Защита синхронных и асинхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ
Общие положения.Для синхронных и асинхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ предусматриваются защиты от многофазных замыканий на линейных водах и в обмотке статора, однофазных замыканий на землю на линейных выводах и в обмотке статора, токов перегрузки, потери питания и понижения напряжения, асинхронного режима (для синхронных электродвигателей). Для многоскоростных электродвигателей защита выполняется отдельно для каждой скорости. Защита от многофазных замыканий.Защита устанавливается на всех без исключения синхронных и асинхронных электродвигателях и предназначается для отключения электродвигателя при многофазных в КЗ в его обмотке статора и на линей выводах (т. е. тех выводах, к которым подключена питающая линия, соединяющая электродвигатель с выключателем). У синхронных электродвигателей защита действует и на автомат гашения поля (АГТ), если он имеется. Типы защит.Для электродвигателей номинальной мощностью до 4000 кВт применяется токовая двухрелейная отсечка без выдержки времени с реле, включенными на фазные токи. Для электродвигателей номинальной мощностью 4000 кВт и более применяется продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени. Эта же защита; может применяться на электродвигателях меньшей мощности, если применение токовой отсечки не обеспечивает требуемой чувствительности, а со стороны нулевых выводов обмотки статора имеются или могут быть установлены трансформаторы тока. Применение токовой однорелейной отсечки с реле, включенным на разность фазных токов, не рекомендуется. Указания по выполнению щит.На электродвигателе с прямым пуском от сети в зону защиты кроме самого электродвигателя входят также его соединения с распределительным устройством, от которого он получает питание. На электродвигателе с реакторным пуском в зону защиты, как правило, включается и пусковой реактор. При этом для обеспечения отключения КЗ на участке между трансформаторами тока и выключателем пускового реактора (при включенном выключателе основного питания) в случае, когда защита осуществлена токовой отсечкой, ее выполняют двумя комплектами, подключенными один - к трансформаторам тока шкафа выключателя пускового реактора, а второй к трансформаторам тока шкафа выключателя шовного питания. Если применена дифференциальная защита, то в плече защиты со стороны питания с той же целью устанавливается двухфазная двухрелейная отсечка без выдержки времени, которая для повышения чувствительности выводится из действия на время пуска электродвигателя. На Рисунок 2.20 показаны блок-схемы токовых цепей защит электродвигателей с реакторным пуском.
Рисунок 2.20 Вспомогательная схема токовых цепей защит электродвигателей с реакторным пуском от многофазных КЗ: а- при применении токовой отсечки; б- при применении дифференциальной защиты; М- электродвигатель; L- пусковой реактор; Ql, Q2- выключатели; ТА1- ТАЗ- трансформаторы тока; АК1, АК2- комплекты токовых отсечек; АК- комплект дифференциальной защиты
Для токовых отсечек электродвигателей рекомендуются реле серии РТ-40 или РНT-565, имеющие встроенные насыщающиеся трансформаторы и обладающие улучшенной отстройкой от токов переходного процесса при пуске и самозапуске. Применение реле типа РНТ-565 может оказаться целесообразным, если токовая отсечка с реле РТ-40 не удовлетворяет требуемой чувствительности, а повышение чувствительности на 20-30 % оказывается достаточным с точки зрения соответствия требованиям ПУЭ. В дифференциальной токовой защите используются реле типа ДЗТ-11 с магнитным торможением (Рисунок 2.21). Тормозная обмотка реле wt включается в плечо дифференциальной защиты со стороны нулевых выводов обмотки статора. Этим обеспечивается минимальное торможение при внутренних повреждениях электродвигателя.
Рисунок 2.21 Принципиальная схема дифференциальной защиты электродвигателя М с реле типа ДЗТ-11: ТА1, ТА2- трансформаторы тока; KAW1, KAW2- реле типа ДЗТ-11
Для электродвигателей, имеющих динамическое торможение, в дифференциальную схему защиты включаются трансформаторы тока, установленные в цепи резисторов динамического торможения. Защита линии динамического торможения в этом случае выполняется двухфазной двухрелейной максимальной токовой защитой, отстроенной от максимального тока статора в режиме торможения и действующей на отключение выключателя цепи динамического торможения и АГП синхронного электродвигателя. Расчетные уставки защиты.1. Ток срабатывания реле токовой отсечки выбирается в соответствии с: где - коэффициент отстройки (при выполнении отсечки на реле РТ-40 =1,4-1,5 для асинхронных электродвигателей и =1,6-1,8 для синхронных электродвигателей; при выполнении отсечки на реле РНТ-565 =1,3); - коэффициент схемы включения реле; при включении реле на фазные токи =1; - коэффициент трансформации трансформаторов тока; - наибольшее действующее значение периодической составляющей тока, протекающего через трансформаторы тока защиты в режимах пуска (при номинальном напряжении сети и скольжении s=1), самозапуска или внешнего КЗ при выведенных пусковых устройствах (табл. 2.18). Чувствительность токовой отсечки определяется при металлическом двухфазном КЗ на выводах электродвигателя в режиме, обусловливающем протекание наименьшего тока в реле: Значение должно быть не менее двух.
Таблица 2.18. Определение тока для расчета защиты электродвигателей от многофазных КЗ
Примечание - сверхпереходная ЭДС; - номинальный ток электродвигателя; - ток в цепи статора электродвигателя при несинхронном включении; - индуктивное сопротивление цепи статора электродвигателя; ; - индуктивное сопротивление электродвигателя при КЗ для синхронных электродвигателей: , для асинхронных ; - сопротивление от линейных выводов электродвигателей до места установки защиты; КП - кратность пускового тока.
2. Расчет дифференциальной защиты с реле типа ДЗТ-11 состоит в выборе необходимого числа витков wд дифференциальной обмотки реле, соответствующего схеме соединений трансформаторов тока и постоянной времени , где и - соответственно индуктивное и активное сопротивление цепи, по которой протекает ток . Число витков тормозной обмотки реле принимается равным наибольшему возможному значению: wт = 24.
Относительное значение начального тока срабатывания защиты определяется по формуле , где - магнитодвижущая сила срабатывания реле ДЗТ-11 при отсутствии торможения; =100 А•w; - число витков обмотки реле в дифференциальной цепи защиты, определяется по табл. 2.19.
Таблица 2.19 Число витков обмотки типа ДЗТ в дифференциальной цепи защиты электродвигателей
Чувствительность дифференциальной защиты с реле типа ДЗТ-11 может не проверяться, так как она обеспечивается в любых реальных режимах работы электродвигателя и питающей сети. 3. Первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты, установленных в плече дифференциальной защиты выбирается из условия обеспечения необходимой чувствительности к двухфазным металлическим КЗ в зоне между пусковым выключателем и трансформаторами тока, расположенными в шкафу этого же выключателя, по выражению: , где - ток в месте установки защиты в рассматриваемом режиме; - минимальный коэффициент чувствительности, принимаемый равным 1,5. 4. Первичный ток срабатывания защиты, устанавливаемой на линии пускового реактора, когда в качестве защиты от многофазных КЗ обмотки статора предусмотрена токовая отсечка, выбирается по условию отстройки от пускового тока Iпуск электродвигателя с учетом сопротивления реактора: , где =1,5-1,7- коэффициент отстройки. Чувствительность защиты проверяется при двухфазном КЗ вблизи линейных выводов электродвигателя. Значение коэффициента чувствительности должно быть около двух. Защита от замыканий на землю в обмотке статора.Установка защиты электродвигателей от однофазных замыканий на землю считается обязательной при токе замыкания на землю 5 А и более. Рекомендуется предусматривать эту защиту и при меньших значениях тока замыкания на землю, если при соблюдении селективности обеспечивается действие этой защиты при реальных значениях тока замыкания на землю на выводах электродвигателя. Когда в сети с изолированной нейтралью необходимость отключения однофазного замыкания на землю диктуется требованиями безопасности, защита предусматривается независимо от тока замыкания на землю. Для выявления возникшего в электродвигателе замыкания на землю, когда защита от замыканий на землю в обмотке статора не устанавливается, используют устройства защиты и сигнализации замыканий на землю, предусмотренные для сети, к которой подключен электродвигатель. Специальная защита от двойных замыканий на землю (одно - в обмотке статора, а другое - в сети) устанавливается, если защита от однофазных замыканий на землю отсутствует или выполнена с выдержкой времени. Защита от замыканий на землю действует на отключение электродвигателя от сети, а у синхронных электродвигателей – на автоматическое гашение поля, если оно предусмотрено. Типы защиты - токовая защита нулевой последовательности с реле типа РТЗ-51 или токовая направленная защита нулевой последовательности типа ЗЗП-1. Для защиты от двойных замыканий на землю - однорелейная, с реле типа РТ-40, токовая отсечка нулевой последовательности.
Таблица 2.20 Расчетные значения емкости двигателей
Примечание. В числителе указаны емкости для СТД с номинальным напряжением 6 кВ, в знаменателе - с номинальным напряжением 10 кВ.
Таблица 2.21. Первичные токи срабатывания защиты от замыканий на землю с реле типа РТЗ-51, А
Примечания: 1. Значения тока срабатывания, отмеченные значком *, указаны по данным института «Атомтеплоэлектропроект», остальные - по данным «Уралэнергочермет». 2. В числителе приведены минимальные, а в знаменателе - максимальные токи срабатывания.
Указания по выполнению защиты.Для подключения защиты типа ЗЗП-1, а также для защиты с реле типа РТЗ-51 при числе кабелей, соединяющих электродвигатель с распределительным устройством, не превышающем пяти, применяются трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП) типов ТЗ, ТЗЛ и ТЗЛМ. Для реле типа РТЗ-51 ТТНП, как правило, соединяются параллельно, а для защиты типа ЗЗП-1 — в соответствии с Рисунок . При шести и более кабелях реле типа РТЗ-51 должно подключаться к кабельным трансформаторам тока нулевой последовательности с подмагничиванием переменным током (типа ТНП-7) от шинного трансформатора напряжения. Как правило, ТТНП устанавливаются в распределительном устройстве, если учет собственного емкостного тока кабельной линии (от места установки трансформаторов тока до линейных выводов электродвигателя) в токе срабатывания защиты не приводит к необходимости введения выдержки времени. Сопротивление соединительных проводов между ТТНП и реле защиты не должно превышать 1 Ом. При использовании реле типа РТЗ-51 с ТТНП типа ТНП-7 во вторичную цепь трансформатора тока включается резистор типа ПЭВ-50, 50 Ом. Защита выполняется действующей без выдержки времени, если этого не требуется по условию отстройки от переходных процессов, например в случае, когда ток срабатывания защиты в сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор оказывается больше 5 А.. Расчетные уставки защиты.Уставки срабатывания реле тока защит от замыканий на землю рассчитываются в первичных токах. Ток срабатывания защиты с реле типа РТЗ-51 определяется из условия ее надежной отстройки от броска собственного емкостного тока, проходящего в месте установки защиты при внешнем перемещающемся замыкании на землю: (2.84)
где - коэффициент отстройки ( =1,2); - коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока ( =2,5); Ic- собственный емкостный ток присоединения самого электродвигателя IСД и линии, соединяющей его с распределительным устройством и входящей в зону действия защиты IСЛ: (2.85) Собственный емкостный ток электродвигателя, А (2.86)
где f- номинальная частота сети, Гц; - номинальное напряжение сети, В; Cд — емкость фазы статора электродвигателя, Ф. Значение Сд принимается по данным завода-изготовителя электродвигателя. При номинальной мощности электродвигателей, не превышающей 2,5-3 МВт, значением Iсд в (2.85) обычно можно пренебречь. Значения Сд для некоторых типов электродвигателей приведены в табл. 2.20. Собственный емкостный ток кабельной линии, входящей в зону защиты, определяется по формуле: , где - значение собственного емкостного тока 1 км кабеля; l- длина линии, км; m- число кабелей в линии. Если значение определенное по (2.84), оказывается меньше минимального тока срабатывания из табл. 2.21, то ток срабатывания защиты принимается равным указанному в этой таблице. Во всех других случаях: А. При > 5 А в сетях с дугогасящим реактором в защиту вводится выдержка времени tс,з=1-1,5 с, а ток срабатывания вычисляется по (2.84) при kб=1,5. В сети с изолированной нейтралью в подобном случае вместо реле типа РТЗ-51 устанавливается защита типа ЗЗП-1. Правилами устройства электроустановок не требуется проверка чувствительности защит электродвигателей от однофазных замыканий на землю. Рекомендуется обеспечивать условие , где - суммарный емкостный ток замыкания на землю сети, к которой подключен электродвигатель в нормальном режиме ее работы. Первичный ток срабатывания реле типа РТ-40/6 защиты от двойных замыканий на землю принимается равным 150-200 А. Зашита от токов перегрузки устанавливается в случаях, когда возможны перегрузки по технологическим причинам или имеются тяжелые условия пуска и самозапуска (длительность прямого пуска от сети не менее 20 с). Защита выполняется с действием на сигнал, если обслуживающий механизм персонал имеет возможность ликвидировать перегрузку в приемлемое время, или на автоматическую разгрузку. Действие защиты на отключение применяется на электродвигателях с тяжелыми условиями пуска и самозапуска, в случаях, когда электродвигатель не участвует в самозапуске, а также на электродвигателях механизмов, для которых отсутствует возможность своевременной разгрузки без останова или которые работают без постоянного дежурного персонала. Тип защиты - максимальная токовая защита с зависимой или независимой от тока характеристикой выдержки времени в однорелейном исполнении. Указания по выполнению защиты.Для асинхронных электродвигателей, не являющихся приводами ответственных механизмов, если время их пуска и самозапуска не превосходит 12-13 с, для электродвигателей с изменяющейся нагрузкой на валу или имеющих частоту пусков более 500 раз в год, применяется защита с зависимой от тока характеристикой выдержки времени - с использованием реле типа РТ-82. При этом необходимо принять меры по устранению влияния вибрации и тряски, имеющих место в КРУ, на действие реле. Во всех остальных случаях предусматривается защита с независимой от тока характеристикой выдержки времени с реле тока серии РТ-40 и реле времени типа ВЛ-34. Реле тока защиты включается либо на ток фазы, если электродвигатель оборудован дифференциальной защитой, либо на разность токов двух фаз - для электродвигателей, защищаемых от многофазных КЗ токовой отсечкой (Рисунок 2.22). Последнее предусматривается в целях обеспечения отключения многофазных КЗ с током, меньшим тока срабатывания отсечки, и имеет смысл в тех случаях, когда защита от пере грузки выполняется с действием на отключение. Для защиты от перегрузки рекомендуется использовать вторичные обмотки трансформаторов тока, не связанных с защитой от многофазных КЗ.
Рисунок 2.22 Принципиальная схема токовой отсечки и защиты от перегрузки электродвигателя М: Q- выключатель; ТА1, ТА2- трансформаторы тока; KA1, KA2- реле тока отсечки; КАЗ- реле тока защиты от перегрузки; KL1- промежуточное реле; КН1-КНЗ- указательные реле; КА- контакт реле защиты от замыкания на землю; SB- кнопка управления Расчетные уставки защиты.Ток срабатывания реле защиты , (2.87) где - коэффициент отстройки, равный 1,1; kcx- коэффициент схемы включения реле (ксх= 1 при включении реле на ток фазы и при включении реле на разность токов двух фаз); kB -коэффициент возврата реле, принимаемый равным 0,8 для реле типа РТ-82 и 0,85 для реле серии РТ-40; - номинальный ток электродвигателя; - коэффициент трансформации трансформаторов тока. Выдержка времени защиты должна превышать на 20-30% расчетное время пуска электродвигателя. Эта уставка срабатывания уточняется в процессе наладочных работ. Защита синхронных электродвигателей от асинхронного режима устанавливается на всех синхронных электродвигателях и действует на схему, предусматривающую ресинхронизацию, ресинхронизацию с автоматической разгрузкой механизма до такого уровня, при котором обеспечивается втягивание электродвигателя в синхронизм, отключение электродвигателя при неуспешной ресинхронизации при невозможности осуществления разгрузки или ресинхронизации при отсутствии необходимости по условиям технологического процесса в ресинхронизации электродвигателя. Особенности выполнения защиты.Для синхронных электродвигателей со спокойной нагрузкой на валу независимо от других видов защит от асинхронного режима, входящих в состав возбудительных устройств, предусматривается защита, реагирующая на увеличение тока статора и на снижение тока возбуждения. Защита по току статора представляет собой двухступенчатую (по времени действия) максимальную токовую защиту в однорелейном исполнении от токов перегрузки, возникающих в асинхронном режиме (Рисунок 2.23). В схеме используется промежуточное реле типа РП-252, имеющее замедление при возврате, для предотвращения отказа защиты при биениях тока асинхронного режима. Для обеспечения раздельного срабатывания защиты на ресинхронизацию и на отключение для первой ступени защиты (с меньшей выдержкой времени), действующей на ресинхронизацию и на разгрузку, предусмотрено отдельное выходное промежуточное реле (KL2 на Рисунок 2.23). Так как время действия первой ступени защиты меньше времени пуска или самозапуска электродвигателя, она выводится из работы на время этих режимов с помощью реле, контролирующего продолжительность пуска и самозапуска. Расчетные уставки защиты такие же, как и у токовой защиты от перегрузок. Выдержка времени первой ступени защиты принимается равной 0,5-1 с. Рисунок 2.23 Принципиальная схема токовой защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя MG: Q- выключатель; ТА- трансформатор тока; КА- реле тока типа РТ 40; КТ- реле времени типа ВЛ-34; KL1- реле промежуточное типа РП-252; KL2, КL3-реле промежуточное типа РП-23; КН1-КН2- реле указательные типа РУ-1; KQ- кнопка управления; KAR- контакт, замыкающийся при потере возбуждения; KF- контакт, размыкающийся при форсировке возбуждения.
Защита от потери питания и понижения напряжения предусматривается для предотвращения повреждений электродвигателей, которые могут возникнуть после того, как на затормозившиеся в результате потери питания, кратковременного или длительного снижения напряжения электродвигатели будет вновь подано напряжение нормального уровня. Это может привести к непредусмотренному самозапуску или повторному пуску электродвигателей, для которых эти режимы либо недопустимы по условиям завода-изготовителя или технологического процесса, либо запрещены техникой безопасности. Эта же защита обычно используется для обеспечения самозапуска электродвигателей ответственных механизмов, надежного пуска АВР электродвигателей взаиморезервируемых механизмов и источников электроснабжения, а также для ограничения подпитки от электродвигателей места короткого замыкания в питающей сети (35-220 кВ). Защита от потери питания выполняется групповой, т. е. общей для всех электродвигателей, присоединенных к одной секции сборных шин распределительного устройства. Защита действует на отключение электродвигателей, которые по тем или иным причинам не участвуют в самозапуске, и на гашение поля синхронных электродвигателей, подлежащих самозапуску. Типы защиты. В качестве защиты от потери питания используются одно-, двух- или трехступенчатая защита минимального напряжения, защита минимального напряжения и минимальной частоты с блокировкой по направлению мощности, вспомогательные контакты выключателя линии, питающей секцию сборных шин распределительного устройства, к которому подключены электродвигатели, или выходные цепи релейных защит, действующих на его отключение. Особенности выполнения защиты. Защита минимального напряжения предусматривается в тех случаях, когда суммарная номинальная мощность синхронных электродвигателей в сети, для которой рассматривается режим потери и восстановления питания, понижения и последующего повышения напряжения, не превышает 10% общей мощности одновременно работающих электродвигателей, а требования к сокращению перерыва питания (например, с точки зрения обеспечения самозапуска) не предъявляются. Число ступеней уставок срабатывания по напряжению и по времени зависит от типа электродвигателей, условий их работы и отношения к самозапуску. Реле напряжения защиты подключаются к шинам вторичных цепей трансформатора напряжения секции распределительного устройства совместно с приборами измерения и технического учета через общий защитный автоматический выключатель. Для исключения ложной работы защиты при неисправностях цепей трансформатора напряжения и при выкатывании его тележки из шкафа КРУ предусматривается соответствующая блокировка, использующая вспомогательные контакты автоматического выключателя и конечного выключателя, фиксирующего положение тележки. На подстанциях с выпрямленным оперативным током защита выполняется с использованием энергии предварительно заряженных конденсаторов (Рисунок 2.18). Защита минимальной частоты с блокировкой по направлению мощности предусматривается в дополнение к защите минимального напряжения, когда в сети, для которой рассматривается режим потери и восстановления питания действием АВР или АПВ, имеются синхронные электродвигатели суммарной номинальной мощностью, превышающей 10% общей мощности всех одновременно работающих электродвигателей, а также в тех случаях, когда при наличии синхронных электродвигателей требуется как можно больше сократить время перерыва питания. Реле направления мощности, входящие в состав защиты, блокируют ее действие при направлении активной мощности к шинам. Как правило, одна из ступеней защиты минимального напряжения и защиты минимальной частоты выполняет также функции измерительных органов в устройствах автоматического включения резерва. Расчетные уставки защиты. Напряжение срабатывания ступени защиты, предназначенной для отключения несамозапускающихся электродвигателей, принимается равным 0,7 Uном, а выдержка времени - большей времени действия основных защит элементов сети от многофазных КЗ tcз=0,5-1,5 с. Напряжение срабатывания ступени защиты, подготовляющей самозапуск ответственных механизмов, или ступени, действующей на отключение при длительном отсутствии напряжения, , де Uсамоз- напряжение в месте установки защиты в режиме самозапуска; - коэффициент отстройки; - коэффициент возврата реле. При использовании электромеханических реле понижения напряжения принимается =1,2 и =1,25. Время срабатывания степени, подготовляющей самозапуск, принимается на ∆t=0,5 с больше времени действия защит, при КЗ в зоне действия которых напряжение в месте установки защиты минимального напряжения Uотс < Uс,з. Для ступени, действующей на отключение, выдержка времени устанавливается равной 9-10 с. Частота срабатывания защиты минимальной частоты с блокировкой по направлению мощности принимается равной fC,Р = 48,5-49 Гц, а выдержка времени - около 0,5 с.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (4114)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |