УСТРОЙСТВО РАЗГРУЗКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ ПРИ АВАРИЯХ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к схемам разгрузки электродвигателей, и может быть использована для защиты электродвигателей магистральных насосных агрегатов при авариях внешнего электроснабжения.
Известна схема защиты электродвигателей переменного тока, работающих одновременно на один механизм [патент на полезную модель RU 3065 U1, опубл. 16.10.1996, МПК: H02H 7/08], содержащая два трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в цепи питания электродвигателей, реле, контакторы с катушками и главными контактами, включенными в цепи питания электродвигателей, и вспомогательными контактами, кнопки пуска и останова. Первичные обмотки трансформаторов тока включены в одноименные фазы электровигателей. Реле выполнено двухобмоточным токовым с встречным включением обмоток и имеющим общую клемму соединения обмоток. Вторичная обмотка одного из трансформаторов тока подключена к первой обмотке двухобмоточного токового реле, а вторичная обмотка другого трансформатора тока подключена к второй обмотке этого реле. Катушки контакторов соединены параллельно. Кнопка останова подключена одной клеммой к источнику питания, другая клемма через кнопку пуска последовательно соединена с параллельно соединенными контакторами, подключенными объединенными свободными клеммами к источнику питания. Параллельно кнопке пуска соединена цепь из контакта двухобмоточного токового реле и вспомогательных контактов контакторов.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является устройство защиты от потери питания на подстанциях с частотно-регулируемыми синхронными электродвигателями [патент на изобретение RU 2459332 C1, опубл. 20.08.2012, МПК: H02H 7/08, H02J 9/06], которое включает блок контроля направления мощности, входы которого подключены к току ввода секции шин распределительного устройства и напряжению секции шин распределительного устройства, а выход к первому входу логического блока И. К вышеуказанному напряжению подключены также входы пускового блока минимальной частоты, выход которого подключен к второму входу логического блока И, выход которого подключен к первому и второму таймерам. Выход первого таймера подключен к входу первого исполнительного блока, действующего на отключение выключателя ввода секции шин распределительного устройства, а также к входам блоков контроля подключения синхронных двигателей, количество которых соответствует числу синхронных двигателей. Выходы блоков контроля подключения синхронных двигателей подключены к соответствующим исполнительным блокам, действующим на отключение синхронных двигателей. Выход второго таймера подключен к исполнительному блоку, действующему на отключение синхронных двигателей, потерявших питание.
К недостаткам наиболее близкого аналога можно отнести:
- отключение вводных выключателей от защиты от потери питания, и, как следствие, нарушение нормальной схемы энергоснабжения распределительного устройства;
- небольшая вероятность успешного группового самозапуска электродвигателей при срабатывании автоматического включения резерва;
- нарушение технологического режима работы электродвигателя, вплоть до полной его остановки;
- возможность применения только на подстанциях с частотно-регулируемыми синхронными электродвигателями.
Задачами, на решение которых направлена заявленная полезная модель, являются:
- сохранение нормальной схемы энергоснабжения нефтеперекачивающей станции (НПС) при кратковременном снижении напряжения по двум питающим линиям;
- снижение токов подпитки путем гашения поля синхронных электродвигателей магистральных насосных агрегатов (МНА) на время снижения напряжения;
- повышение успешности группового самозапуска электродвигателей МНА путем отключения части работающих электродвигателей в зависимости от расчетного технологического режима магистрального нефтепровода (МН);
- уменьшение негативного воздействия на оборудование МН при нарушениях энергоснабжения.
Техническим результатом заявленной полезной модели является исключение полной остановки работы магистрального нефтепровода при нарушениях внешнего энергоснабжения магистральных насосных агрегатов.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство разгрузки электродвигателей МНА при авариях внешнего электроснабжения включает два трехфазных реле контроля напряжения, установленные на секциях шин распределительного устройства, нормально закрытые контакты которых подключены последовательно в цепи питания катушки реле блокировки срабатывания защиты от потери питания и защиты минимального напряжения на вводных выключателях, а нормально открытый контакт подключен к цепи питания катушки реле времени подачи возбуждения на электродвигатели, контакты которого подключены к общим шинкам разгрузки, подключенным к выходным реле устройства разгрузки в ячейках электродвигателей, нормально закрытые контакты которых обеспечивают возможность отключения возбуждения электродвигателей, а нормально открытые контакты подключены последовательно к блок-контактам реле положения включено, соединенного с катушкой указательного реле срабатывания устройства разгрузки и через диод с устройством релейной защиты и автоматики (РЗиА).
Заявленная полезная модель поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображена схема устройства разгрузки электродвигателей магистральных насосных агрегатов при авариях внешнего электроснабжения: а) первая секция шин, б) вторая секция шин, и позициями обозначены:
1 - первое трехфазное реле контроля напряжения;
2 - второе трехфазное реле контроля напряжения;
3 - реле времени подачи возбуждения;
4 - реле блокировки срабатывания защиты от потери питания и защиты минимального напряжения;
5 - шинки разгрузки;
6 - выходное реле устройства разгрузки;
7 - указательное реле срабатывания устройства разгрузки;
8 - устройство релейной защиты и автоматики (РЗиА);
9 - блок-контакт реле положения «включено»;
10 - диод.
Устройство разгрузки электродвигателей магистральных насосных агрегатов (МНА) при авариях внешнего электроснабжения (фиг. 1, а, б) содержит два трехфазных реле контроля напряжения 1 и 2, установленных на секциях шин распределительного устройства. Нормально закрытые контакты реле контроля напряжения 1 и 2 подключены последовательно в цепи питания катушки реле блокировки срабатывания защиты от потери питания и защиты минимального напряжения 4 на вводных выключателях. Нормально открытый контакт реле контроля напряжения 1 подключен к цепи питания катушки реле времени подачи возбуждения 3 на электродвигатели.
Контакты реле времени подачи возбуждения 3 подключены к общим шинкам разгрузки 5, подключенным к выходным реле устройства разгрузки 6 в ячейках электродвигателей. Нормально закрытые контакты выходных реле устройства разгрузки 6 обеспечивают возможность отключения возбуждения электродвигателей. Нормально открытые контакты выходных реле устройства разгрузки 6 подключены последовательно к блок-контактам реле положения «включено» 9, соединенного с катушкой указательного реле срабатывания устройства разгрузки 7 и через диод 10 с устройством релейной защиты и автоматики 8 (РЗиА).
Заявленное устройство работает следующим образом.
ном
При одновременном снижении напряжения на секциях шин распределительного устройства 6 (10) кВ до уровня 0,7U в течение 0,3 сек. срабатывают трехфазные реле контроля напряжения 1 и 2 РН-1 (2) в ячейках ТН-6 (10) кВ, тем самым образуя шинки разгрузки 5 EVM-2 данной секции шин 6 (10) кВ. Первое и второе реле контроля напряжения 1 и 2 своими нормально закрытыми контактами образуют цепочку срабатывания катушки реле блокировки срабатывания защиты от потери питания и защиты минимального напряжения 4 питающих вводных выключателей, а нормально открытыми контактами образуют цепочку срабатывания реле времени подачи возбуждения 3.
сз
ном
сз
Снижение токов подпитки путем отключения части работающих двигателей с уставками U=0,7U, t=0,3c и гашением поля оставшихся в работе синхронных двигателей (снятие возбуждения).
В результате срабатывания реле блокировки 4 через нормально замкнутые контакты блокируется отключение вводных выключателей от защиты от потери питания и защиты минимального напряжения. В результате срабатывания реле времени подачи возбуждения 3 подается напряжение на шинки разгрузки 5, в результате чего срабатывает выходное реле устройства разгрузки 6 в ячейках электродвигателей. При этом нормально закрытый контакт выходного реле 6 отключает подачу напряжения на обмотку возбуждения работающих электродвигателей, а нормально открытый контакт образует цепочку на отключение питания электродвигателя. В зависимости от количества работающих электродвигателей на секции шин, с помощью блок-контактов реле положение «включено» 9 формируется сигнал на вход устройством релейной защиты и автоматики (РЗиА) 8, идет команда на отключение электродвигателя и срабатывает реле сигнализации (блинкер).
Количество отключаемых электродвигателей зависит от технологического режима нефтеперекачивающей станции и реализуется с помощью реле-повторителей положения выключателей электродвигателей. Включенными остаются выключатели только минимального количества двигателей, необходимых для сохранения технологического режима нефтепровода, с учетом возможности их самозапуска. Таким образом, в зависимости от количества работающих электродвигателей на секции шин происходит отключение части электродвигателей и снятие возбуждения с других на время снижения напряжения.
ном
При повышении уровня напряжения на секции шин 6 (10) кВ до уровня выше 0,7U, трехфазные реле контроля напряжения 1 и 2 в ячейке ТН-6 (10) кВ возвращается в исходное состояние и через 3 сек. снимается напряжение с шинок разгрузки 5 секции EVM-2, устройство возвращается в первоначальное состояние, тем самым подается возбуждение на электродвигатели.
Выбор режима срабатывания устройства разгрузки электродвигателей МНА реализован с помощью контактов реле повторителей положения выключателей (KLQC) электродвигателей МНА в соответствии с технологическим режимом работы нефтепровода.
Заявленное устройство позволяет сохранить нормальную схему электроснабжения НПС и избежать полной остановки работы магистрального нефтепровода при нарушениях внешнего энергоснабжения.