Защита высоковольтных электродвигателей

На ЭД устанавливают следующие защиты:

От междуфазных повреждений в статоре

От замыканий обмотки статора на землю

От перегрузки

От понижения напряжения

Защита от междуфазных повреждений является основной и обязательной защитой любого синхронного двигателя. Она выполняется мгновенной в виде токовой отсечки или продольной диф.защиты по такой же схеме как и у асинхронных ЭД. Отличие заключается только в том, что защита СД одновременно с выключателем отключает АГП. Так срабатывание отсечки отстраивается от пусковых токов и токов самозапуска ЭД. При этом в случае прямого пуска СД от сети пусковые токи его за счет меньшего реактивного сопротивления часто получаются большими, чем у равновеликих по мощности АД.

Крупные СД оборудуются обычно продольной диф.защитой. В целях упрощения на ЭД до 5000 кВА диф.защита выполняется двухфазной. На более мощных ЭД защиту устанавливают на три фазы, что позволяет обеспечить быстрое отключение ЭД при двойном замыкании на землю.

Защита высоковольтных ЭД от междуфазных КЗ в области статора

Установка этой защиты обязательна во всех случаях. В качестве защиты ЭД от КЗ применяют МТЗ мгновенного действия, отстроенная от пусковых токов самозапуска ЭД. При недостаточной чувствительности токовой отсечки на мощных ЭД 2000 кВт и выше, имеющих 6 выводов, может применяться диф.защита. На ЭД 5000 кВт и выше установка диф.защиты обязательна. ЭД 500 В и ниже защищаются от КЗ плавкими предохранителями. Предохранители могут применяться и на ЭД более высокого напряжения, если разрывная мощность предохранителя достаточна для разрыва тока КЗ. Для защиты ЭД целесообразно применение переменного оперативного тока, а так же реле прямого действия, что упрощает вторичную коммутацию и экономит кабель из-за большого количества ЭД на предприятях.

Рисунок 1

Защита от КЗ выполняется двухфазной, так как токи замыкания на землю в сетях, от которых питаются ЭД, обычно невелики. При этом ТТ целесообразно ставить у выключателя со стороны двигателя. Во всех случаях, когда это возможно по чувствительности, преимущество отдается однорелейной схеме защиты (трансформаторы тока включаются на разность тока двух фаз).

Рисунок 2

Эта защита выполняется при помощи реле типа РТ-86, применяется для ЭД подверженных перегрузке. При этом отсечка используется в качестве защиты от КЗ, а индукционный элемент ‑ для защиты от перегрузки. Реле РТ-86 имеют два независимых контакта: один ‑ у индукционного элемента, другой ‑ у отсечки, действующей на отключение. Контакт отсечки достаточно мощный и может реагировать непосредственно на отключение выключателя. На ЭД, не подверженных перегрузкам, устанавливается токовое реле типа ЭТ или РТ по схеме б). Его контактная система не может работать на катушку отключения. Поэтому в схеме предусмотренно промежуточное реле. В случаях, когда однорелейная схема защиты ЭД, не обеспечивает требуемой чувствительности при двухфазном КЗ (на крупных ЭД с большими пусковыми токами), применяется двухрелейная схема защиты.

Рисунок 3

Схема на рисунке 3 более чувствительна к 2-х фазным КЗ, чем схемы н рисунках 1-2. Диф.защита дает возможность получить значительно большую чувствительность, чем МТЗ, т.к. бросок тока от ЭД при внешних КЗ и тока пуска и самозапуска, от которых отстраивается МТЗ, в схеме диф.защиты оказываются сбалансированными. Ток срабатывания отсечки от междуфазных КЗ отстраивается от бросков тока, посылаемых ЭД в первый момент КЗ в сети, питающей ЭД и от пускового тока ЭД при номинальном напряжении питающей сети и выведенном пусковом сопротивлении в цепи ротора (для ЭД с фазным ротором). Определяющим является второе условие.

Если защита выполняется на основе быстродействующего реле типа РТ, имеющих достаточно высокий коэффициент возврата (порядка 0.85), то для отстройки от аппериодической составляющей пускового тока устанавливается промежуточное реле, замедляющее действие релейной защиты на 0.04-0.06 сек. Ток срабатывания защиты в этом случае выбирают из условия возврата реле ЭТ или РТ при max значении периодической составляющей пускового тока, учитывая, что аппериодическая составляющая тока затухает до того как успеет подействовать промежуточное реле защиты. Защита выполненная с реле типа РТ‑80 имеющим большую инерционность и плохой коэффициент возврата отсечки (порядка 0.3-0.4), сработав под влиянием первоначального броска тока Iпуск, не сможет вернуться после затухания его аппериодической составляющей, поэтому ток отстраивается от максимального значения Iпуск.

Рисунок 4 – Диф.защита