CC BY
32
УДК 621.311
ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ САМОЗАПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
С.Р. Чеджемов, Р.В. Клюев, И.И. Босиков, О.А. Гаврина
Исследованы характеристики пуска-выбега технологических агрегатов на промышленных предприятиях цинкового производства. Дана характеристика системы электроснабжения и пуска основных двигателей напряжением 6 кВ. С целью определения времени полного пуска агрегатов и условий самозапуска, определяемых временем выбега, проведены экспериментальные исследования пуска и выбега. В ходе проведения экспериментальных исследований получены кривые разгона и выбега. Анализ характеристик пуска, выбега и защит двигателей показывает, что время выбега исследуемых машин в несколько раз превышает возможное время ввода резерва питания, как на цеховых подстанциях, так и на главной понизительной подстанции. Поэтому остаточная скорость вращения агрегатов при выбеге и времени выдержки автоматического включения резерва от 0,5 до 1,5 с будет не ниже 0,9 от номинальной, что снизит кратность пускового тока в 3-4 раза и облегчит условия самозапуска. Произведен расчет условий самозапуска двигателей напряжением 6 кВ и рекомендации по настройке защит. Расчет самозапуска выполняется по известной методике определения относительного напряжения при самозапуске и соответствующего ему момента вращения и момента сопротивления. Проверена возможность самозапуска электродвигателей. Установлено, что для решения вопросов самозапуска двигателей напряжением 6 кВ в условиях сложной схемы электроснабжения и затрудненных по технологическим причинам условиях пуска и выбега необходимо исследование этих условий с целью выявления их влияния на самозапуск.
Ключевые слова: самозапуск, электродвигатель, система электроснабжения, подстанция, промышленное предприятие, кабель.
Введение
Для обеспечения нормального хода технологического процесса цинкового производства в его цехах установлены технологические установки с приводом от двигателей напряжением 6 кВ, которые снабжают производство сжатым воздухом и кислородом, отсасывают технологические газы.
Устойчивость и надежность технологического процесса зависит от скорости восстановления нормальной работы указанных выше технологических установок.
В настоящее время на рассматриваемом предприятии после остановки технологических установок при аварийном отключении системы электроснабжения (СЭС) повторный пуск осуществляется оперативным персоналом вручную.
Внедрение автоматического пуска (самозапуска) требует анализа характеристик пускового агрегата «двигатель - технологическая установ-
ка». Особенности работы указанных агрегатов не позволяют теоретически рассчитать характеристики самозапуска. Поэтому необходимы экспериментальные исследования пуска и выбега агрегатов.
Расчет фактических токов самозапуска по экспериментальным характеристикам и сравнение их с данными релейной защиты позволят определить возможность самозапуска.
Из литературных источников известны аналитические методы расчета самозапуска по техническим характеристикам электродвигателей, что неприемлемо для рассматриваемых условий, так как характеристики агрегата значительно отличаются от характеристик электродвигателя.
В работе поставлена задача по расчету и обоснованию возможности самозапуска основных электродвигателей 6 кВ [1-3].
Аналитический обзор
Асинхронные и синхронные двигатели в сети напряжением 6 кВ подключаются к сети при помощи ячеек с выключателями, оборудованных релейной защитой и минимальной защитой, встроенной в приводы выключателей.
Линии напряжением 6 кВ от главной понизительной подстанции (ГПП) до цеховых подстанций оборудованы максимальной токовой защитой с выдержкой времени. При коротких замыканиях в сети при значительном понижении или полном исчезновении напряжения двигатели отключаются от сети и пуск их осуществляется операторами поочередно, что на некоторое время оставляет без воздуха или дымоотсоса технологические установки, нарушает нормальное проведение заданного технологического процесса.
Существующие методы расчета условий самозапуска основываются на использовании только паспортных данных электродвигателей, по которым определяется время пуска и выбега привода и время работы защиты [4-7].
Рассматриваемые в работе технологические установки (нагнетатели, дымососы и т.д.) с приводом от высоковольтных двигателей имеют отличительную особенность в том, что наличие подпора со стороны технологической установки на воздушную струю или дым определяет замедление разгона нагнетательных установок и выбега отсасывающих установок.
Для измерения времени разгона и выбега установок удобнее всего использовать тахогенераторы, которые совместно с вольтметром, позволяют сразу получить кривые разгона и выбега.
Расчет самозапуска выполняется по известной методике определения относительного напряжения при самозапуске и соответствующего ему момента вращения и момента сопротивления.
Обоснование выбранного направления работы
Выбор темы работы по вопросам обеспечения самозапуска обоснован обеспечением более стабильной технологии.
Для решения вопросов самозапуска двигателей напряжением 6 кВ в условиях сложной схемы электроснабжения и затрудненных по технологическим причинам условиях пуска и выбега необходимо исследование этих условий с целью выявления их влияния на самозапуск [8 -13].
Поэтому планом работы предусмотрены экспериментальные исследования условий пуска и выбега для получения исходных данных аналитического расчета самозапуска [14-20].
Получение фактических значений токов при самозапуске позволяет определить необходимые параметры отстройки релейной защиты от токов самозапуска.
Характеристика системы электроснабжения и пуска основных двигателей напряжением 6 кВ
Все двигатели напряжением 6 кВ можно разбить на две группы:
- двигатели установок, допускающие самозапуск по условиям технологии;
- двигатели установок, не допускающие самозапуска по условиям технологии.
К первой группе отнесены 20 двигателей нагнетателей, воздуходувок, дымососов и эксгаустеров. 9 двигателей этой группы получают питание от ГПП 1 и 11 двигателей от ГПП 2. Характеристики этих двигателей приведены в табл. 1.
В табл. 1 приняты следующие обозначения: Рн - номинальная мощность двигателя, кВт; /н - номинальный ток двигателя, А; кп - коэффициент пуска; /п.н - номинальный пусковой ток, А; Мпн/Мн - отношение пускового момента к номинальному, отн.ед.; Пт - напряжение двигателя, отн.ед.; ¿выб - время выбега, с; ¿пуск - время пуска, с; к^ - коэффициент трансформации трансформаторов тока; /у, А; ¿у, с - параметры максимальной токовой защиты (МТЗ): ток и время уставки соответственно.
Как видно из табл. 1 основными двигателями являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором различных типов.
Два двигателя дымососа в цехе №6 (свинцовый цех) являются синхронными двигателями закрытого исполнения типа СДЗБ мощностью 630 кВт на 750 об/мин и в настоящее время сняты с производства.
Все двигатели имеют пуск прямым включением в сеть напряжением 6 кВ (с прямым пуском), что позволяет предусматривать для них условия самозапуска. Схема подключения двигателей к сети напряжением 6 кВ и схемы питания подстанций, от которых снабжаются двигатели показаны на рис. 1.
Таблица 1
Характеристика двигателей напряжением 6 кВ_
№ п/п Наименование двигателей Рн, кВт /и, А К /п.н, А Мн/ Мн отн.ед. тп, факт с ^дусю с ¿у, А Ц, с Количество двигателей
ГПП 1
1. Нагнетатели цеха №1 400 43 7,2 346 1,5 0,8915 1,192 115 18 30 5 8 2
2. Нагнетатель цеха №1 630 71 5,2 369 1,1 0,891 0,873 127 8 30 6 10 2
3. Нагнетатели цеха №2 400 45,2 7,2 325 1,5 0,889 1,185 53 6,5 20... 30 3-2 16 2
4. Воздуходувки цеха №3 320 37,1 6,4 237 1,4 0,888 1,1 - - 30 3,5 5 2
5. Нагнетатели цеха №4 290 32 4,5 144 0,9 - - 39 8,4 - - - 1
ГПП 2
6. Нагнетатели цеха №5 320 37,1 6,4 237 1,4 0,884 1,094 80 7 30 3,5 16 3
7. Нагнетатели цеха №5 400 45,2 7,2 325 1,5 0,884 1,17 - - 30 3,5 16 1
8. Дымососы цеха №6 320 39 5,2 202,8 1,1 0,884 0,86 107 6 30 3,5 16 2
9. Дымососы цеха №6 630 - - - - - - - - 30 5 16 2
10. Эксгаустеры цеха №6 250 (200) 29,5 6,3 185,9 1,5 0,887 1,18 291 40 30 2-2,5 16 4
На рис. 1 показана схема питания двигателей напряжением 6 кВ от первой секции ГПП 1 и на рис. 2 - от секции 2. От двух секций ГПП 1 отходят две линии: рабочая (Ф.18) и резервная (Ф.14).
На рабочей линии, выполненной кабелем СБ-6-2 (сечением 3*185 мм2) длиной 256 м, установлены трансформаторы тока 750/5 и 2 реле типа ЭТ-521/10 с установкой 3 А и реле времени с выдержкой 2,8 с.
Кабели Ф.18 подключены через реакторы РБ-6-750-6 и подают питание к подстанции №8, к которой подключены два нагнетателя цеха №2 (обжиговый цех) мощностью по 400 кВт каждый. Шины подстанции №8 секционированы разъединителями. От второй секции шин отходит фидер 26, выполненный тремя кабелями типа АСБ на напряжение 6 кВ через общий выключатель ячейки, два из которых имеют сечение 120 мм2 и один -185 мм . В ячейке установлены 2 трансформатора тока 600/5 и защита на реле ЭТ-521/10 с уставками 5 А и реле времени с выдержкой 2 с. Фидер 26 приходит на первую секцию подстанции №4. К первой секции подключена воздуходувка мощностью 320 кВт цеха №3 (цех окиси цинка). В ячейке установлены трансформаторы тока 150/5 и реле РТ-36/2 с уставками по току 3,5 А и выдержкой времени 5 с. Общая удаленность от ГПП 1 до двигателя воздуходувки на подстанции №4 составляет 540 м.
Резервная линия Ф.14 через систему связей (подстанции №3, №5, №6) подает питание на вторую секцию шин подстанции №4. Ко второй секции подстанции №4 подключена вторая воздуходувка мощностью 320 кВт через ячейку с защитой, аналогичной защите первого двигателя.
ГПП Э-1 секция 1
,1 ] [Ф.18 I ] |_Ф.14
X Ф
V
750/5
2ЭТ-521/10 1=3 А; /=2,8 с (р РБ-6-750-6
X Ф
V
1000/5 2ЭТ-521/10 1=10 А; /=2,7 с (р РБ-6-750-6
2АСБ-6-3П120+3П95
2СБ-6-3П185
202
Ф.26
"Г"
265
п/ст №8 Ф.30
-Г"
„ Ф.29 Т Ф.18
■Л--
600/5
2ЭТ-521/10 1=5 А; t=2 с
150/5 2РТ-84/2 1=2 А; t=16 с
О
100/5 2РТ-84/2 1=3 А; t=16 с
О
400 400
Нагнетатель обжигового цеха
\
150/5 2РТ-86/2 1=3,5 А; t=5 с
т
п/ст №4
—г~
1 600/5 Т 150/5
АВР1 []2РТМ, 2РВ П 2РТ-86/2
1=15 А; /=0,5 сТ 1=3,5 А; t=5 с
ГЛ
Ф.23Т п/ст №3
750/5
2ИТ-816/1
1=5 А; /=1 с; ¿„,=3 А
п/ст №6 600/5
2ЭТ-521/10 1=5 А; /=1 с
0,5 с
м
600/5 <
320
Окись цинка
320
п/ст №5
250/5
2ЭТ-521/10 1=4 А; /=1,5 с
Рис. 1. Схема питания двигателей напряжением 6 кВ от секции ГПП
Методика и результаты исследования условий пуска и выбега двигателей
С целью определения времени полного пуска агрегатов и условий самозапуска, определяемых временем выбега, проведены экспериментальные исследования пуска и выбега.
Для получения кривых пуска и выбега двигателей предложена схема, представленная на рис. 2.
Рис. 2. Схема получения кривых выбега и пуска
На рис. 2 приняты следующие обозначения: 1 - тахогенератор типа ТГ; 2 - самопишущий милливольтамперметр типа Н-370 со шкалой 0-15 В.
Перед включением двигателя вал тахогенератора соединяется с валом двигателя (агрегата), включается лентопротяжный механизм и запускается двигатель. На ленте самопишущего вольтметра записывается изменение электродвижущей силы (ЭДС) тахогенератора, пропорциональной скорости вращения двигателя. Время пуска измеряется по скорости протяжки ленты по выражению (1):
'п = /п / ип > (1)
где /п - длина ленты от начала до конца пуска, мм; ип - скорость протяжки ленты, мм/сек.
Для измерений принята скорость протяжки 5400 мм/час или 1,5 мм/с. Для определения времени выбега двигателей использовалась схема на рис. 2. Включался лентопротяжный механизм и отключался исследуемый двигатель. Время выбега определялось по длине ленты от момента выключения двигателя до момента, когда скорость вращения (ЭДС генератора) не достигает 0,3 от номинальной. При этой скорости заканчивается выбег и затем длительное время идет вращение за счет воздушной среды со скоростью (0,1^0,3) от номинальной.
Результаты экспериментального определения времени пуска и выбега
На рис. 3 показаны кривые разгона (пуска) одного из агрегатов, а на рис. 4 - кривые выбега этого же агрегата.
Рис. 3. Кривые разгона и выбега
п, об/мин
Рис. 4. Кривая выбега, Рн=400 кВт, полное время остановки 10=396 с,
время выбега и=115 с
Результаты обработки кривых приведены в табл. 2.
Таблица 2
Характеристика пуска, выбега защит двигателя
№ п/п Наименование агрегата Рн, кВт /н А кП -^п.ш А Мпн/Мн 4, с с к„ Максимальная токовая защита (МТЗ) Количество двигателей
Тип ¿у, А ¿у, с ¿0, А
1 Нагнетатель сернокислотного цеха №1 400 48 7,2 346 1,5 115 18 30 РТ-82 5 8 - 2
2 Нагнетатель сернокислотного цеха №2 630 71 5,2 369 1,1 127 8 30 РТ-86 6 10 - 2
3 Нагнетатель обжигового цеха 400 45,2 7,2 325 1,5 58 6,5 30 РТ-84 2 16 - 2
4 Воздуходувка окиси цинка 320 37,1 6,4 237 1,4 - - 30 РТ-86 3,5 5 - 2
5 Нагнетатель выщелачивания 290 32 4,5 144 0,9 39 8,4 30 РТ-84 3,5 4 8 2
6 Нагнетатель свинцового цеха №1 320 37,1 6,4 237 1,4 80 7 30 ИТ-86 3,5 16 - -
7 Нагнетатель свинцового цеха №2 400 45,2 7,2 325 1,5 - - 30 ИТ-86 3,5 16 - -
8 Дымосос №1 320 39 5,2 202,8 1,1 107 6 30 ИТ-86 3,5 16 - -
9 Дымосос №2 630 61 5,2 316 1,1 107 6 30 ИТ-86 5 16 - -
10 Эксгаустер свинца 250 (200) 29,5 6,3 186 1,5 291 40 30 ИТ-80 2,5 16 6 4
Анализ данных табл. 2 показывает, что время выбега исследуемых машин в несколько раз превышает возможное время ввода резерва питания, как на цеховых подстанциях, так и на ГПП. Поэтому остаточная ско-
рость вращения агрегатов при выбеге и времени выдержки автоматического включения резерва (АВР) от 0,5 до 1,5 с будет не ниже 0,9 от номинальной, что снизит кратность пускового тока в 3-4 раза и облегчит условия самозапуска.
Эксгаустер свинцового цеха с приводом от асинхронного двигателя мощностью 200 кВт, кратностью пускового тока £п=6,3 и кратностью пускового момента 1,5 может быть запущен только со второй попытки (рис. 2, кривая 2).
Установленная на фидере защита на реле ИТ-86/2 с /у=2,5 А и ¿у=16 с при пуске двигателя отключает его через 27 с. Скорость двигателя в момент отключения составляет 750 об/мин вместо 1500 об/мин. По истечении 206 с (3 мин. 26 с) выбега и остаточной скорости примерно 250 об/мин повторное включение (подобие самозапуска) приводит к разгону двигателя до номинальной скорости через 14-15 с.
Это позволяет проверить возможность отключения двигателей защитой при затяжных пусках и необходимость изменения уставок защит для обеспечения нормального пуска и самозапуска.
Расчет условий самозапуска двигателей напряжением 6 кВ и рекомендации по настройке защит
ГПП получает питание по линии напряжением 110 кВ. По данным энергосистемы ток короткого замыкания на шинах 110 кВ подстанции составляет /кз=13,4 кА. Тогда мощность системы при среднем напряжении
иср=115 кВ: = 43■ иср ■ /к.з = 73• 115 • 13,4 = 2666 МВА.
Сопротивление системы при базисной мощности 5б=100 МВА и базисном напряжении иб=6,3 кВ:
115• 100
х = =-= 0,322.
1 бс 13,4 • 2666
Сопротивление трансформатора ГПП типа ТДГ-31500/110 (напряжение короткого замыкания ик=10,5 %):
= хт = ■ ——— = 10,5 ■ —100— = 0,333.
2 т к 100 ■ 5т 100 ■ 31,5
Сопротивление на шинах напряжением 6 кВ ГПП: хгпп = хц + Х2 = 0,322 + 0,333 = 0,655.
От шин ГПП питаются две подстанции №3 и №8, к шинам которых подключены высоковольтные двигатели.
В связи с тем, что каждая из подстанций может получать питание от любой секций шин 6 кВ ГПП, то принимается для упрощения их питание от разных секций. Подстанция №3 питается от первой секции ГПП.
19 г
Хн
20
Хн
11
3_
хр1
гП П17
Хк^Ф.23 п/ст №3 II F
-1-1-1- нг к
х,
1
Хд
гг
16
хк п/ст №18
Й Х"кЙ Х"кЙ ХкЙ
ш
хк
Хп I_I Хп
13 г
хк
|14Г
Хд
—| п/ст №6
а)
[|] 32т
5.
Хк
6 П7
Хк МХк
8. п 9 г1 110
Хд ШХД 1 >-1 Хк
11 Л13 г1 115 №
Хк 1-р1 Хк 1 ,-1 Хк МХк
12 П14 №
Хд ШХд [. |_1Хд
4
Хк
в)
А П7
Хк
6. П 8 г1 19
Хд ШХД 1 г-1 Хк
10 г1
Хк Хк 1 ,-1 Хк МХк
11 15 П12
Хд ШХд [. -1Хд |_1Хд
г)
к
т
3
4
3
Х
Х
Х
р
р
р
Рис. 5. Схемы замещения
Сопротивление фидера Ф.14 от ГПП до подстанции №3 (схемы замещения на рис. 5, а-г), выполненного кабелями АСБ-6-2(3х120)+АСБ-6-2(3x95), длиной 1=202 м:
х4 = Х0 • I • = 0,0098.
иб2
Сопротивление реактора РБ-6-750-6:
1б ирн пп, 9,2 6,0
Хт = Хп„ • —— • —— = 0,06 ----= 0,701.
3 1рн иб 0,75 6,3
Общее сопротивление до шин напряжением 6 кВ подстанции №3: Х2 = 0,322 + 0,333 + 0,701 + 0,0098 = 1,3658.
Сопротивление кабеля СБ-6-3х50 от подстанции №3 до двигателя мощностью 400 кВт длиной 120 м:
х5 = 0,083 • 0,12 • = 0,025 .
6,3
Сопротивление двигателя мощностью 400 кВт при пуске:
Х8 — Х14 — Хд —
1 к
5б
С \2
и*
V ин У
1 100
2
7,2 0,4
V 6,0 У
п ^д
Сопротивление двигателя мощностью 630 кВт:
Л 2
— 33,65.
— 38,28.
1
100
/
х10 — х12 —
6,3
V 6,0У
5,2 0,63
Сопротивление резервной цепочки ГПП: подстанция №3 - подстанция №6: хрез=х16+х12+х6. Сопротивление кабелей СБ-6-2(3х185)+ СБ-6-2(3x150) длиной 60 м равно: х16=0,037. Сопротивление кабеля СБ-6-2(3x150), 1=177 м равно: х17=0,0165. Сопротивление кабеля от подстанции №3 до подстанции №6 СБ-6-4(3х70), /=250 м: х6=0,0165. Сопротивление нагрузок: - на ГПП
5б ( \ и б 2 100 Г 6,3 ]
бы Vин У 1,3 V6,0 У
хн — х18
бн=^н^в1ифн=4,32^0,3=1,3 МВАр; - на подстанции №3
— 84,8.
х19
100
с Л 2
0,54
- на подстанции №6 х20=204,17.
V 6,0У
— 204,17;
Расчет возможности самозапуска
Для обеспечения необходимого момента вращения при пуске (самозапуске) относительное напряжение должно быть не ниже 0,85 от номинального. Расчет относительного напряжения на каждом приемнике при пуске определяется через сопротивление элементов схемы и приемников.
Сопротивление элементов сети от системы до подстанции №3: х1-4=х1+х2+х3+х4=0,322+0,333+0,701+0,0098=1,3658.
Сопротивление кабелей к двигателям (сечение 3x50, длина /=120 м):
х9 — х11 — 0,076 • 0,12 • 100
6,3
2
0,053.
Сопротивление приемников (нагрузки) на подстанции №6
хп/ст6 — 2 1 1 — 11,032.
--1---1--
х9 + хю х13 + х14 х20
Сопротивление фидера Ф.23 до подстанции №6 с нагрузкой этой подстанции: хф.23=х6+хп/ст6 =0,0126+11,082=11,0946.
Сопротивление приемников на подстанции №3:
хп/ст3 — ~[ ^ ^ — 8,2553 .
--1---1--
х19 х5 + х8 хф.23
Сопротивление фидера Ф.14 на ГПП с нагрузкой подстанции №3:
хф.14=х3+х4+хп/ст3 =0,0098+0,701+8,2553=8,9661. Сопротивление приемников на ГПП:
хгпп — 1 1 — 8,11.
-+-
хф.14 х18
Относительные напряжения на ГПП, на шинах подстанции №3, на двигателе №8, на шинах подстанции №6, на двигателе №14 подстанции №6, на двигателях №10, 12 мощностью 630 кВт подстанции №6 равны соответственно
х
игпп —1,05 • -хгпп-— 0,9715;
хгпп + х1 + х2
ип/ст3 — игпп--хп/ст3-— 0,894;
хп/ст3 + х3 + х4 'д8 — и п/ст3
пя — и„, — 0,8935:
х8 + х5
ип/ст6 — ип/ст3 • -^-— 0,8926 ;
хп/ст3 + х6
хп/ст3 _ /ст3 + х6 х14 —
4 + х5
иШ — и12 — ип/ст6 • — 0,891.
и14 — ип/ст6 • — 0,892:
х14 + х5 х10 хю + х9
Относительные моменты при пуске двигателя: т14=тп.н • (^14)2=1,5 • (0,892)2=1,193; тю= 1,1 • (0,891)2=0,873. Момент сопротивления агрегата с вентиляторной характеристикой определяется по выражениям
тс — тс.нач +(тс.кон _ тс.нач)' С1 _ ^) ; mс.ыач=0,05•mп.ы; mс.коы=0,75•mп.ы.
При относительной скорости после выбега, ив=0,3-ин или £=0,7: тс — (0,05 + (0,75-0,05)- (1 -0,7)2)• тп.н — 0,113 • тп.н. При относительной скорости после выбега, ^=0,7^ (£=0,3): тс — (0,05 + (0,75-0,05)* (1 -0,3)2)• тп.н — 0,333 • тп.н.
Таким образом, для двигателей №10, 12, 14 самозапуск возможен с любой скорости (при любой длительности перерыва в электроснабжении меньшей времени свободного выбега).
Сопротивление на шинах 6 кВ ГПП (секция 2)
хх=х1+х2 =0,322+0,333=0,655. Сопротивление реактора РБ-6-1000-8:
9 2
х3 — 0,08 • ,
6
л
V 6,3У
— 0,701.
1,0
Сопротивление кабеля Ф.18 от ГПП до подстанции №8 типа АСБ-6-2(3x185), /=265 м:
х3 — • 0,265 • ™ — 0,0244. 3 2 6,322
Сопротивление от системы до шин подстанции №8:
хп/ст8=х1+х2+х3+х4=1,3304.
Сопротивление двигателя мощностью 400 кВт: хд=26,34. Сопротивление кабеля к двигателю АСБ-6-3х50, /=102 м: х7=0,0213. Сопротивление двигателя с кабелем: х8=хд+х7= 26,96. Сопротивление двух двигателей: х9=0,5; х8=13,48. Сопротивление нагрузки на подстанциях №8, №14 при ^н=0,9 МВАр: хн=25,2. Сопротивление двух двигателей мощностью по 320 кВт на подстанции №14: хдв2=36,67/2=18,335. Сопротивление на шинах подстанции №14:
х14 — —-—1--— —10,616.
18,335 + 25,2
Сопротивление фидера Ф.26, выполненного кабелями АСБ-6-2(3х120)+АСБ-6-3х185, /=250 м: хк26=0,0157. Сопротивление фидера Ф.26 с нагрузкой подстанции №14: хф.26=х14+хк.26 =10,616+0,0157=10,6317.
Сопротивление на шинах подстанции №8:
х8 — "1 1 Г— 1 1 —— 5,3112.
--1---1----1---1--
х26 хн хдв2 10,6317 25,2 18,335
Сопротивление приемников фидера Ф.13:
хф.13=х8+хр+хк =5,3112+0,70344=6,01464.
Сопротивление приемников на шинах ГПП:
хгпп _ J J _ J J _ 5,6163.
■ч----Ч
Хф 18 хн 6,0146 84,8
Напряжения на шинах ГПП, подстанций №8 и №14 соответственно:
игпп = 1,05 • -5,6163-= 0,9406;
гпп ' 5,6163 + 0,32 + 0,333
UR = Uгпп • ^ = 0,9406 • 5,3112 = 0,89;
хгпп 5,6163
и14 = и8 • = 0,89 • -10616 = 0,889. хф.26 10,6317
Напряжение на двигателях мощностью 400 кВт подстанции №8: ^дв=0,889. Напряжение на двигателях мощностью 320 кВт подстанции №14: Цдв=0,888.
Самозапуск всех двигателей на подстанциях №8 и №14 возможен.
Полученные в работе результаты могут быть использованы в научной деятельности, а также при подготовке специалистов различных уровней и специальностей по данному профилю, в том числе и в системе высшего технического образования, где ведется преподавание не только на русском, но и на родных языках, что делает работу востребованной за пределами Российской Федерации.
Список литературы
1. Daoud J., Friedrich D. Design of the multi-cylinder Stirling engine arrangement with self-start capability and reduced vibrations // Applied Thermal Engineering 151. 2019. P. 134-145.
2. Qu K., Gong T., Shao J. Design and implementation of system generator based on rule engine // Procedia Computer Science. 166. 2020. P. 517522.
3. Fang Ch., Cui L. Reliability analysis for balanced engine systems with m sectors by considering start-up probability // Reliability Engineering & System Safety 197. 2020. Article 106829.
4. Альтшуллер М.И. Плавный пуск электродвигателей - способ повышения надёжности и долговечности оборудования // Территория Нефте-газ. 2010. № 6. С. 14 - 15.
5. Лицин К.В., Басков С.Н. Пуск высоковольтных электродвигателей с промежуточным трансформатором // Автоматизированные технологии и производства. 2013. № 5. С. 185 - 187.
6. Бородина В.В. Частотный пуск электродвигателей // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2010. № 5. С. 66 - 68.
7. Богдан А.В., Алави Х., Шаханин А.С. Влияние конденсаторных установок компенсации реактивной мощности на пуск и остановку асинхронных электродвигателей // Новая наука: Проблемы и перспективы. 2017. Т. 1. № 2. С. 54 - 57.
8. Анализ состояния изоляции электрооборудования горно-металлургических комбинатов / Р.В. Клюев, И.И. Босиков, О.А. Гаврина, К.С. Крысанов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 2. С. 201-215.
9. Разработка методики обеспечения электробезопасности электрических сетей карьеров / Р.В. Клюев, В.И. Голик, И.И. Босиков, О.А. Гаврина // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 3. С. 74-91.
10. Статистический анализ повреждений в карьерной сети горнометаллургического комбината / Р.В. Клюев, И.И. Босиков, О.А. Гаврина, К.С. Крысанов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2021. Вып. 1. С. 168-178.
11. The provision of development conversion perspectives into undeground one for Russian iron ore deposits development / V.I. Golik, O.Z. Gabaraev, S.A. Maslennikov, Z.M. Khasheva, L.P. Shulgaty // The Social Sciences (Pakistan). 2016. Т. 11. № 18. P. 4348-4351.
12. Plieva M. T., Gavrina O. A., Kabisov A. A. Analysis of technological damage at 110 kV substations in JSC IDGC of the North Caucasus- «Sev-kavkazenergo» Int. Multi-Conf. on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon) (Vladivostok) Inspec Accession Number 19229305. 2019. DOI: 10.1109/FarEastCon.2019.8934076.
13. Klyuev R. V., Bosikov I. I., Gavrina O. A. Use of wind power stations for energy supply to consumers in mountain territories Proceedings International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon) INSPEC Accession Number 19080062. 2019. DOI: 10.1109/URALCON.2019.8877674.
14. Васильев П.В., Стась Г.В., Смирнова Е.В. Оценка риска травматизма при добыче полезных ископаемых // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. Вып. 2. С. 45-58.
15. К концепции одностадийной выемки запасов металлических месторождений / В.И. Голик, Ю.И. Разоренов, Ю.В. Дмитрак, В.Б. Заалишви-ли // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 4. С. 151-167.
16. Инновационные технологии на предприятиях урановой отрасли / В.И. Голик, Ю.В. Дмитрак, О.З. Габараев, Х.Х. Кожиев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 3. С. 131140.
17. Учет влияния ситуационных геомеханических условий для совершенствования дегазации подрабатываемого массива горных пород / В.С. Бригида, В.И. Голик, Ю.В. Дмитрак, О.З. Габараев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 2. С. 279 -288.
18. Heylen E., Deconinck G., Hertem D. Review and classification of reliability indicators for power systems with a high share of renewable energy sources // Renewable and Sustainable Energy Reviews 97. 2018. Р.554-568. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.08.032.
19. Rexhepi V. An analysis of power transformer outages and reliability monitoring // Energy Procedia 141. 2018. Р. 418-422.
20. Davidov S., Pantos M. Optimization model for charging infrastructure planning with electric power system reliability check // Energy. 166. 2019. Р. 886-894.
Чеджемов Сергей Русланович, д-р пед. наук, проф., srchedgemov@mail.ru, Россия, Владикавказ, Северо-Осетинская государственная медицинская академия,
Клюев Роман Владимирович, д-р техн. наук, проф., kluev-roman@rambler.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Босиков Игорь Иванович, канд. техн. наук, доц., igor.boss.777@mail.ru, Россия, Владикавказ, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет),
Гаврина Оксана Александровна, канд. техн. наук, доц., Gavrina-Oksana@yandex.ru, Россия, Владикавказ, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)
RESEARCH AND ANALYSIS OF SELF-STARTING PROCESSES OF ELECTRIC MOTORS
IN INDUSTRIAL ENTERPRISES
S.R. Chedzhemov, R.V. Klyuev, I.I. Bosikov, O.A. Gavrina
The paper investigates the characteristics of start-up and run-out of technological units at industrial enterprises of zinc production. The characteristics of the power supply sy stem and starting of the main motors with a voltage of 6 kV are given. In order to determine the time of the complete start-up of the units and the self-start conditions determined by the run-out time, experimental studies of start-up and run-out were carried out. In the course of experimental studies, the acceleration and run-down curves were obtained. The analysis of the characteristics of starting, coasting and protection of motors shows that the run-out time of the machines under study is several times longer than the possible time of entering the power reserve, both at the shop substations and at the main step-down substation. Therefore, the residual speed of rotation of the units during coasting and the holding time of automatic transfer of the reserve from 0.5 to 1.5 s will not be lower than 0.9 of the nominal, which will reduce the multiplicity of the starting current by 3-4 times and facilitate the conditions for self-starting. The calculation of the conditions for self-starting of motors with a voltage of 6 kV and recommendations for setting up protection. The calculation of self-starting is per-
formed according to the well-known method for determining the relative voltage during self-starting and the corresponding torque and moment of resistance. The possibility of self-starting of electric motors has been checked. It has been established that in order to solve the problems of self-starting of motors with a voltage of 6 kV in conditions of a complex power supply scheme and conditions of start-up and run-down, which are difficult for technological reasons, it is necessary to study these conditions in order to identify their influence on self-starting.
Key words: self-start, electric motor, power supply system, substation, industrial plant, cable.
Chedzhemov Sergey Ruslanovich, doctor of pedagogical sciences, full professor, srchedgemov@mail.ru, Russia, Vladikavkaz, North Ossetian State Medical Academy,
Klyuev Roman Vladimirovich, doctor of technical sciences, full professor, kluev-roman@rambler.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Bosikov Igor Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, ig-or.boss.777@mail.ru, Russia, Vladikavkaz, North Caucasian Institute of mining and metallurgy (State Technological University),
Gavrina Oksana Alexandrovna, candidate of technical sciences, docent, Gavrina-Oksana@yandex.ru, Russia, Vladikavkaz, North Caucasian Institute of mining and metallurgy (State Technological University)
Reference
1. Daoud J., Friedrich D. Design of the multi-cylinder Stirling engine arrangement with self-start capability and reduced vibrations // Applied Thermal Engineering 151. 2019. P. 134-145.
2. Qu K., Gong T., Shao J. Design and implementation of system gen-erator based on rule engine // Procedia Computer Science 166. 2020. P. 517-522.
3. Fang Ch., Cui L. Reliability analysis for balanced engine systems with m sectors by considering start-up probability // Reliability Engineering & System Safety 197. 2020. Article 106829.
4. Altshuller M. I. Smooth start of electric motors - a way to increase the reliability and durability of equipment // The territory of Neftegaz. 2010. No. 6. p. 14-15.
5. Litsin K. V., Baskov S. N. Start-up of high-voltage electric motors with an intermediate transformer // Automated technologies and production. 2013. No. 5. p. 185-187.
6. Borodina V. V. Chastochnyj start-up of electric motors // Elektro-oborudovanie: operation and repair. 2010. No. 5. pp. 66-68.
7. Bogdan A.V., Alavi Kh., Shakhanin A. S. Influence of capacitor installations of reactive power compensation on the start and stop of asynchronous electric motors // Novaya nauka: Problemy i perspektivy. 2017. Vol. 1. no. 2. p
. 54-57. 8. Analysis of the state of insulation of electrical equipment of mining and metallurgical plants / R. V. Klyuev, I. I. Bosikov, O. A. Gavrina, K. S. Krysanov // Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Earth Sciences. 2020.Issue. 2. pp. 201-215.
9. Development of methods for ensuring electrical safety of electric networks of quarries / R. V. Klyuev, V. I. Golik, I. I. Bosikov, O. A. Gavrina // Proceedings of the Tula State University. Earth Sciences. 2020. Issue 3. pp. 74-91.
10. Statistical analysis of damage in the quarry network of the mining and metallurgical combine / R. V. Klyuev, I. I. Bosikov, O. A. Gavrina,K. S. Krysanov // Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Earth Sciences. 2021. Issue 1. pp. 168-178.
11. The provision of development conversion perspectives into undeground one for Russian iron ore deposits development / V.I. Golik, O.Z. Gabaraev, S.A. Maslennikov, Z.M. Khasheva, L.P. Shulgaty // The Social Sci-ences (Pakistan). 2016. T. 11. No. 18. P. 43484351.
12. Plieva M. T., O. A. Gavrina, Kabisov A. A. Analysis of technological damage at 110 kV substations in JSC IDGC of the North Caucasus- "Sevkavkazenergo" Int. Multi-Conf. on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon) (Vladivostok) Inspec Accession Number 19229305. 2019. DOI: 10.1109/FarEastCon.2019.8934076.
13. R. V. Klyuev, Bosikov I. I., Gavrina O. A. Use of wind power stations for energy supply to consumers in mountain territories Proceedings international Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon) INSPEC Accession Number 19080062. 2019. DOI: 10.1109/URALCON.2019.8877674.
14. Vasiliev V. P., Stas G. V., Smirnova E. V. Assessment of the risk of injury in mining // Izvestiya of the Tula state University. Earth Sciences. 2016.Issue. 2. pp. 45-58.
15.V. I. Golik, Yu. I. Razorenov, Yu. V. Dmitrak, V. B. Zaalishvili, K kontseptsii odnostadiynoy dredging of reserves of metal deposits, Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Earth Sciences. 2020. Issue 4. pp. 151-167.
16. Innovative technologies at the enterprises of the uranium industry / V. I. Golik, Yu. V. Dmitrak, O. Z. Gabaraev, Kh. Kh. Kojiev // Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Earth Sciences. 2020. Issue 3. pp. 131-140.
17. Taking into account the influence of situational geomechanical conditions for improving the degassing of a part-time rock mass / V. S. Brigida, V. I. Golik, Yu. V. Dmitrak, O. Z. Gabaraev // Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Earth Sciences. 2019.Issue. 2. pp. 279-288.
18. Heylen E., Deconinck G., Hertem D. Review and classification of reliability indicators for power systems with a high share of renewable energy sources / / Renewable and Sustainable Energy Reviews 97. 2018. p. 554-568. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.08.032.
19. Rexhepi V. An analysis of power transformer outages and reliability monitoring // Energy Procedia 141. 2018. p. 418-422
20. Davidov S., Pantos M. Optimization model for charging infrastructure planning with electric power system reliability check Energy 166. 2019. p. 886-894.
