Какая защита применяется на мощных двигателях от междуфазных КЗ?
Группа: 19ТЭ-1В
Ильиных Александр Викторович
Релейная защита от Четверга (11.11.21г), 1 пара.
Задание
1. Почему витковые замыкания в обмотке статора опасны для двигателей?
2. Почему длительная перегрузка асинхронного двигателя является нежелательной?
3. В чем заключается ресинхронизация синхронных двигателей?
4. Какая защита применяется на мощных двигателей от междуфазных КЗ?
5. Чем защита синхронных двигателей отличается от защиты асинхронных двигателей?
6. Как устроена температурная защита двигателей?
7. В чем заключается особенности защиты шин?
Ответы:
Почему витковые замыкания в обмотке статора опасны для двигателей?
Большинство повреждений статора приходится на электрический пробой изоляции обмотки, возникающий при работе двигателя или при проведении профилактических испытаний повышенным напряжением во время ремонта.
Проводимые в процессе эксплуатации профилактические испытания корпусной изоляции обмотки статора позволяют судить о ее состоянии и степени надежности и при необходимости принимать меры. Испытания витковой изоляции не проводятся, и ремонтный персонал не имеет данных о ее состоянии. Этим объясняется значительное количество витковых замыканий. Образовавшееся витковое замыкание приводит к сильному местному нагреву и как следствие к тепловому пробою корпусной изоляции. Другие причины, приводящие к снижению уровня изоляции: коммутационные перенапряжения, нагрев и температурные деформации, воздействие влаги и масла, динамические воздействия и вибрационное старение изоляции.
|
|
|
Коммутационные перенапряжения возникают при включениях и отключениях электродвигателей и при неодновременности замыкания всех трех фаз масляного выключателя. При питании двигателя кабелем возрастает электрическая емкость цепи электродвигатель — кабель, что способствует большим амплитудам напряжений при переходных процессах. Это приводит к тому, что на витковую изоляцию воздействует напряжение, во много раз большее, чем при нормальном режиме.
Почему длительная перегрузка асинхронного двигателя является нежелательной?
Токовые перегрузки электродвигателей – основная причина их выхода из строя. Чаще всего они приводят к перегреву изоляции, что ускоряет ее разрушение. На температуру нагрева обмоток движка влияют:
- окружающая среда;
- теплотехнические характеристики мотора (теплопотеря и теплоемкость).
Вырабатываемое двигателем тепло частично расходуется на нагрев обмоток, остаток тепла выделяется во внешнюю среду. При незначительной разнице температур окружающей среды и мотора и большом объеме производимой энергии основную ее часть поглощает обмотка, сталь ротора и статора, корпус агрегата и другие его узлы. Это приводит к ускоренному росту температуры изоляции. Чем больше нагрев – тем больше теплоотдача, поэтому оптимальное соотношение температур устанавливается в момент, когда количество выделяемого тепла примерно равно количеству тепла, поглощаемого внешней средой.
|
|
|
Поскольку требуется достаточно большое время на то, чтобы ротор и статор нагрелись до предельной температуры, повышение тока, превосходящее допустимое значение, приводит к возникновению аварийной ситуации не сразу. Исходя из этого, защита рассчитывается таким образом, чтобы она не реагировала на малейшее превышение тока, а отключала двигатель только в случае опасности скорого износа изоляции.
На нагрев изоляции в большой степени влияют такие параметры, как длительности и величина протекания токов больше номинального значения, зависящие от характера технологических процессов.
В чем заключается ресинхронизация синхронных двигателей?
Асинхронный режим для большинства синхронных машин не представляет опасности, но возникает опасность возникновения нарушения устойчивости остальной части системы, в которой мощный генератор работает асинхронно. В этом режиме генератор обычно потребляет из системы значительную реактивную мощность. Это приводит к увеличению тока статора. Поскольку предельная величина тока статора ограничена, предельная активная мощность генератора также ограничивается 50...70 % номинальной мощности, а у крупных турбогенераторов - 30...50 %. Это приводит к дефициту активной мощности в системе, что является существенным недостатком асинхронного режима.
|
|
|
Возможность работы в асинхронном режиме и ее длительность ограничены опасностью повреждений самого генератора. Турбогенератору разрешается работать в асинхронном режиме 15...30 минут, длительность работы гидрогенератора более кратковременна и составляет несколько минут.
Восстановление нормальной работы возможно без отключения от сети выпавшего из синхронизма генератора. Можно оставить его на некоторое время в асинхронном режиме, а затем заставить снова войти в синхронизм, осуществив ресинхронизацию.
Два условия успешной ресинхронизации:
1. Если скольжение, с которым работает генератор в асинхронном режиме, станет равным нулю, то скорость вращения генератора станет синхронной. Это условие необходимое, но недостаточное для втягивания генератора в синхронизм.
|
|
|
2. Синхронный момент должен быть больше момента турбины Мс > Мт.
Рис.22. Ресинхронизация синхронного генератора
При таком соотношении моментов и S = 0 на вал генератора действует тормозной избыточный момент (рис.22), который вызывает уменьшение угла d. Ротор генератора начинает движение в сторону его уменьшения, площадь торможения аbс уравновешивается площадью ускорения cde, происходят затухающие колебания около точки с.
Если второе условие Мс > Мтне выполняется, то ресинхронизация будет неуспешной, угол продолжит возрастать, а генератор останется в асинхронном режиме. Избежать выпадения из синхронизма можно, регулируя надлежащим образом ток возбуждения.
Процесс ресинхронизации может быть рассчитан методом последовательных интервалов с учетом характеристик турбин и их регуляторов скорости.
Восстановление синхронного режима работы синхронных двигателей производится для ответственных механизмов, сохранение которых в работе необходимо по условиям техники безопасности или технологии производства. Один из способов восстановления синхронного режима: отключение двигателя и повторный его автоматический пуск. При сохранении возбуждения двигателя важное значение имеет его синхронное включение. При несовпадении по фазе векторов напряжений синхронизируемого двигателя и сети возникает ударный ток включения, который приближенно может быть определен как
где DЕ" - геометрическая разность между ЭДС двигателя Е"q и напряжением сети; х”M , хс - сопротивление двигателя и системы.
При d = p ударный ток имеет наибольшее значение и может вызвать повреждение обмоток двигателя при его включении.
Какая защита применяется на мощных двигателях от междуфазных КЗ?
Для защиты от многофазных КЗ электродвигателей мощностью до 5000 кВт обычно используется максимальная токовая отсечка. Наиболее просто токовую отсечку можно выполнить с реле прямого действия, встроенными в привод выключателя. С реле косвенною действия применяется одна из двух схем соединения ТТ и реле, приведенных на рис. 6.2 и 6.3. Отсечка выполняется с независимыми токовыми реле. Использование токовых реле с зависимой характеристикой (рис. 6 3) позволяет обеспечить с помощью одних и тех же реле защиту от КЗ и перегрузки. Ток срабатывания отсечки выбирается -по следующему выражению:
где kсх — коэффициент схемы, равный 1 для схемы на рис. 6.3 и v3 для схемы на рис. 6.2; I пуск —пусковой ток электродвигателя.
Если ток срабатывания реле отстроен от пускового тока, отсечка, как правило, надежно отстроена и от. тока, который электродвигатель посылает в сечь при внешнем КЗ.
Зная номинальный ток электродвигателя Iном и кратность пускового тока kп, указываемую в каталогах, можно подсчитать пусковой ток по следующему выражению:
Рис. 6.2 Схема защиты электродвигателя токовой отсечкой с одним токовым реле мгновенного действия: а — цепи тока, б — цепи оперативного постоянного тока
Как видно по осциллограмме, приведенной на рис. 6.4, на которой показан пусковой ток электродвигателя питательного насоса, в первый момент пуска появляется кратковременный пик намагничивающего тока, превышающий пусковой ток электродвигателя. Для отстройки от этого пика ток срабатывания отсечки выбирается с учетом коэффициента надежности: kн=1,8 для реле типа РТ-40, действующих через промежуточное реле; kн = 2 для реле типов ИТ-82, ИТ-84 (РТ-82, РТ-84), а также для реле прямого действия.
Рис. 6.3. Схема защиты электродвигателя от коротких замыканий и перегрузки с двумя реле типа РТ-84:
а— цепи тока, б — цепи оперативного постоянного тока.
Рис. 6 4. Осциллограмма пускового тока электродвигателя.
Токовую отсечку электродвигателей мощностью до 2000 кВт следует выполнять, как правило, по наиболее простой и дешевой однорелейной схеме (см. рис. 6.2). Однако недостатком этой схемы является более низкая чувствительность по сравнению с отсечкой, выполненной по схеме на рис. 6.3, к двухфазным КЗ между одной из фаз, на которых установлен ТТ, и фазой без ТТ. Это имеет место, так как ток срабатывания отсечки, выполненной по однорелейной схеме, согласно (6.1) в vЗ раз больше, чем в двухрелейной схеме.
Поэтому на электродвигателях мощностью 2000—5000 кВт токовая отсечка для повышения чувствительности выполняется двухрелейной. Двухрелейную схему отсечки следует также применять на электродвигателях мощностью до 2000 кВт, если коэффициент чувствительности однорелейной схемы при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя меньше двух.
На электродвигателях мощностью 5000 кВт и более устанавливается продольная дифференциальная защита, обеспечивающая более высокую чувствительность к КЗ на выводах и в обмотках электродвигателей. Эта защита выполняется в двухфазном или в трехфазном исполнении с реле типа РНТ-565 (аналогично защите генераторов). Ток срабатывания рекомендуется принимать 2Iном.
Поскольку защита в двухфазном исполнении не реагирует на двойные замыкания на землю, одно из которых возникает в обмотке электродвигателя на фазе В, в которой отсутствует ТТ, дополнительно устанавливается специальная защита от двойных замыканий без выдержки времени.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 72; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!