Настройка релейной защиты асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Омский Государственный Технический Университет

Кафедра: «ЭсПП»

Дисциплина: «Релейная защита и автоматика»

Лабораторная работа №4

"Настройка релейной защиты асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором"

                                                                                              Выполнил: студент группы Э - 414

                                                                                                                        Хапилин Д.В.

                                                                                     Проверил: ассистент Черкай П.А.

Омск 2007

Цель работы: Ознакомление с принципами действия и со схемами защит асинхронного двигателя (АД) напряжением свыше 1000 В на постоянном и на переменном оперативном токе.

1.Пояснения к работе

1.1.Токовая отсечка от многофазных замыканий в обмотке статора АД.

Для двигателей мощностью до 5000 кВт защита от многофазных КЗ, как правило, выполняется в виде токовой отсечки. Для АД мощностью до 2000 кВт часто применяют простую однорелейную схему с реле РТ-80, элек­тромагнитный элемент реле (мгновенная отсечка) используется для защиты АД от КЗ; индукционный элемент с ограничено зависимой характеристикой вре­мени срабатывания - для зашиты от перегрузок. Чувствительность отсечки при двухфазном КЗ на выводах АД должна быть не менее двух (k_ч ³ 2,0). Для повышения чувствительности отсечку выполняют двух релейной с включением реле по схеме неполной звезды. Отсечка от междуфазных повреждений должна обеспечивать возможность пуска или само запуска АД, то есть должна быть отстроена от этих режимов. В первый момент включения двигателя в сеть возникает бросок тока намагни­чивания  (бросок апериодической слагающей пускового тока), значительно превышающий по амплитуде установившийся (периодический) пусковой ток двигателя .  Кратность периодического тока в статоре АД при пуске по отношению к номинальному току определяется коэффициентом . Параметры срабатывания отсечки зависят от быстродействия и коэффи­циента возврата применяемых реле:

а) ток срабатывания отсечки, выполненной с реле типа РТ-40 имеющим высокий коэффициент возврата (), выбирают из условия возврата реле при максимальном значении периодического пускового тока , учитывая, что апериодическая составляющая пускового тока затухает до того, как успеет подействовать промежуточное реле, замедляющее действие защиты на tс.з=0,04...0,06 с; I_в.з. >I_п.п. или

, где  принимается равным 1,2. Итак, селективность действия отсечки с реле РТ-40 обеспечивается по току и по времени;

б) ток срабатывания отсечки, выполненной при помощи электромагнитного элемента реле серии РТ-80, отстраивается от броска пускового тока , из-за низкого коэффициента возврата ():

 или , где ,  - коэффициент

                                                          Рис.1

апериодической составляющей пускового тока. Часто в расчетах произведения этих коэффициентов учитывают одним общим коэффициентом отстройки.

1.2. Максимальная токовая зашита АД от перегрузки.

Ток срабатывания МТЗ на электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, выбирается из условия надежного возврата при номинальном токе по выражениям

                                       

где принимается равным 1,1...1,2; - расчетное время пуска АД;  при­нимается для индукционной части реле серии РТ-80 равным 0,8, а для реле РТ-40 - 0,85.

Для предотвращения ложного действия МТЗ при затяжном пуске АД и для того, чтобы приблизить зависимую часть характеристики к тепловой характеристике АД, время действия реле РТ-80 принимается равным 12..16 с в независимой части характеристики. Выдержка времени МТЗ с независимой характеристикой принимается равной 12... 20 с.

Рис.2                  

1.3. Защита АД от понижения напряжения .

1.3.1. Защита минимального напряжения АД неответственных механизмов (НМ), облегчающая условия восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечивающая самозапуск двигателей ответственных механизмов (ОМ), имеет выдержку времени 0,5..- 1,5 с. Напряжение срабатывания защиты выбирается по условию:

где  принимается равным 1,1; принимается равным 1,25 для реле РН-54;

                                

1.3.2. Для двигателей ОМ, когда самозапуск недопустим по условиям техно­логического процесса или по условиям безопасности, защита минимального напряжения выполняется с выдержкой времени не более 10 с и уставной по напряжению, как правило, не выше 50 % номинального напряжения.

1.4. Зашита от однофазных замыканий обмотки статора на землю.

Защита устанавливается на электродвигателях мощностью до 2000 кВт, если ток замыкания на землю (ЗНЗ) Iз превышает 10 А, а на электродвигателях мощностью более 2000 кВт при токе замыкания на землю Iз  5А и действует на отключение двигателя. Схема защиты состоит из токового реле КА2, подключенного ко вторичной обмотке кабельного ТТ нулевой последовательности (ТТНП)-ТАЗ. Для исключения ложного срабатывания защиты от токов, проходящих по оболочке неповрежденного кабеля, воронка кабеля изолируется от "земли", а заземляющий провод пропускается через отверстие ТТНП. При замыкании на землю в защищаемой зоне емкостный ток сети Iз создает в сердечнике магнитный поток, который наводит во вторичной

                                                               Рис.3

обмотке ТТНП э.д.с., обуславливающую ток в реле и действие защиты. При перемежающемся внешнем замыкании на землю броски емкостного тока неповрежденного АД достигают трех-четырех кратных значений собственного тока I_с.м. , поэтому при выборе пер­вичного тока срабатывания I_с.з. учитывается отстройка от броска (k_бр = 3.. 4) с коэффициентом отстройки :     

                                                                                                                                       На рис.3 представлена зависимость I_с.р.=f(I_с.з.). Уставки реле регули­руются с помощью многопозиционного кнопочного переключателя, расположенного на лицевой плате реле. Диапазон шкалы токов срабатывания определяется выражением I _с.р. = (20 +Σn)·10^-3, где n=6;12; 24;36;48.

2. Расчётная часть работы.

Исходные данные:                   

                                                       

                                                

Механизм: неответственный.

1)  МТЗ АД от перегрузки.

Для реле РТ – 40:

Для реле РТ – 80:

2)  Токовая отсечка от многофазных КЗ в обмотке статора.

Для реле РТ – 40:

Для реле РТ – 80:

Пусть , тогда   . Характеристика защиты двигателя от КЗ:

3)  Защита АД от понижения напряжения.

Так как приводной механизм АД – неответственный, то:

4)  Защита от однофазных замыканий обмотки статора на землю.

По рис.3 определим I_с.р.:  I_с.р.=96 мА=0,096 А.

Вывод: ознакомились с принципами действия и со схемами защит асинхронного двигателя (АД) напряжением свыше 1000 В на постоянном и на переменном оперативном токе. Рассмотрели методику расчёта следующих защит электродвигателей: МТЗ от перегрузки, токовой отсечки от многофазных КЗ в обмотке статора, защиты от понижения напряжения, защита от однофазных КЗ обмотки статора на землю.