Релейная защита электродвигателей. Защита двигателей от междуфазных коротких замыканий

10. Релейная защита электродвигателей

10.1.Релейная защита высоковольтных  электродвигателей

10.1.1. Общие сведенияо защите двигателей

Согласно [1] на двигателях напряжением выше 1000 В должны устанавливаться следующие устройства РЗ:

− защита от междуфазных КЗ;

− защита от замыканий на землю;

− защита от двойных замыканий на землю;

− защита от перегрузки;

– защита минимального напряжения.

Для СД дополнительно требуется защита от асинхронного режима.

Применяемые для этой цели виды защит зависят от мощности электродвигателей.

В качестве защиты от междуфазных КЗ при мощности двигателей до 5000 кВт применяется токовая отсечка (ТО). При двигателях большей мощности, а также если ТО для двигателей меньшей мощности не удовлетворяет требованиям чувствительности применяется дифференциальная защита.

В качестве защиты от замыканий на землю (ЗЗ) при токах замыкания более 5 А для двигателей мощностью более 2000 кВт и 10 А для двигателей меньшей мощности применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. На линиях, питающих двигатели передвижных механизмов, ЗЗ по обеспечению электробезопасности должна действовать на отключение независимо от величины тока замыкания на землю. На блоках «трансформатор–двигатель» ЗЗ действует на сигнал.

В качестве защиты от двойных замыканий на землю применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. Она применяется в тех случаях, когда ЗЗ имеет выдержку времени. Ее применение обязательно, если защита от междуфазных КЗ выполняется в двух фазах.

Защита от перегрузки требуется для двигателей, подверженных перегрузке по технологическим причинам или с особо тяжелыми условиями пуска. Защиту от перегрузки можно выполнять с зависимой или независимой выдержкой времени. Защита от перегрузки может действовать на разгрузку механизма по технологическим цепям или на сигнал – первая ступень и на отключение – вторая ступень. Выдержка времени защиты от перегрузки при токе, равном пусковому току двигателя, выполняется больше времени его пуска. Как правило, при таком выполнении защиты двигателя имеется значительный тепловой запас – обычные двигатели по температуре выдерживают не менее двух пусков подряд. Это дает возможность выполнить действие такой защиты от перегрузки на разгрузку механизма.

Существуют специальные защиты от перегрузки с зависимой характеристикой, совпадающей с тепловой характеристикой двигателя, которая определяет тепловое состояние двигателя и позволяет полнее использовать его перегрузочную способность. Параметры этой характеристики зависят от данных самого электродвигателя: системы охлаждения, допустимой температуры для изоляции двигателя, исходной температуры двигателя или помещения. Перечисленные данные учитывают специальные цифровые защиты двигателей (например, MiCOM Р210, P220, Р241, Sepam 2000, REF540 и др.). Недостаток такого принципа заключается в том, что двигатель отключится только после нагрева до предельной температуры, поэтому защита может действовать только на отключение.

Защита от асинхронного режима для СД может действовать по току перегрузки с независимой выдержкой времени. Для двигателей с отношением короткого замыкания более 1 может быть применена защита с зависимой характеристикой. В цифровом реле MiCOM Р241 имеется защита, действующая по величине cos φ, а в реле Sepam 2000 – по величине реактивной мощности. Эти защиты способны выявить отключение возбуждения и переход двигателя в асинхронный режим при потере возбуждения. При асинхронном режиме с возбуждением эти защиты могут не действовать из-за колебаний мощности и периодического возврата измерительного органа. Режим асинхронного хода сопровождается перегрузкой двигателя и на него реагируют защиты от перегрузки. Простые токовые защиты могут срабатывать и возвращаться при колебаниях тока. Поэтому защиты от перегрузки в асинхронном режиме должны накапливать выдержку времени. Так же как и ранее, можно использовать две ступени защиты от перегрузки: ступень с меньшей выдержкой времени действует на ресинхронизацию, а с большей – на отключение. Поскольку в данном случае невозможно различить режим перегрузки и асинхронный режим, нельзя обеспечить автоматическую ресинхронизацию (в этом режиме происходит автоматическое отключение возбуждения, к обмотке ротора двигателя подключается малое сопротивление и в результате повышенного асинхронного момента двигатель разгоняется до подсинхронной частоты и затем возбуждение включается вновь). Дежурный персонал может выявить асинхронный режим визуально