.;
, (2.2)
где - электромеханическая постоянная времени двигателя с механизмом, о.е.;
Ммех - мо