Общие сведения о релейной защите электродвигателей

Тема 10. Защита электродвигателей

Лекция 20

Содержание лекции

1. Общие сведения о релейной защите электродвигателей.

Защита двигателей от междуфазных КЗ.

Защита электродвигателей от перегрузки.

Защита от перегрузки с тепловым реле.

Защита от перегрузки с токовыми реле.

Защита от перегрузки с тепловой характеристикой выдержки времени на цифровом реле.

Выбор уставок защиты от перегрузки на основе тепловой модели

Общие сведения о релейной защите электродвигателей

Согласно ПУЭ на двигателях напряжением выше 1000 В должны устанавливаться следующие устройства релейной защиты:

− защита от междуфазных КЗ;

− защита от замыканий на землю;

− защита от двойных замыканий на землю;

− защита от перегрузки;

– защита минимального напряжения.

Для синхронных двигателей дополнительно требуется защита от асинхронного режима.

Применяемые для этой цели виды защиты зависят от мощности электродвигателей:

В качестве защиты от междуфазных КЗ при мощности двигателей до 5000 кВт применяется токовая отсечка. Она может применяться и для двигателей большей мощности, не имеющих фазных выводов со стороны нейтрали двигателя. При двигателях большей мощности, а так же если токовая отсечка для двигателей меньшей мощности не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется дифференциальная защита.

В качестве защиты от замыканий на землю при токах замыкания более 5 А для двигателей мощностью более 2000 кВт и 10 А для двигателей меньшей мощности применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. На линиях, питающих двигатели передвижных механизмов, защита от замыканий на землю, по соображениям электробезопасности, должна действовать на отключение независимо от величины тока замыкания на землю.

В качестве защиты от двойных замыканий на землю применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. Она применяется в тех случаях, когда защита от замыканий на землю имеет выдержку времени. Ее применение обязательно, если защита от междуфазных КЗ выполняется в двух фазах.

Защита от перегрузки требуется для двигателей, подверженных перегрузке по технологическим причинам или с особо тяжелыми условиями пуска. Защита от перегрузки может действовать на разгрузку механизма по технологическим цепям или на сигнал – первая ступень и на отключение – вторая ступень. Выдержка времени защиты от перегрузки при токе, равном пусковому току двигателя, выполняется больше времени его пуска. Как правило, при таком выполнении защиты двигателя имеется значительный тепловой запас – обычные двигатели по температуре выдерживают не менее двух пусков подряд. Это дает возможность выполнить действие защиты от перегрузки на разгрузку механизма.

Существуют специальные защиты от перегрузки с зависимой характеристикой, совпадающей с тепловой характеристикой, которая определяет тепловое состояние двигателя и позволяет полнее использовать его перегрузочную способность. Параметры этой характеристики зависят от данных самого электродвигателя: системы охлаждения, допустимой температуры для изоляции двигателя, исходной температуры двигателя или помещения. Все эти данные учитывают специальные цифровые защиты двигателей (например: MiCOM Р220, P220, Р241, Sepam 2000, REF 540 и др.). Недостаток такого принципа заключается в том, что двигатель отключится только после нагрева до предельной температуры, поэтому она может действовать только на отключение.

Защита от асинхронного режима для синхронных двигателей (СД) может действовать по току перегрузки с независимой выдержкой времени. Для двигателей с ОКЗ более 1 может быть применена защита с зависимой характеристикой. В цифровом реле MiCOM Р241 имеется защита, действующая по величине cos φ, а в реле Sepam 2000 – по величине реактивной мощности. Эти защиты способны выявить отключение возбуждения и переход двигателя в асинхронный режим без возбуждения.

Режим асинхронного хода сопровождается перегрузкой двигателя и на него реагируют защиты от перегрузки. Простые токовые защиты могут срабатывать и возвращаться при колебаниях тока. Поэтому защиты от перегрузки в асинхронном режиме должны накапливать выдержку времени.

Для облегчения условий самозапуска, а также для предотвращения подачи несинхронного напряжения на возбужденные СД или заторможенные механизмы, двигатели должны быть оборудованы защитой минимального напряжения. Эта защита может быть либо индивидуальной, либо групповой (одна защита действует на отключение нескольких двигателей). В ряде случаев для ускорения подачи напряжения на шины автоматикой АПВ или АВР, СД могут быть дополнительно оборудованы защитой по понижению частоты, так как они способны длительно поддерживать напряжение на шинах. Цифровые защиты двигателя имеют в своем составе органы понижения напряжения и частоты.

Кроме перечисленных обязательных для двигателей функций защиты, специальные защиты для двигателей имеют дополнительные функции, использование которых улучшает условия эксплуатации двигателя, снижая вероятность повреждения и продлевая срок его службы. К ним относятся:

− защита от обрыва фазы;

− ограничение количества пусков;

− запрет пуска по времени прошедшего от предыдущего пуска;

− защита минимального тока или мощности;

− защита от затяжного пуска и заклинивания ротора.

Специальные устройства защиты двигателей могут работать не только с током и напряжением, но и с датчиками температуры.