Розрахунок струмового захисту електродвигуна

В даній роботі виконати дослідження захисту електродвигуна від надмірних струмів КЗ за допомогою СВ та захисту від перенавантаження.

Перш за все вибирають трансформатори струму, а потім визнача­ють очікуваний струм спрацювання вимірювальних реле захисту.

Приймаємо поширену двофазну двох релейну схему СВ (ТА1-КА1; ТАЗ-КАЗ), та однофазну одно релейну (ТА2-КА2) схему захисту від перенавантаження на індукційних реле серії РТ-80 (рис. 1).

 

2.2.1 Вибір вимірювальних трансформаторів струму.

Трансформатори струму ТА1-ТАЗ вибираються за величиною ро­бочого (розрахункового струму) електроустановки (електродвигуна), що підлягає захисту

де І_1ном – номінальний струм первинної обмотки ТА, А;

І_р - розрахунковий струм електродвигуна.

, А;

де Р_ном.дв – номінальна потужність електродвшуна, кВг;

U_ном – номінальна напруга, кВ;

– номінальний коефіцієнт потужності та ККД.

Коефіцієнт трансформації трансформаторів ТА

Де І_2ном = 5 А – номінальний струм вторинної обмотки трансфор­маторів струмів РЗ.

 

2.2.2. Визначення параметрів спрацьовування захисту електродви­гуна.

2.2.2.1. Розрахунок струмової відсічки.

Струмова відсічка захисту електродвигуна від КЗ відстроюється від зовнішнього максимального струму КЗ І_{К.зовн.м}. Таким струмом вважається пусковий номінальний струм двигуна, .

Струм спрацювання захисту СВ:

де К_н – коефіцієнт надійності (запасу), величина якого приймаєть­ся: для реле РТ-80 і для реле РТ-40. Коефіцієнт чутливості струмової відсічки повинен бути , де – струм двофазного КЗ на вводі двигуна, А. Струм спрацювання реле І_ср за величиною якого встановлюють уставку спрацюван­ня контактного реле , A, де К_сх – коефіцієнт схеми з'єднання, величина якого для прийнятої схеми . Отже струм І_cр – це струм в котушці вимірюваного реле при якому спрацьо­вує відсічка .

За розрахунковою величиною струму спрацювання І_ср вибираєть­ся реле, в діапазоні регулювання уставок струму спрацювання якого знаходиться відповідна величина уставки І_у (для РТ-40 ). В ін­дукційних реле серії РТ-80 уставки фіксовані, тому за величину уставки відсічки приймається ближча більша величина за розрахункову І_ср.

 

2.2.2.2. Розрахунок захисту електродвигуна від перенавантаження

Перенавантаження електродвигуна виникає в результаті техноло­гічного перенавантаження механізму. Внаслідок цього зростає струм навантаження електродвигуна і температура перегріву його обмоток статора. При певних значеннях струму та терміну його дії електродви­гун може вийти з ладу.

Для захисту електродвигунів високої напруги застосовують індук­ційні реле серії РТ-80. В реле поєднано два елементи: індукційний і електромагнітний. Індукційний елемент, має, залежну характеристику часу спрацювання від стуму, а електромагнітний – незалежну. Для захисту від перенавантаження використовується індукційний вимірюва­льний елемент реле, термін спрацювання якого тим більше чим поточ­ний струм ближче до номінального. По мірі зростання струму до час спрацювання зменшується. У разі стрімкого зростання струму спрацьовує електромагнітний елемент, реле і без витримки часу подає команду на вимикання вимикача Q. Струм спрацювання захисту електродвигуна від перенавантаження:

,

де К_н – коефіцієнт надійності (запасу), ; К_п – коефіці­єнт повернення реле РТ-80, К_п=0,8, І_ном.дв – номінальний струм елект­родвигуна, А:

.

Струм спрацюван­ня реле захисту від перенавантаження: , де К_сх – коефіцієнт схеми, для одно фазної одно релейної схеми захисту, К_ТА – коефіцієнт транс­формації трансформатора струму, що прийнятий для установки.

За величиною струму спрацювання І_ср вибирають відповідне реле серії РТ-80 та уставку струму І_у його спрацювання, ближчу більшу за розрахункову величину І_ср. Уставку часу спрацювання реле вибирають з урахуванням терміну пуску електродвигуна ( с) та допус­тимого часу теплової дії очікуваного струму перенавантаження. Оскі­льки останній параметр змінний у часі, то похибка вибору уставки те­рміну спрацювання реле може бути недопустимою, а захист недоціль­ним. У таких випадках застосовують інші засоби захисту, наприклад температурно-струмові реле, захисна характеристика яких адекватна тепловій характеристиці електродвигуна.

 

2.3. Методика лабораторних досліджень струмового захисту елек­тродвигуна.

Блок-схема (мал. 2) лабораторного стенду дослідження відповідає реальній схемі захисту від перенавантаження (КА-3) та СЗ (КА1, КАЗ) на індукційних реле серії РТ-80. Головною метою дослідження с експе­риментальне визначення параметрів спрацювання вимірювальних реле струму обох захистів та параметрів спрацьовування цих захистів в ці­лому до вимикання електродвигуна, і погодження їх з розрахунковими параметрами зон дії відповідних захистів. В лабораторній роботі про­понується дослідити захисну характеристику одною з реле (РТ-81), побудувати його часово-струмову характеристику , а потім замикаючий його контакт КА увімкнути в коло живлення котушки проміжного реле KL принципової схеми стенду дослідження захисту і зняти часово – струмову характеристику обох захистів для одних і тих же кратностей струмів . Це буде повна захисна характеристика реле, в обмежено-залежній частині якої виконується захист від перенавантаження в межах коливання струму від І_ном до , а в незалежній частині струмова відсічка захисту від струмів КЗ.

Дослідження виконують методом вторинного струму. Ідея методу полягає в тому, що в котушку вимірювального реле подають в заданих межах струми пропорційні очікуваним струмам в первинній обмотці трансформаторів струму ТА1-ТАЗ, що адекватно відображає процес вимикання високовольтного вимикача Q у разі КЗ або підвищення струму внаслідок перенавантаження електродвигуна.

В якості джерела живлення імітатора очікуваних вторинних стру­мів використовується електроустановка ЭУ-5000, що складається з блоку регулювання ФР-3000 та блоку потужності ФМ-5000. Установка живиться від мережі змінного струму 220/380 В і дозволяє регулювати струм синусоїдальної форми живлення вимірювальних реле струмових захистів в широких межах від нуля до 50-200 А, що в повній мірі пере­криває діапазон очікуваних струмів. Напруга регульованих кіл струму не більше як 1В, що забезпечує безпечність налагодження схем захисту в мережах ВН.

Для проведення досліджень релейного захисту пропонується гнуч­ка блок-схема лабораторного стенду. Стенд набирається з окремих па­нелей. Наприклад для СВ це буде:

- панель вимикача Q високої напруги з електромагнітним приво­дом. На цій же панелі змонтовані функціональні елементи, що забезпе­чують фізичний процес вимикання вимикача Q релейним захистом та сигналізацію. Кола живлення і керування цих елементів виведені піл затискачі, а саме: затискачі котушки. YАТ – електромагніту вимикан­ня вимикача Q; затискачі для приєднання замикаючого контакту про­міжного реле з метою створення кола живлення котушки електромаг­ніту вимикання YАТ; Q – затискачі допоміжного (блокуючого) контакта високовольтного вимикача Q для запуску електросекундоміра. Аналогічно імітується і схема захисту від перевантаження двигуна: HLR – лампа зеленого світла сигналізації "Q – вимкнений" та HLR – червоного світла "Q – увімкнений". На панелі виконані необхідні з'єднання з шинками живлення ШЖ і залишається лише подати на них натрузку 220 В від лабораторного щитка.

Вимикач напруги Q моделюється звичайним електромагнітним ре­ле напруги (220 В, 50 Гц); панель реле KL та KH представлена проміж­ним реле РП-25 та вказівним РУ-21. Контакти і котушки реле з'єднані з відповідними затискачами; панель вимірювальних реле струму КА1-КАЗ з метою скорочення обсягів досліджень представлена одним вимі­рювальним індукційним реле РТ-81/1, яке використовується в оботі як схеми захисту від перенавантаження двигуна так і СВ – від кз.

Схеми з'єднань комплекте ЭУ-5000 з елементами стенда дослі­дження показані на рис.2.