Что такое релейная защита двигателя

Максимальная токовая защита

Максима́льная то́ковая защи́та (МТЗ) — вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи. Данный вид защиты применяется практически повсеместно и является наиболее распространённым в электрических сетях.

Содержание

• 1 Принцип действия
• 2 Разновидности максимально-токовых защит
  • 2.1 МТЗ с независимой от тока выдержкой времени
  • 2.2 МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени
  • 2.3 МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени
  • 2.4 МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения
• 3 Задание уставок
• 4 Реализация
• 5 Литература

Принцип действия [ править | править код ]

Принцип действия МТЗ аналогичен принципу действия токовой отсечки. В случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Однако, если токовая отсечка действует мгновенно, то максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемого выдержкой времени. Выдержка времени зависит от того, где располагается защищаемый участок. Наименьшая выдержка времени устанавливается на наиболее удалённом от источника участке. МТЗ соседнего (более близкого к источнику энергии) участка действует с большей выдержкой времени, отличающейся на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности определяется временем действия защиты. В случае короткого замыкания на участке срабатывает его защита. Если по каким-то причинам защита не сработала, то через определённое время (равное ступени селективности) после начала короткого замыкания сработает МТЗ более близкого к источнику участка и отключит как повреждённый,так и свой участок. По этой причине важно, чтобы ступень селективности была больше времени срабатывания защиты, иначе защита смежного участка отключит как повреждённый, так и рабочий участок до того, как собственная защита повреждённого участка успеет сработать. Однако важно так же сделать ступень селективности достаточно небольшой, чтобы защита успела сработать до того, как ток короткого замыкания нанесёт серьёзный ущерб электрической сети.

Уставку (или величину тока, при которой срабатывает защита) выбирают, исходя из наименьшего значения тока короткого замыкания в защищаемой сети (при разных повреждениях токи короткого замыкания отличаются). Однако при выборе уставки следует так же учитывать характер работы защищаемой сети. Например, при самозапуске электродвигателей после перерыва питания, значение силы тока в сети может быть выше номинального, и защита не должна его отключать.

Разновидности максимально-токовых защит [ править | править код ]

Максимально-токовые защиты по виду время-токовой характеристики подразделяются:

• МТЗ с независимой от тока выдержкой временем
• МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени
• МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Применяются также комбинированный вид защиты МТЗ — максимально-токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени [ править | править код ]

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени имеет во всём рабочем диапазоне величину выдержки времени, независимую от тока (время-токовая характеристика в виде прямой, отстоящей от оси абсцисс на величину времени выдержки t_сраб; при токе, равном и меньшем тока срабатывания время-токовая характеристика скачкообразно становится равной нулю).

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени [ править | править код ]

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени имеет нелинейную обратную зависимость выдержки времени от тока (обычно время-токовая характеристика близка к гиперболе, как к кривой постоянной мощности). Применение МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени позволяет учитывать перегрузочную способность оборудования и осуществлять т. н. «защиту от перегрузки».

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени [ править | править код ]

Характеристика МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени состоит из двух частей, в первой части зависимость времени от тока гиперболическая, вторая часть — независимая (или почти независимая) время-токовая характеристика — состоит из плавно сопряжённых гиперболы и прямой. Переход из независимой в зависимую часть характеристики может происходить при малых кратностях от тока срабатывания (150 %) — т. н. «крутая» характеристика, и при больших кратностях (300–400 %) — т. н. «пологая» характеристика (обычно МТЗ с «пологой» характеристикой применяются для защиты двигателей большой мощности для лучшей отстройки от пусковых токов).

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения [ править | править код ]

Для улучшения чувствительности МТЗ и отстройки её от токов нагрузки применяется ещё одна разновидность МТЗ — максимальная токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения (комбинация МТЗ и защиты минимального напряжения). Такая защита будет действовать только при повышении тока, большем или равном току уставки, сопровождающееся уменьшением напряжения в сети ниже напряжения уставки. При пуске двигателей ток в сети резко возрастает, что может привести к ложному срабатыванию защит. Для этого устанавливается реле минимального напряжения, которое не дает защитам отработать, т. к. напряжение в сети остается прежним, то и защиты соответственно не реагируют на резкое увеличение тока.

Задание уставок [ править | править код ]

При задании уставок МТЗ задаются параметры тока срабатывания, выдержки времени и напряжения срабатывания (для МТЗ с блокировкой по напряжению). Для МТЗ с независимой выдержкой времени срабатывания от тока эти параметры очевидны. Для защит с зависимой и ограниченно-зависимой время-токовой характеристикой эти параметры требуют дополнительных пояснений. Для таких типов МТЗ вводится понятие тока срабатывания, как тока при котором реле находится на границе срабатывания, а время задаётся для независимой части характеристики (для ограниченно-зависимой время-токовой характеристики); иногда время задаётся при токе, равном шестикратному току номинального (например в автоматических выключателях с полупроводниковым расцепителем серий А-37, «Электрон»).

Реализация [ править | править код ]

Традиционно МТЗ реализуются на базе электромеханических токовых реле и реле времени; иногда функция пускового органа и органа выдержки времени может быть совмещена (например в индукционных токовых реле серии РТ-80). В 1970-х годах появились реализации МТЗ на базе полупроводниковых элементов (например в некоторых моделях отечественных автоматических выключателей серий А37, ВА, «Электрон»). В настоящее время имеется тенденция реализации МТЗ на базе микропроцессоров, которые обычно помимо МТЗ выполняют также несколько функций релейной защиты и автоматики: АЧР, АПВ, АВР, дифзащиты и др.

Электрический двигатель: комплексная релейная защита

Главная страница » Электрический двигатель: комплексная релейная защита

Практически нет в эксплуатации техники, где не использовался бы электрический двигатель. Этот вид электромеханических приводов самой разной конфигурации применяется повсеместно. С конструктивной точки зрения, электромотор – оборудование несложное, вполне понятное и простое. Однако работа электродвигателя сопровождается значительными нагрузками разного характера. Именно поэтому на практике применяются реле защиты двигателя, функциональность которых также носит разносторонний характер. Степень эффективности, на которую рассчитана защита электрического двигателя, как правило, определяется схемными решениями внедрения реле и датчиков контроля.

Схема комплексной защиты двигателя с электропитанием

Существуют различные типы защитных реле, предназначенных исключить сбои двигателя при работе. Этими реле определяется рабочие состояние мотора, выходящее за рамки нормы, что в конечном итоге приводит к срабатыванию автоматического выключателя.

Комплексная защита двигателя обеспечивает контроль:

• нарушений в обмотках и связанных цепях;
• чрезмерной перегрузки и короткого замыкания;
• дисбаланса трёхфазного и однофазного напряжения;
• изменения порядка чередования фаз и коммутационных напряжений.

Основная характеристика защитных реле двигателя — это зависимость уменьшения времени срабатывания от увеличения магнитуды тока повреждения.

Устройства из серии приборов, гарантирующих целостность моторов при работе электрических двигателей в тяжелых эксплуатационных условиях

Рассмотрим различные варианты защиты, применяемые к традиционным электрическим двигателям, находящимся в эксплуатации.

Перечень применяемых защит и предназначение каждой

Список часто применяемых защитных решений состоит из шести реализуемых функций:

1. Перегрузка по току.
2. Перегрев статорных обмоток.
3. Перегрев ротора.
4. Пониженное напряжение.
5. Дисбаланс и пофазный сбой.
6. Реверс фаз.

Прежде чем подробнее рассмотреть отмеченные схемы защиты, логичным видится разделить двигатели на две группы эксплуатационного статуса – значимые и малозначимые.

Перегрузка электродвигателя по току обмотки статора

Это основной функционал защиты, направленный на предотвращение короткого замыкания обмоток статора. Здесь предохранители и элементы прямого действия используются для защиты статорных обмоток двигателя.

Применительно к малозначимым сервисным моторам, для автоматического отключения используется мгновенное реле с обратно-зависимым временем реагирования на фазные перегрузки по току.

Схема защиты двигателя от перегрузки по току и замыканий на землю: 1, 2, 3 — трансформаторы тока; 4, 5, 6 — устройства отсечки по току; Ф1, Ф2, Ф3 — линейные фазы; 7 — земля

Реле чередования фаз обычно настраиваются на 3,5-4 кратное превышение рабочего тока двигателя, с учётом достаточной задержки по времени, чтобы исключить срабатывание в моменты запуска мотора.

Для сервисных двигателей высокой значимости реле тока с обратно-зависимым временем срабатывания, как правило, не используются. Причиной тому является задействованный автоматический выключатель непосредственно в цепи двигателя.

Перегрев статорных обмоток электромотора при эксплуатации

Критичное состояние, в основном обусловленное непрерывной перегрузкой, торможением ротора или дисбалансом тока статора. Для полной защиты, в данном случае, трёхфазный двигатель необходимо оснастить элементами контроля перегрузки на каждой фазе.

Здесь для защиты малозначимых сервисных двигателей обычно используется защита от перегрузки по току либо прямое срабатывание на отключение от источника питания в случае перегрузки.

Если номинальная мощность двигателя превышает 1000 кВт, вместо одиночного реле с резистивным датчиком температуры, как правило, используется реле обратно-зависимого времени срабатывания по току.

Термисторы предельной температуры для статора двигателя: 1 — залуженная часть проводника 7-10 мм; 2 — размер длины 510 — 530 мм; 3 — длина термистора 12 мм; 4 — диаметр термистора 3 мм; Дуговые соединения длиной 200 мм

Для значимых моторов автоматическое отключение применяют по желанию. В качестве главного защитника от перегрева статорных обмоток используется тепловое реле.

Фактор перегрева ротора (фазного)

Защита от перегрева ротора часто встречается в двигателях с раневым (фазным) ротором. Увеличение тока ротора отражается на токе статора, что требует включения защиты от превышения тока статора.

Настройка реле защиты статора по току в целом составляет величину, равную току полной нагрузки, увеличенному в 1,6 раза. Этого значения вполне достаточно, чтобы определить перегрев фазного ротора и включить блокировку.

Защита от пониженного напряжения

Электродвигатель потребляет чрезмерный ток при работе под напряжением ниже установленной нормы. Поэтому защита от недостатка напряжения или перенапряжения должна обеспечиваться датчиками перегрузки или чувствительными температурными элементами.

Чтобы избежать перегрева, двигатель необходимо обесточить на 40-50 минут даже в случае небольших перегрузок, превышающих 10 — 15% норматива.

Классический вариант термального контроля статорной обмотки: Т — датчики температуры, встроенные непосредственно среди обмоточных проводников

Защитное реле следует использовать для контроля нагрева ротора двигателя из-за токов обратной последовательности, возникающих в статоре по причине дисбаланса напряжения питания.

Дисбаланс и пофазный сбой на подаче электропитания

Несбалансированное трехфазное питание также вызывает протекание тока обратной последовательности в обмотках статора двигателя. Подобное состояние вызывает перегрев обмотки статора и ротора (фазного).

Несбалансированное состояние, кратковременно передаваемое двигателю, необходимо контролировать и поддерживать на таком уровне, чтобы избежать появления непрерывного состояния дисбаланса.

Рекомендуется применять реле защиты двигателя, чувствительное на отказ обмотки статора. Например, на межфазное замыкание или короткое замыкание на землю.

Предпочтительно реле контроля межфазного замыкания питать от положительной фазы, а для защиты от замыканий на землю использовать дифференциальное реле мгновенной отсечки, подключенное в цепь контура трансформатора тока.

Непредусмотренный реверс фазы линии питания

В некоторых случаях реверс фазы видится опасным явлением для мотора. Например, такое состояние может негативно отражаться на работе лифтового оборудования, кранов, подъемников, некоторых видов общественного транспорта.

Здесь обязательно следует предусматривать защиту от реверса фаз – специализированное реле. Работа реле реверса фазы основана на электромагнитном принципе. Прибор содержит дисковый двигатель, приводимый в движение магнитной системой.

Плата и схема устройства реверса фазы: 1 — автоматический выключатель или плавкая вставка; 2 — защита от перегрузки; 3 — фаза текущая; 4 — реверс фазы; 5 — электродвигатель

Если отмечается правильная последовательность фаз, диск формирует крутящий момент в положительном направлении. Следовательно, вспомогательный контакт удерживается в закрытом положении.

Когда фиксируется реверс фазы, крутящий момент диска изменяется на противоположное направление. Следовательно, вспомогательный контакт переключается в открытое положение. Эта система коммутации используется для защиты, в частности – для управления автоматическим выключателем.

Традиционная защита асинхронных двигателей

Схема защиты трехфазных асинхронных двигателей небольшой мощности показана на рисунке ниже. Магнитный контактный пускатель содержит группу кнопок пуска и останова, связанных соответствующими вспомогательными контактами, защитными устройствами перегрузки или недогрузки.

Стартовая кнопка ( КН1 ) представляет собой обычный прямой контактный переключатель, который обычно удерживается в нормально открытом состоянии усилием пружины. В свою очередь кнопка останова ( КН2 ) удерживается в состоянии нормально закрытом также посредством пружины.

Стоит нажать кнопку пуска (замкнуть линию), рабочая катушка контактора получает питание через контакты ( ВК ) реле перегрузки ( Р1-Р3 ). Образованное магнитное поле катушки притягивает металлический сердечник контактора.

В результате замыкаются три главных контакта ( К1-К3 ) магнитного пускателя, через которые электродвигатель ( М ) соединяется с трёхфазным источником питания.

Схема пуска, останова и аварийной блокировки: П1, П2, П3 — плавкие предохранители; Р1, Р2, Р3 — токовые реле; ВК — контакты блокировки; КП — катушка пускателя; К1, К2, К3 — контакторы пускателя; КН1 — кнопка пуска; КН2 — кнопка останова; М- мотор

Пока кнопка «пуск» ( КН1 ) замкнута, цепь питания проходит через контакты кнопки «стоп» ( КН2 ) и катушку магнитного пускателя ( КП ). Между тем, цепь питания катушки индуктивности теперь уже поддерживается иной схемой.

Поддержка осуществляется вспомогательными контактами ( ВК ) реле с токовым управлением ( Р1-Р3 ), поэтому возврат кнопки «пуск» в исходное положение ситуацию не изменит. Контактор останется замкнутым, а двигатель в работе.

Как работает функционал защиты электрических моторов?

Обычно двигатели мощностью до 20 кВт рассматриваются как маломощные аппараты. Максимум защиты таких моторов обеспечивается:

• предохранителями с высокой отключающей способностью,
• биметаллическими реле и
• реле напряжения.

Все эти элементы защиты собраны, как правило, в структуре магнитного пускателя.

Чаще всего выгорание линейных предохранителей защиты двигателя отмечается на одной фазе. Этот обрыв может оставаться не обнаруженным, даже если двигатель защищён обычным биметаллическим реле.

Структура предохранителя: 1 — торцевая крышка; 2 — кремнезём; 3 — фарфоровый корпус; 4 — выступ крепежа; 5 — предохраняющий элемент; 6 — оловянный сплав; 7 — конструкция управления дугой

Обнаружение обрыва фазы зачастую не дают и реле напряжения, подключенные на каждой линии. Несмотря на обрыв одной фазы, схемой обмоток электродвигателя поддерживается значительная обратная ЭДС на клемме фазы, находящейся в обрыве.

Поэтому уровень напряжения на реле остаётся достаточно высоким, что не приводит к срабатыванию. Однако сложности обнаружения подобных дефектов вполне преодолимы. Достаточно использовать дополнительный набор из трех реле, управляемых по току. Подключение наглядно демонстрирует схема защиты двигателя, показанная выше.

Защитные функции токовых реле

Управляемые током реле — устройства простые, но обладающие эффектом мгновенной отсечки. Конструктивно прибор состоит из следующих деталей:

• катушка тока;
• один или несколько нормально разомкнутых контактов.

Механизм движения контактов управляются ЭДС катушки тока. Традиционно токовые реле подключаются на каждой фазе последовательно с плавкими защитными предохранителями.

Когда срабатывает магнитный пускатель, электродвигатель запускается, ток питания течёт через катушку. Магнитодвижущая сила катушки (ЭДС) воздействует на механику и замыкает контакты реле. Цепь питания мотора замыкается.

Блокиратор токовой перегрузки: 1 — электрические коннекторы; 2 — индикатор отключения; 3 — тест; 4 — клеммы для проводников двигателя; 5 — сигнальный контакт; 6 — кнопка сброса; 7 — селектор «авто» или «ручной»; 8 — кнопка останова; 9 — шкала установки тока; 10 — механическая защёлка

Если, вдруг, случится обрыв фазы питающей цепи мотора, ток катушки индуктивности снижается, контакты соответствующего реле переключаются в нормально-открытое положение. Учитывая, что контакты всех трёх защитных реле соединяются последовательно, цепь питания мотора разомкнётся.

Защитные функции тепловых реле электрических двигателей

Все классические конструкции моторов предполагают использование опорных и упорных подшипников. В зависимости от мощности электродвигателей, может устанавливаться тот или иной вид подшипников, либо оба вида вместе.

Неисправность подшипника любого вида нередко приводит к полной остановке вращения ротора. Внезапное механическое заклинивание, в свою очередь, провоцирует резкий подъём тока статорной обмотки электродвигателя с последующим перегревом.

Здесь токовая защита не способна удовлетворительно реагировать на событие. Как правило, этот вид защиты настроен с учётом стартового тока двигателя и короткой временной составляющей. Проблема клина может быть решена только путём внедрения защиты от тепловой перегрузки.

Также защиту в данном случае допустимо обеспечить индивидуальным модулем, настроенным на определенное время срабатывания по току. В случае применения тепловой отсечки, разумно ставить датчик температуры, встроенный непосредственно в подшипниковый узел.

Видео в тему: модуль расширения магнитного пускателя

Видеоролик ниже демонстрирует расширение возможностей коммутации стандартного магнитного пускателя за счёт включения в состав конструкции дополнительного модуля:

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Релейная защита — электродвигатель

Релейная защита электродвигателей , так же как и защита трансформаторов, должна реагировать на внутренние повреждения и опасные ненормальные режимы. К внутренним повреждениям электродвигателей относятся междуфазные к. К ненормальным режимам электродвигателей относятся сверхтоки, вызываемые перегрузкой механизма, снижение напряжения и обрыв одной фазы. [2]

Релейная защита электродвигателей , так же как и защиты генераторов и трансформаторов, должна реагировать на внутренние повреждения и опасные ненормальные режимы. [3]

Релейную защиту электродвигателей напряжением выше 1000 В следует выполнять в соответствии с рекомендациями гл. [4]

Релейную защиту электродвигателей напряжением выше 1 кВ следует выполнять в соответствии с рекомендациями ПУЭ. [5]

На действующих установках самозапуск обеспечивается реконструкцией релейной защиты электродвигателей ответственных механизмов . [6]

В станции управления СБ64 — 500 предусмотрены защитные блокирования и релейные защиты электродвигателя от возможных нарушений его режима. [8]

Через БУ на фазоимпульсную схему воздействуют схемы пуска и остановки, а также релейная защита электродвигателя . При срабатывании релейной защиты БУ через БФ обеспечивает такое открытие тиристоров, при котором энергия, запасенная в обмотке возбуждения электродвигателя, инвертируется в цепь переменного тока, осуществляя этим быстрое гашение поля. [10]

Самозапуск электродвигателей заключается в том, что электродвигатели, снизившие свою скорость за время короткого замыкания или переключения на резервный источник питания, не отключаются защитой, а при восстановлении напряжения достигают нормальной скорости. Самозапуск электродвигателей обеспечивается путем правильно настроенной релейной защиты электродвигателей , генераторов, трансформаторов, линий. Быстрая ликвидация коротких замыканий, сопровождающихся значительным снижением напряжения, обеспечивается релейной защитой. Она же отключает часть неответственных электродвигателей для того, чтобы — остаточное напряжение было достаточным для обеспечения самозапуска ответственных электродвигателей. [11]

КРУ-10 кв, в которых установлено необходимое релейное оборудование для данного электродвигателя. В шкафах КРУ этой серии установлены реле тока типа РТ-82 или РТ-84 для осуществления защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий и от перегрузки. В настоящее время, помимо КРУ серии К — Ш — У, на электростанциях применяется также КРУ серии К-ХП. Эта серия КРУ отличается от КРУ серии К — Ш — У конструкцией шкафов, применением релейной схемы управления выключателем, применением для релейной защиты электродвигателей только реле тока типа РТ-40 как для токовой отсечки, так и для защиты от перегрузки в сочетании с реле времени. Защита электродвигателей, устанавливаемая в КРУ, выполняется на оперативном постоянном токе 220 в, подаваемом от аккумуляторных батарей, установленных на электростанции. В цепях постоянного тока управления и защиты установлены автоматы типа АП-50-ЗМ с электромагнитными расцепителями вместо плавких предохранителей, что повышает надежность защиты. При неисправностях в цепях постоянного тока защиты автомат срабатывает и своими блок-контактами замыкает цепь сигнализации. [12]

Защита от перегрузки выполняется с действием на отключение на двигателях, которые могут быть подвержены перегрузке при пуске или самозапуске, так как такая перегрузка не может быть ликвидирована вмешательством обслуживающего персонала, и поэтому требуется отключение двигателя от сети. На двигателях, перегружаемых по технологическим причинам, при возможности автоматической разгрузки ( например, на электродвигателе шахтной мельницы) защита от лерегрузки выполняется с двумя выдержками времени: с первой ( меньшей) — на разгрузку механизма, со второй ( большей) — на отключение электродвигателя, если лерегрузка на нем не исчезла. В нижеприведенных схемах релейной защиты электродвигателей предусматривается возможность действия защиты от перегрузки на сигнал, когда операции по разгрузке могут быть выполнены персоналом. Однако на электростанциях практикуется отключение всех перегружаемых электродвигателей при действии защиты от перегрузки, поскольку при этом обеспечиваются лучшие условия для предотвращения повреждения электродвигателя. Следует отметить, что допускается повторное включение электродвигателя, отключившегося от защиты от лерегрузки, без осмотра его. [13]

Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Соловьев А.Л.
Релейная защита электродвигателей напряжением 6 — 10 кВ терминалами БМРЗ: Методика расчета

Библиотечка электротехника
Приложение к журналу «Энергетик»
Основана в июне 1998 г.
Выпуск 9 (189)

Москва
НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик»
2014

Главный редактор журнала «Энергетик» А. Ф. ДЬЯКОВ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
И. И. Батюк (зам. председателя), К. М. Антапов, Г. А. Безчастнов, А. Н. Жулев, В. А. Забегалов, Ф. Л. Коган, В. И. Кочкарев, Н. В.Лисицын, В. И. Пуляев. А. И. Таджибаев

Гондуров С. А., Михалев С. В., Пирогов М. Г., Соловьев А. Л. Релейная защита электродвигателей напряжением 6 — 10 кВ терминалами БМРЗ: Методика расчета. — М.: НТФ «Энергопрогресс», 2014. — 92 с: ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик»; Вып. 9 (189)].

Приведены методики для выбора параметров срабатывания (уставок) микропроцессорных защит электрических двигателей терминалами БМРЗ, даны основные указания по расчету и выбору уставок релейной защиты электродвигателей высокого напряжения, примеры расчетов защит электродвигателей.

Для специалистов и проектных организаций, работающих в области релейной зашиты и системной автоматики электрических двигателей. Будет полезна студентам высших и средних специальных учебных заведений электроэнергетического профиля, занимающихся изучением и проектированием устройств релейной защиты.

© НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2014

Содержание книги
Релейная защита электродвигателей напряжением 6 — 10 кВ терминалами БМРЗ: Методика расчета

Предисловие
Обозначения и сокращения

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Расчет защит от междуфазных коротких замыканий в электродвигателе
1.1. Общие положения
1.2. Расчет максимальной токовой отсечки (ТО)
1.3. Дифференциальная защита электродвигателя
1.4. Примеры расчетов зашит двигателя от междуфазных КЗ

ГЛАВА ВТОРАЯ. Расчеты защит от замыканий на землю в статорнои обмотке двигателя
2.1. Общие положения
2.2. Расчет защиты электродвигателя от однофазных замыканий на землю
2.3. Расчет зашиты электродвигателя от двойных замыканий на землю
2.4. Расчет направленной токовой защиты двигателя от однофазных замыканий на землю
2.5. Неселективная сигнализация замыканий на землю и функция селектора направления ОЗЗ
2.6. Примеры расчета защит от замыканий на землю

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Расчет защиты минимального напряжения

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Расчет защиты от потери питания

ГЛАВА ПЯТАЯ. Расчеты защиты от неполнофазного режима работы электродвигателя

ГЛАВА ШЕСТАЯ. Расчеты защит электродвигателя от перегрузок
6.1. Общие положения
6.2. Выполнение защиты двигателей от перегрузок на терминалах БМРЗ
6.3. Расчет токовой защиты от симметричных перегрузок электродвигателя
6.4. Расчет тепловой защиты электродвигателя
6.5. Экспериментальное определение постоянных времени тепловой модели двигателя
6.6. Примеры расчета защит двигателя от перегрузок

ГЛАВА СЕДЬМАЯ. Расчет защиты электродвигателя с возбуждением от асинхронного хода

ГЛАВА ВОСЬМАЯ. Расчет защиты от асинхронного режима при потере синхронным двигателем возбуждения

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ. Расчет уставок устройства резервирования при отказе выключателя

ГЛАВА ДЕСЯТАЯ. Расчет минимальной токовой защиты электродвигателя

ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ. Защита от колебаний нагрузки

Приложение
Список литературы
Нормативные ссылки

Предисловие

Электрические двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода. Электротехническая промышленность выпускает широкую номенклатуру асинхронных и синхронных электрических машин. Современные производственные процессы невозможно представить без крупных электродвигателей. На долю электродвигателей напряжением выше 1 кВ сегодня приходится более 20 % вырабатываемой в мире электроэнергии. На многих производствах, где нет частых пусков, больше начинают применять крупные синхронные электродвигатели. В ОАО «Газпром» уже эксплуатируются синхронные электродвигатели с единичной мощностью 25 МВт.

Синхронные двигатели по сравнению с асинхронными могут работать без потребления реактивной мощности, а при работе с перевозбуждением отдают реактивную мощность в энергосистему. При проектировании сложных объектов с крупной двигательной нагрузкой применяют одновременно синхронные и асинхронные электродвигатели. Синхронные электродвигатели вырабатывают реактивную мощность, а асинхронные ее потребляют. Для приводов воздуходувок доменного производства применяют СД мощностью 31,5 МВт, и сегодня есть тенденция к увеличению единичной мощности синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ.

Увеличение единичных мощностей энергоблоков современных тепловых электростанций привело к росту мощностей всех электродвигателей системы собственных нужд. На мощных электрических станциях уже эксплуатируются крупные асинхронные электродвигатели мощностью до 8 МВт.

Электродвигатели — это сложные и дорогостоящие устройства, от грамотной эксплуатации которых зависит ресурс их работы. Возникновение аварийных ситуаций приводит к выходу оборудования из строя и большим ущербам. Задача релейной защиты — быстрое обнаружение и отключение повреждений, минимизация ущерба, а при работе электродвигателя в ненормальных режимах работы — предотвращение аварий и увеличение срока службы электродвигателей. Для этого необходимо выбрать оптимальные характеристики и параметры срабатывания защит — уставки. Выбрать оптимальную настройку зашиты можно только имея полную информацию о защищаемом двигателе: его ответственности в технологическом процессе, характере нагрузки, возможности обеспечения самозапуска, условиях эксплуатации.

Цель этой работы — помощь релейшикам в выборе оптимального варианта построения зашит асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением выше I кВ. Работа будет полезна как специалистам служб релейной защиты, занимающимся проектированием объектов с крупными электрическими двигателями, так и специалистам служб эксплуатации электродвигателей напряжением выше 1 кВ.

В брошюре приведены методические указания по расчету уставок защит синхронных и асинхронных электродвигателей. Методические указания составлены в соответствии с требованиями ПУЭ, учетом особенностей построения и функционирования цифровых устройств релейной защиты БМРЗ и опыта эксплуатации этих устройств. НТЦ «Механотроника* в 1997 г. впервые в России выпустил цифровой терминал — блок микропроцессорной релейной защиты (БМРЗ). Сегодня это динамично развивающееся предприятие, производящее релейную защиту и автоматику для нефтяников и газовиков, электрических станций и подстанций с оборудованием на напряжение 0,4 — 220 кВ, в том числе и цифровые защиты электродвигателей напряжением выше 1 кВ. При разработке методических указаний учитывалась и практика, существующая в отечественной электроэнергетике и реле-строении.

Приведены примеры расчета уставок асинхронных и синхронных двигателей, синхронных двигателей с прямым пуском, с реакторным пуском, двухскоростных двигателей.

Авторы выражают благодарность научному редактору А. В. Беляеву и А. М. Александрову — доцентам кафедры РЗА ПЭИ ПК за ценные предложения и рекомендации.