ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ЗАМЫКАНИИ ОДНОЙ ФАЗЫ НА ЗЕМЛЮ



Защита от замыкания на землю устанавливается на двига­телях до 2000 кВт только в том случае, если ток замыкания на землю I3 ≥10 А. В связи с небольшой стоимостью маломощных электродвигателей установка на них защиты от замыканий на землю считается нецелесообразной.

На мощных двигателях (2000 кВт и больше) защита устанавливается так же, как и на генераторах при токе I3≥ 5 А. Защита выполняется с действием на от­ключение без выдержки времени (рис. 18-9) с использованием трансформатора тока нулевой последовательности (ТНП) типа ТЗЛ или ТЗРЛ.

18-6. ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Перегрузка электродвигателя возни­кает в следующих случаях:

а) при затянувшемся пуске или самозапуске;

б) по техническим причинам и перегрузке механизмов;

в) в результате обрыва одной фазы;

г) при повреждении механической части электродвигателя
или механизма, вызывающем увеличение момента М c и торможение электродвигателя.

Перегрузки бывают устойчивыми и кратковременными. Для электродвигателя опасны только устойчивые перегрузки.

Сверхтоки, обусловленные пуском или самозапуском электро­двигателя, кратковременны и самоликвидируются при дости­жении нормальной частоты вращения. Эти токи могут пред­ставлять опасность, только если процесс развертывания электро­двигателя затянется или если при самозапуске окажется, что Мд.нач < Мс.нач.  В последнем случае электродвигатель раз­вернуться не сможет и длительно будет обтекаться пусковым током.

Значительное увеличение тока электродвигателя получается также при обрыве фазы, что встречается, например, у электро­двигателей, защищаемых предохранителями, при перегорании одного из них. При номинальной загрузке в зависимости от параметров электродвигателя увеличение тока статора при об­рыве фазы будет составлять примерно (1,6 ÷2,5) Iном. Эта пере­грузка носит устойчивый характер. Также устойчивый характер носят сверхтоки, обусловленные механическими повреждениями электродвигателя или вращаемого им механизма и перегрузкой механизма.

Основной опасностью сверхтоков для электродвигателя яв­ ляется сопровождающее их повышение температуры отдельных частей и в первую очередь обмоток.

Повышение температуры ускоряет износ изоляции обмоток и снижает срок службы электродвигателя.

Перегрузочная способность электродвигателя определяется характеристикой зависимости между величиной сверхтока и до­пускаемым временем его прохождения:

где t — допустимая длительность перегрузки, с; Т — постоян­ная времени нагрева, с; α — коэффициент, зависящий от типа изоляции двигателя, а также периодичности и характера сверх­токов; для асинхронных электродвигателей в среднем а = 1,3; k — кратность сверхтока, т. е. отношение тока двигателя Iдк его номинальному току:

Вид перегрузочной характеристики при постоянной времени нагрева Т = 300 с представлен на рис. 18-10.

При решении вопроса об установке защиты от перегрузки на электродвигателе и характере ее действия руководствуются условиями его работы.

а) На электродвигателях механизмов, не подверженных тех­ нологическим перегрузкам (например, электродвигателях цир­куляционных, питательных насосов и т. п.) и не имеющих тяжелых условий пуска или самозапуска, защита от перегрузки не устанавливается.

б)       На электродвигателях, подверженных технологическим пе­регрузкам (например, электродвигателях мельниц, дробилок, багерных насосов и т. п.), а также на электродвигателях, само­запуск которых, не обеспечивается, защита от перегрузки должна устанавливаться.

в)       Защита от перегрузки выполняется с действием на отключение в случае, если не обеспечивается самозапуск электродвигателей или с механизма не может быть снята технологическая перегрузка без остановки электродвигателя.

г)       Защита от перегрузки электродвигателя выполняется с действием на разгрузку механизма или сигнал, если технологическая перегрузка мо­жет быть снята с механизма автома­тически или вручную персоналом без остановки механизма и электродвига­тели находятся под наблюдением персонала.

д)       На электродвигателях механизмов, могущих иметь как перегрузку, устраняемую при работе механизма, так и перегрузку, устранение которой невозможно без остановки механизма, целесообразно предусматривать действие защиты от сверхтоков с меньшей выдержкой времени на разгрузку механизма (если это возможно) и большей выдержкой времени на отключение электродвигателя. Ответственные электродвигатели собственных нужд электрических станций находятся под постоянным наблюдением дежурного персонала, поэтому защита их от пе­регрузки выполняется преимущественно   с действием на сигнал.

Защиту электродвигателей, подверженных технологической перегрузке, желательно иметь такой, чтобы она, с одной стороны, защищала от недопустимых перегрузок, а с другой — давала возможность наиболее полно использовать перегрузочную ха­рактеристику электродвигателя с учетом предшествовавшей на­грузки и температуры окружающей среды. Наилучшей характе­ ристикой защиты от сверхтоков являлась бы такая, которая проходила бы несколько ниже перегрузочной характеристики (пунктирная кривая на рис. 18-10).

Защита с тепловым реле. Лучше других могут обеспечивать характеристику, приближающуюся к перегрузоч­ной характеристике электродвигателя, тепловые реле, которые реагируют на количество тепла Qр, выделенного в сопротивлении его нагревательного элемента:

Тепло, выделяемое в тепловом реле, пропорционально теплу, выделяемому в электродвигателе, т. е. Qр ≡Qд

Реле настраивается так, чтобы его уставка срабатывания соответствовала теплу, выделение которого в электродвигателе считается предельно допустимым:

Наиболее часто тепловые реле выполняются на принципе использования различия в коэффициенте линейного расширения различных металлов под влиянием на­гревания. Основой такого теплового реле, является биметаллическая пластинка 1 (рис. 18-11), т. е. пластина, состоящая из спаянных по всей поверхности металлов а и б с сильно отличающимися коэффи­циентами линейного расширения. При нагревании пластинка 1 прогибается в сто­рону пластины а с меньшим коэффициен­том расширения и освобождает защелку рычага 2, который, поворачиваясь, под действием пружины 3 вокруг оси 5 за­ мыкает контакты реле 4. Нагревание пластинки 1 осуществляется нагревательным эле­ментом 6 при прохождении по нему тока I. В некоторых конст­рукциях реле нагревание биметаллической пластинки осущест­вляется непосредственным пропусканием по ней тока.

Тепловые реле сложны в обслуживании и наладке, имеют различные характеристики отдельных экземпляров реле, часто не соответствуют тепловым характеристикам двигателей и имеют зависимость от температуры окружающей среды, что приводит к нарушению соответствия тепловых характеристик реле и элек­тродвигателя. Поэтому тепловые реле следует применять лишь в тех случаях, когда более простые токовые реле не обеспечи­вают защиты двигателей.

Защита от перегрузки с токовыми реле. Для защиты электродвигателей от перегрузки обычно при­меняются максимальные токовые защиты с использованием токовых реле с ограниченно зависимыми характеристиками выдержки времени типа РТ-90 или максимальные токовые защиты, выполненные комбинацией мгновенных токовых реле и реле времени (рис. 18-12).

Преимуществами токовых защит по сравнению с тепловыми являются более простая эксплуатация их и более легкий подбор и регулировка характеристик защиты. Однако токовые защиты не позволяют использовать перегрузочные возможности электро­двигателей из-за недостаточного времени действия их при малых кратностях тока. Для двигателей, не имеющих технологических перегрузок, этот недостаток не имеет значения, поэтому на собственных нуждах электростанций применяются только то­ковые защиты.

Защита от перегрузки выполняется одним токовым реле, включенным на один из фазовых токов, или по двухфазной однорелейной схеме (рис.,18-6), когда по этой же схеме выпол­нена защита от междуфазных к. з.

В случае выполнения защиты от междуфазных к. з. при по­мощи токовых реле типа РТ-90 эти же реле используются и для защиты от перегрузки. Если при этом защита от сверхтоков должна действовать не на отключение, а на сигнал, то приме­няются реле типа РТ-94, имеющие раздельные контакты отсечки и индукционного элемента. Схема защиты в таком исполнении приведена на рис. 18-12, а.

Ток срабатывания максимальной токо­вой защиты от перегрузки устанавливается из условий отстройки его от номинального тока электродвигателя по выражению

 

Время действия защиты от перегрузкой должно быть таким, чтобы оно было больше времени пуска электродвигателя при эксплуатационно возможном понижении напряжения, а у электродвигателей, для которых предусмотрен самозапуск, — больше времени самозапуска. С другой стороны, это время не должно превышать допустимой для двигателя длительности прохождения сверхтока.

Обычно эти условия удовлетворяются, так как первая вели­чина значительно меньше второй.

Время пуска асинхронных электродвигателей обычно со­ставляет 10—15 с. Поэтому характеристика реле типа РТ-90 должна иметь в независимой части время, не меньшее 12—15 с. На защите от перегрузки с независимой характеристикой выдержка времени принимается 12—20 с.

18-7. ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПОНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ     

Защита минимального напряжения устанавливается на эле­ктродвигателях, которые необходимо отключать при понижении напряжения для обеспечения самозапуска о т ветственн ы х электродвигателей или самозапуск которых при вос­становлении напряжения недопустим по условиям техники безопасности или особенностям технологического процесса.

На электростанциях к ответственным относятся такие эле­ктродвигатели, отключение которых вызывает снижение на­грузки или остановку станции. К ним относятся электродвига­тели питательных, конденсатных и циркуляционных насосов, электродвигатели дымососов, дутьевых вентиляторов и питате­лей пыли.

Неответственными считаются электродвигатели, отключение которых не отражается на нагрузке станции, например электро­двигатели мельниц на станциях с промежуточными бункерами, багерных насосов и т. п.

Если мощность всех ответственных электродвигателей пре­вышает допустимую мощность по условию самозапуска, то при понижении напряжения необходимо отключать и некоторые ответственные электродвигатели.

По истечении времени, достаточного для развертывания неотключаемых электродвигателей, отключенные ответственные электродвигатели можно включать обратно при помощи АПВ.

Схемы защиты минимального напряжения должны обеспе­ чивать отключение электродвигателей как при полном исчезно­вении напряжения, так и при длительном коротком замыкании в сети, вызывающем торможение двигателей.

Отключение электродвигателей при исчезновении напряже­ния обеспечивается установкой одного реле минимального на­пряжения, включенного на линейное напряжение (рис. 18-13).

Защита с одним реле напряжения надежно реаги­рует на трехфазные к. з. Однако при двухфазных к. з. защита с одним реле действует только при к. з. между фазами, на кото­рые включено реле. Так, если реле включено на напряжение U ав (рис. 18-14), то в случае замыкания между фазами В и С напряже­ние U ав снижается незначительно. Оно составляет 1,5 U ф , т. е. уменьшается всего на 15% номинального значения.

Поскольку по условию возврата минимального напряжения уставка на нем не может быть выше 70—80% номинального напряжения сети, то защита в рассматриваемом случае действо­вать не будет. Такое же положение имеет место в случае к. з. между фазами А и С.

Для обеспечения работы защиты при всех случаях двух­фазного к. з. иногда применяется трехфазная схема, показанная на рис. 18-15. Эту схему применяют в сетях, где воз­можно длительное отключе­ние к. з., сопровождаемых снижением напряжения ни­же 70%. В сетях, оснащен­ ных быстродействующей за­щитой или имеющих на линиях реакторы, необходи­мость в защите, реагирую­щей на понижение напряже­ния при к. з. отпадает. Поэтому, как правило, при­меняется более простая одно­фазная схема (рис. 18-13).

Существенным недостат­ком защиты минимального

напряжения является возможность ее неправильной работы в случае обрыва цепей напряжения, чаще всего возникающего при перегорании предохранителей в этих цепях. Поэтому защита по схеме рис. 18-13 и 18-15 применима лишь для неответственных электродвигателей.

Во избежание ложного отключения электродвигателей при обрыве цепи напряжения в ответственных установ­ках применяются схемы с двумя комплектами реле напряжения, включенными на разные трансформаторы напряжения (рис. 18-16) или разные линейные напряжения одного и того же трансфор­матора напряжения (рис. 18-17).

 

Контакты реле обоих комплектов соединяются последовательно. Поэтому при нарушении цепи, питающей один комплект реле, защита не может подать импульс на отключение двигателей.

В случае же исчезновения питающего напряжения защита приходит в действие. В схеме, приведенной на рис. 18-17, дей­ствие защиты возможно только при полном исчезновении пер­вичного напряжения или трех­фазном коротком замыкании в сети.

Схема с питанием реле от разных трансформаторов на­пряжения (рис. 18-16) более надежна, поскольку одновре­менное повреждение цепей двух разных трансформаторов на­пряжения практически исклю­чено. При включении реле на разные фазы одного трансфор­матора напряжения имеется возможность одновременного снижения напряжения на обоих реле при обрыве средней фазы цепей напряжения, к которой присоединены оба реле (рис.  18-17).

Для уменьшения вероятности такого обрыва в средней фазе вторичной цепи предохранитель не устанавливается. Кроме того, опасность неправильного действия защиты по схеме на рис. 18-17 при обрыве одного провода с высокой или низкой стороны трансформатора напряжения устраняется выбором на­пряжения срабатывания реле защиты меньше 50% номинального напряжения.

Для экономии аппаратуры защита минимального напряже­ ния часто выполняется в виде групповой защиты, т. е. действую­щей сразу на группу электродвигателей.

При необходимости отключать от одной защиты минимального напряжения несколько электродвигателей с разными выдерж­ками времени в схеме предусматривается соответствующее коли­чество реле времени.

Например, с первой выдержкой времени 0,5—0,7 с отклю­чается группа электродвигателей для обеспечения самозапуска секции, со второй выдержкой времени порядка 6—10 с защита действует на выключатели электродвигателей, отключение кото­рых необходимо по условиям технологии производства, техники безопасности или для запуска АВР двигателей.

Напряжение срабатывания з а щ и т ы м и нимального напряжения выбирается таким, чтобы обеспечивался самозапуск ответственных электродвигателей. Это напряжение определяется путем расчетов или на основании специальных испытаний.

Как указывалось, самозапуск электродвигателей, как пра­вило, обеспечивается при напряжении на шинах порядка 55% Uном. Поэтому напряжение срабатывания защиты должно иметь величину порядка 60—70% Uном.

Выдержка времени защиты минималь­ного напряжения определяется ее назначением:

а) Выдержка времени защиты, предназначенной для облегче­ния самозапуска ответственных электродвигателей, в целях убыстрения и повышения эффективности самозапуска принимается минимальной и отстраивается только от времени действия мгновенных защит электродвигателей:

б) Выдержка времени защиты, предназначенной для отключения двигателей по условиям технологии производства и техники безопасности, принимается достаточно большой, с тем, чтобы отключение двигателей происходило только при длительной посадке напряжения или его исчезновении:

 


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 298; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!