Защита электродвигателей напряжением выше 1000 В (Лабораторная работа № 16)

Виды повреждений и ненормальных режимов работы двигателей

Основными видами повреждений  электродвигателей  переменного тока являются многофазные КЗ в обмотках статора, однофазные замыкания обмотки статора на землю, замыкания части витков в  одной фазе обмотки статора.

Основным видом ненормального  режима  электродвигателей   является перегрузка двигателей. Защита от перегрузки должна действовать на отключение, но  с выдержкой времени, достаточной для пуска двигателя.

Основными защитами электродвигателей (ЭД) от междуфазных КЗ являются   токовая отсечка (ТО) или дифференциальная защита (ДЗД).

Если мощность электродвигателя меньше 5 МВт, то основной защитой электродвигателей (ЭД) от междуфазных КЗ  является токовая отсечка. ТО устанавливается на всех  двигателях и действует без выдержки времени на отключение  их  от  сети.  

Дифференциальная защита устанавливается на  ЭД, если Р_ЭД ³ 5 МВт и действует без выдержки времени на отключение  их  от  сети. Дифференциальная защита может применяться и при меньшей мощности электродвигателя при условии, что обмотки этих двигателей имеют выводы со стороны нейтрали.

Кроме защит от междуфазных КЗ на двигателе должна быть предусмотрена защита от однофазных замыканий на землю  нулевой последовательности.

Для обеспечения самозапуска двигателей  ответственных  механизмов и предотвращения несинхронного  включения  после  действия АПВ и АВР применяется защита от потери питания, в качестве  которой используется  минимальная  защита  напряжения,  которая  действует на отключение электродвигателя.

Для электродвигателя выбираются уставки следующих видов защит: от междуфазных КЗ; от замыкания на землю; от перегрузки и защшита минимального напряжения.

2.2 Расчет токовой отсечки двигателя

Рекомендуется придерживаться следующей последовательности расчета. Определяется номинальный ток двигателя:

.                                             (16.1)

В качестве защиты от междуфазных КЗ в обмотке статора применяют токовую отсечку при мощности ЭД меньше 5 МВт или дифференциальную защиту при . Токовую отсечку рекомендуется принимать в двухфазном или трехфазном исполнении (К_сх =1).

Расчетное значение первичного тока срабатывания токовой отсечки определяется по выражению:

 =,                                   (16.2)

где      I_пуск – пусковой ток ЭД.

K_п – кратность пускового тока;

K_зап – коэффициент запаса, принимается равным 1,8¸2 для токового дискового реле РТ-80; 1,5¸1,6 для реле РТ-40 и 1,3¸1,4 для цифрового реле.

Коэффициент чувствительности ТОЛ проверяется по выражению

,                                           (16.3)

где  - минимальный двухфазный ток КЗ на линейных выводах ЭД.

Согласно ПУЭ должно выполняться условие К_ч ³ 2.

Если в выражении (16.1) в качестве I_пуск принять паспортное значение пускового тока ЭД, то чувствительность отсечки может оказаться недостаточной. В этом случае следует рассчитать реальное значение пускового тока с учетом сопротивления питающего источника по выражению:

,                            (16.4)

Следует отметить, что ТО защищает только часть обмотки ЭД, расположенной ближе к линейным выводам. Указанную часть обмотки в процентах можно определить по формуле:

.                             (16.5)

2.3.  Дифференциальная защита электродвигателя

Для 100%-го охвата всей обмотки двигателя или, если  чувствительность ТО недостаточная (меньше 2) или, если мощность ЭД более 5 МВт, то применяют дифференциальную защиту, при условии, что статорная обмотка двигателя имеет выводы со стороны нейтрали.

Ток срабатывания дифференциальной защиты:

,                                        (16.6)

где  для дифференциальных реле типа РНТ-565 и ДЗТ-11;  для РСТ-15 и  для цифрового реле.

Т.Е. в цифровых реле ток срабатывания дифференциальной защиты принимается равным 50 % номинального тока двигателя.

Повысить чувствительность токовой отсечки можно применив цифровое реле SPAC-802, у которого есть функция автоматического удвоения уставки токовой отсечки при пуске двигателя. Данная функция работает по следующему алгоритму.

В реле имеется три токовых пороговых органа (ПО):

Два первых ПО максимального тока с уставками 0,1I_ном и 1,5I_ном, а третий ПО – минимального тока с уставкой 1,25I_ном. При быстром нарастании тока два первых ПО последовательно срабатывают и если промежуток времени между срабатыванием ПО1 и срабатыванием ПО2 не превысит 60 мс, то это будет свидетельствовать о начале пуска двигателя, а не его перегрузке. В этот момент цифровое реле удваивает уставку ТО отсечки, которая