Защита и автоматика асинхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ.

Для асинхронных ЭД напряжением выше 1 кВ предусматриваются устройства релейной защиты, действующие при многофазных КЗ на выводах и в обмотках статора; перегрузках, вызванных технологическими причинами и затянувшимся пуском или самозапуском; исчезновении или длительном снижении напряжения. В необходимых случаях должна устанавливаться защита от однофазных замыканий на землю. Эти защиты выполняются с помощью вторичных реле прямого действия или реле косвенного действия на оперативном переменном токе. Наряду с защитой ЭД снабжаются устройствами АПВ и АВР.

Защиты от многофазных КЗ. Применяются в этом случае плавкие предохранители, токовые отсечки без выдержки времени и продольные дифференциальные защиты.

Плавкие предохранители могут использоваться при подключении ЭД к сети через выключатель нагрузки. Подробно о конструкциях плавких предохранителей и условиях их выбора изложено в рекомендованных источниках [1, 11, 16]. Дополнительное условие выбора предохранителей к рассмотренным – это условие самозапуска оставшихся в работе двигателей: где сумма пусковых токов самозапускающихся ЭД, m – число самозапускающихся ЭД. Iн.вст ≥ Iпик/Кпер (Кпер = 1,6...3,75).

Токовая отсечка без выдержки времени устанавливается на ЭДмощностью Рн.д < 5000 кВт, причем для ЭД Рн.д < 2000 кВт она выполняется однорелейной, с включением реле на разность токов двух фаз. Если на ЭД мощностью Рн.д > 2000 отсутствует защита от однофазных замыканий на землю, то их отключение при двойных замыканиях на землю осуществляется токовой отсечкой. В таком случае она выполняется трехфазной трехрелейной.

Схемы токовых отсечек ЭД мощностью Рн.д < 2000 кВт. В схемах «а» и «б» (см. рис. 7.1) реле тока КА прямого действия и реле с переключающим контактом, дешунтирующим электромагнит отключения YAT. Применение насыщающегося трансформатора тока TLA в третьей схеме и промежуточного реле KL в последней схеме необходимо для уменьшения нагрузки на контакты реле тока. Ток срабатывания токовой отсечки выбирается с учетом отстройки от максимального пускового тока: где Котс – коэффициент отстройки, Котс = 1,8 – для реле типа РТ–80, Котс = 1,4 – для реле типа РТ–40, Кпуск – кратность пускового тока, значение которого приводится в каталогах.

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном КЗ на выводах ЭД в минимальном режиме работы системы: где Iкз.min – минимальное значение тока двухфазного КЗ на выводах ЭД.

Продольная дифференциальная защита устанавливается на ЭД мощностью Р _н.д > 5000 кВт и меньше, начиная с 3500 кВт, если токовая отсечка оказывается недостаточно чувствительной. Защита выполняется двухфазной двухрелейной. В трехфазном исполнении она рекомендуется, если ЭД мощностью Р _н.д ≥ 5000 кВт не имеют быстродействующей защиты от замыкания на землю.

Схемы дифференциальной защиты ЭД выполняются аналогично схемам дифференциальной защиты генератора, в частности в виде двухфазной двухрелейной (см. рис. 7.2) и трехфазной трехрелейной (см. рис. 7.3). Первый вид защиты допускается при мощности ЭД до 30 МВт при наличии защиты от двойных замыканий на землю. По схеме рис.

7.2 для выполнения защиты используются трансформаторы тока ТА 11, ТА 12, установленные со стороны шинных выводов и ТА П1, и ТА П2 со стороны нейтрали. Верхние ТА располагают у выключателя и в зону защиты входит не только обмотка статора, но и соединение от выключателя со статором. В схемах защит используют различные реле: реле прямого действия типа РТМ, реле КА 1 и КА 2 косвенного действия типа РТ –40 (см. рис. 7.2), реле с промежуточным насыщающимся трансформатором тока (реле КАТ типа РНТ –565, см. рис. 7.3), реле типа ДЗТ–11.

Защита от замыканий на землю в обмотке статора. Она предусматривается на ЭД соответствующей мощности при I _з ≥ 5 А, а при I _з < 5 А – желательна. Реле защиты подключается к однотрансформаторному фильтру тока нулевой последовательности. Если число кабелей, соединяющих РУ с ЭД, больше трех, то используются ТА нулевой последовательности с подмагничиванием переменным током, см. раздел 1.4 и [7, 13, 22]. Первичный ток срабатывания защиты, выполненной на трансформаторах нулевой последовательности без подмагничивания, выбирается из условия отстройки защиты от броска емкостного тока при внешних замыканиях на землю I _c.з ≥ К _отс ⋅ К _бр ⋅ I _с, где К_отс = 1,3; К _бр = 2,5...3,0 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока; I _c – собственный емкостный ток присоединения.

Защита от перегрузки выполняется на ЭД, подверженных перегрузке по технологическим причинам, а также на ЭД с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска длительностью 20 с и более. Перегрузка является симметричным режимом, поэтому защита от нее выполняется одним реле, включенным в любую фазу ЭД [17]. Реле не должно срабатывать в нормальном режиме работы ЭД

Защита от потери питания устанавливается для предотвращения повреждения электродвигателей, затормозившихся в результате кратковременного или длительного снижения напряжения, при восстановлении питания, а также для обеспечения требований техники безопасности и условий технологического процесса. Защита выполняется групповой для каждой секции шин.

В зависимости от требований по быстродействию и от соотношения числа синхронных и асинхронных электродвигателей, присоединенных к одной секции шин, защиты подразделяются на две группы:

– защита минимального напряжения;

– защита минимального напряжения и минимальной частоты с блокировкой по направлению мощности.

Для правильного выбора типа защиты от потери питания все электродвигатели целесообразно разделить на две группы по степени ответственности каждого механизма, проанализировать режимы, приводящие к снижению или перерыву питания, оценить возможность самозапуска.

Защита минимального напряжения выполняется двухступенчатой. Первая ступень предназначена для облегчения самозапуска ответственных ЭД, она отключает ЭД неответственных механизмов. Напряжение первой ступени устанавливается на уровне Uн, а вы-держка времени принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующей защиты от многофазных КЗ: 0,5…1,5с.

Вторая ступень защиты отключает часть электродвигателей ответственных механизмов, самозапуск которых недопустим по условиям техники безопасности или из-за особенностей технологического процесса. Напряжение срабатывания второй ступени не превышает 0,5U, а выдержка времени принимается 10…15с. Схемы защит минимального напряжения выполняются таким образом, чтобы исключить ее ложное действие при нарушениях во вторичных цепях трансформаторов напряжения.

Наиболее простая однорелейная схема защиты – применяется только при использовании реле прямого действия РНВ.