Защита двигателей от замыкания на землю

Тема 10. Защита электродвигателей

Лекция 21

Содержание лекции

Защита двигателей от замыкания на землю

Защита двигателей от минимального напряжения

Защита электродвигателей напряжением до 1000 В.

4.Специальные выносные защиты двигателей 0,4 кВ.

5. Защиты, применяемые на синхронных двигателях.

6. Зарубежные защиты двигателей

 

Защита двигателей от замыкания на землю

В соответствии с ПУЭ РЗ от замыканий на землю в обмотке статора с действием на отключение устанавливается на электродвигателях мощностью 2000 кВт и более при токах замыкания на землю более 5 А, а на электродвигателях меньшей мощности – при токах замыкания на землю более 10 А. В эксплуатации, однако, при токах замыкания на землю более 5 А, РЗ от замыканий на землю часто устанавливают на электродвигателях любой мощности, что способствует ограничению их повреждений при замыканиях на землю. В отечественной практике считается, что ток менее 5А не приводит к повреждению стали шихтованного магнитопровода статора и ремонт двигателя в этом случае не вызовет существенных затрат. В отношении конкретного значения опасного тока замыкания на землю в мировой практике нет единого мнения. По одним данным этот ток не должен превышать 2… 2,5 А, по другим – 10 А.

Защита от замыканий на землю реагирует на суммарный емкостный ток сети, гальванически связанной с двигателем и выполняется с помощью одного токового реле, которое подключается к ТТ нулевой последовательности (ТТНП), установленному на кабеле, питающем двигатель. Применяются ТТНП типов ТЗ, ТЗЛ, ТЗЛМ и др.

В случае, когда питание электродвигателя осуществляется по нескольким параллельным кабелям (двум-четырем), вторичные обмотки ТТНП, надетые на каждый из них, соединяются последовательно или параллельно.

На электродвигателях большой мощности, для питания которых прокладывается больше четырех кабелей, РЗ от замыканий на землю выполняется с одним общим ТТНП типа ТНПШ с подмагничиванием.

Ток срабатывания РЗ:

(21.1)

где I_С – собственный емкостный ток электродвигателя и питающей его кабельной линии;

k_отс – коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,2…1,3;

k_б – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока электродвигателя при внешних перемежающихся замыканиях на землю. Для РЗ, действующей без выдержки времени, значение этого коэффициента принимается равным 3…4. Для цифровых реле k_б = 2. Для повышения чувствительности РЗ допускается принимать уменьшенное значение k_отс k_б = 1,5…2. Защита при этом выполняется с выдержкой времени 1…2 с.

Коэффициент чувствительности защиты определяется как отношение суммарного емкостного тока сети к току срабатывания защиты (21.1) и должен составлять не менее 1,25.

Поскольку мощность ТТНП (типов ТЗ, ТЗР и др.) невелика, для обеспечения максимальной чувствительности РЗ от замыканий на землю к каждому типу ТТНП необходимо подбирать токовое реле на определенный ток срабатывания, имеющее соответствующее сопротивление обмотки (реле РТЗ-51, РТЗ-50, РТ-40/0,2). В составе цифровых защит имеется специальный промежуточный трансформатор, к которому подключается ТТНП для защиты от замыканий на землю. Подобные вводы имеются в устройствах защиты серии MiCOM Р120, Р200, применяемых для защиты двигателей.

 

Рис. 21.1. Схема защиты от замыканий на землю в сети собственных нужд 6,3 кВ а – защита двигателя от замыканий на землю; б – схема подключения дополнительного трансформатора с заземляющими резисторами

 

В целях уменьшения перенапряжений при замыканиях на землю в сети собственных нужд (СН) энергоблоков ТЭС и АЭС большой мощности, а также повышения чувствительности и селективности действия РЗ электродвигателей 6 кВ и трансформаторов СН 6,3/0,1 кВ, эти сети могут работать с нейтралью, заземленной через резистор. Для этого на каждой секции блочных СН 6,3 кВ устанавливается дополнительный заземляющий трансформатор (ДТ), например типа ТСЗК-63, со схемой соединения обмоток звезда с заземленной нейтралью - треугольник. В нейтраль ДТ включаются параллельно два высоковольтных заземляющих резистора по 200 Ом каждый, изготовленные из специального электротехнического бетона (бетела) (рис.21.1, б). При этом, в случае однофазного замыкания на землю в двигателе по его цепи будет протекать активный ток 3 I ₀около 40А, достаточный для надежного действия защиты и допустимый по условию ограничения повреждения в двигателе от тока замыкания на землю. Одновременно по цепям неповрежденных элементов, присоединенных к тем же шинам, будут протекать только емкостные токи нулевой последовательности, от которых защиты рассматриваемых присоединений могут быть легко отстроены. Наличие заземляющих резисторов резко снижает вероятность перехода однофазных замыканий на землю в двухфазные и двойные КЗ, так как перенапряжения на неповрежденных фазах не будут превышать при этом значения линейного напряжения.

Защита электродвигателя от замыканий на землю выполняется с помощью токового реле, подключенного к ТТНП и действует на отключение электродвигателя без выдержки времени. При отказе защиты от замыканий на землю или выключателя на поврежденном присоединении, или при замыкании К_з^{(1 )}на шинах секции имеется опасность повреждения заземляющих сопротивлений R в нейтрали дополнительного трансформатора ДТ (рис. 21.1, б). Для исключения этого на ДТ предусматривается защита нулевой последовательности (КА, КТ), действующая с выдержкой времени 0,6 с на отключение трансформатора (линии), питающего секцию 6 кВ.

Для электродвигателей механизмов карьеров, рудников, торфоразработок и других предприятий, где требуется по условиям безопасности незамедлительное отключение замыкания на землю даже при очень малых значениях тока в месте повреждения (0,3…0,5 А) рекомендуется применять более чувствительную направленную РЗ от замыканий на землю типа ЗЗП-1 или ЦР, имеющие данную функцию. Эта защита не требует отстройки от собственного емкостного тока двигателя и поэтому является более чувствительной.