Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Релейная защита электродвигателей представляет собой комплекс автоматических устройств, предназначенных для выявления аварийных и ненормальных режимов работы и обеспечения быстрого отключения поврежденного оборудования или подачи предупредительного сигнала обслуживающему персоналу. Правильное проектирование и настройка релейной защиты позволяет предотвратить развитие аварий, минимизировать повреждения оборудования и обеспечить бесперебойность технологических процессов.
Согласно ПУЭ, на электродвигателях напряжением выше 1 кВ должна предусматриваться защита от многофазных замыканий, защита от однофазных замыканий на землю в случаях, определенных условиями работы сети, защита от токов перегрузки при возможности технологических перегрузок и защита минимального напряжения для обеспечения самозапуска ответственных двигателей. Защита должна удовлетворять требованиям селективности, быстродействия, чувствительности и надежности.
Основными видами повреждений электродвигателей являются междуфазные короткие замыкания в обмотке статора, однофазные замыкания на землю, витковые замыкания в обмотке статора. К ненормальным режимам работы относятся перегрузка двигателя по току, обрыв одной фазы питающей сети, понижение напряжения в сети, затяжной пуск или самозапуск. Каждый из этих режимов требует применения соответствующих видов релейной защиты.
Основные функции релейной защиты
Релейная защита выполняет функции быстрого обнаружения повреждений, автоматического отключения поврежденного оборудования для предотвращения развития аварии, сигнализации о ненормальных режимах работы и обеспечения селективности при каскадном отключении элементов системы электроснабжения.
Максимально-токовая защита является основным видом релейной защиты для электродвигателей и применяется для защиты от междуфазных коротких замыканий. МТЗ реагирует на превышение током заданного значения и действует с определенной выдержкой времени, которая обеспечивает селективность работы защит различных элементов системы электроснабжения.
Максимально-токовая защита срабатывает при превышении током в защищаемой цепи установленного значения уставки по току. После срабатывания измерительного органа начинается отсчет выдержки времени, настроенной в реле времени. По истечении заданной выдержки времени, если ток в цепи остается выше уставки, защита подает команду на отключение выключателя электродвигателя.
Ток срабатывания максимально-токовой защиты определяется по формуле с учетом коэффициента надежности, коэффициента самозапуска, номинального тока электродвигателя и коэффициента возврата реле. Коэффициент надежности учитывает возможные погрешности измерительных органов и принимается равным 1,05-1,1 для микропроцессорных устройств и 1,1-1,4 для электромеханических реле. Коэффициент самозапуска учитывает увеличение тока при одновременном пуске заторможенных электродвигателей после ликвидации короткого замыкания и принимается равным 1,2-1,5 в зависимости от характера нагрузки. Коэффициент возврата для микропроцессорных защит составляет 0,95-0,96, для электромеханических реле — 0,8-0,85.
Выдержка времени максимально-токовой защиты выбирается больше времени пуска электродвигателя на ступень селективности. Ступень селективности обычно принимается равной 0,3-0,5 секунды и зависит от типа применяемых реле и выключателей. Правильный выбор выдержки времени обеспечивает отстройку защиты от пусковых токов и селективность действия с защитами питающих и отходящих элементов.
Особенности расчета для микропроцессорных устройств
Микропроцессорные терминалы релейной защиты обеспечивают более высокую точность измерения тока и отсчета времени по сравнению с электромеханическими реле. Коэффициент возврата для микропроцессорных защит принимается равным 0,95-0,96, а для электромеханических реле РТ-40, РТ-80 составляет 0,8-0,85, что позволяет повысить чувствительность защиты при сохранении надежности ее действия.
Для защиты электродвигателей от токов коротких замыканий применяются токовая отсечка и дифференциальная токовая защита. Выбор конкретного вида защиты зависит от мощности электродвигателя, значений токов короткого замыкания и требований к чувствительности защиты.
Токовая отсечка представляет собой быстродействующую токовую защиту без выдержки времени, которая обеспечивает селективность путем выбора тока срабатывания выше максимального тока, протекающего через защиту при внешних коротких замыканиях. Согласно ПУЭ, для электродвигателей мощностью менее 2 МВт применяется однорелейная токовая отсечка с реле, включенным на разность токов двух фаз. Для двигателей мощностью 2 МВт и более применяется двухрелейная или трехрелейная токовая отсечка.
Ток срабатывания токовой отсечки определяется по условию отстройки от пусковых токов электродвигателя при выведенных пусковых устройствах. Расчет производится по формуле, учитывающей коэффициент отстройки и кратность пускового тока к номинальному. Коэффициент отстройки принимается равным 1,2-1,4, кратность пускового тока для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором составляет 5-7 от номинального тока.
Продольная дифференциальная токовая защита применяется для электродвигателей мощностью 5 МВт и более, а также для двигателей меньшей мощности, если токовая отсечка не обеспечивает требуемую чувствительность. Дифференциальная защита реагирует на разность токов на входе и выходе защищаемой зоны и не реагирует на токи при внешних коротких замыканиях и пусковые токи. Ток срабатывания дифференциальной защиты принимается равным 2-кратному номинальному току электродвигателя.
Проверка чувствительности защиты от КЗ
Коэффициент чувствительности токовой отсечки и дифференциальной защиты должен быть не менее 2 при металлических коротких замыканиях на выводах электродвигателя. При наличии реакторного пуска чувствительность должна проверяться также при коротких замыканиях на выводах реактора с минимальным коэффициентом чувствительности не менее 1,5.
Защита от перегрузки предназначена для предотвращения недопустимого перегрева обмотки статора электродвигателя при длительной работе с токами, превышающими номинальное значение. Согласно ПУЭ, защита от перегрузки с действием на отключение должна предусматриваться на двигателях, подверженных перегрузкам по технологическим причинам, и на двигателях с особо тяжелыми условиями пуска или самозапуска продолжительностью 20 секунд и более.
Наиболее распространенным типом защиты от перегрузки являются тепловые реле с биметаллическими пластинами. Принцип действия теплового реле основан на деформации биметаллической пластины при нагреве протекающим через нее током. При превышении номинального тока пластина изгибается и через систему рычагов размыкает контакты в цепи управления электродвигателем. Время срабатывания теплового реле зависит от величины перегрузки, что обеспечивает отстройку от кратковременных пусковых токов.
Более эффективным видом защиты от перегрузки является температурная защита с использованием термисторов, встроенных в обмотку статора электродвигателя. Термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления. При достижении определенной температуры сопротивление термистора резко возрастает, что приводит к срабатыванию контролирующего устройства. Согласно ГОСТ 27895-88, температура срабатывания защиты должна соответствовать классу изоляции электродвигателя.
Уставка защиты от перегрузки выбирается с коэффициентом надежности 1,05-1,1 относительно номинального тока двигателя. Выдержка времени должна обеспечивать несрабатывание защиты при пусковых токах и самозапуске электродвигателя. Для двигателей с продолжительным режимом работы защита от перегрузки, как правило, действует на сигнал с последующим анализом причин перегрузки обслуживающим персоналом.
Ограничения тепловых реле
Тепловые реле не обеспечивают защиту электродвигателя при повышении температуры обмотки из-за ухудшения условий охлаждения, повышенной температуры окружающей среды или неисправности системы вентиляции при токе, близком к номинальному. В таких случаях необходимо применение температурной защиты с термисторами или термореле, непосредственно контролирующими температуру обмотки.
Защита от однофазных замыканий на землю необходима для быстрого обнаружения и отключения повреждений изоляции обмотки статора относительно корпуса электродвигателя. Согласно ПУЭ, защита от замыканий на землю должна предусматриваться для электродвигателей мощностью до 2 МВт при токах замыкания на землю 10 А и более, а для двигателей мощностью более 2 МВт — при токах замыкания на землю 5 А и более.
Защита от однофазных замыканий на землю реализуется с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности кабельного типа. Защита реагирует на появление тока нулевой последовательности при замыкании одной из фаз на заземленный корпус или другие заземленные элементы конструкции электродвигателя.
При выполнении дифференциальной защиты в двухфазном исполнении дополнительно устанавливается защита от двойных замыканий на землю с помощью трансформатора тока нулевой последовательности и токового реле. Эта защита обеспечивает срабатывание при возникновении второго замыкания на землю в фазе, не контролируемой дифференциальной защитой.
Выбор уставок защиты от ОЗЗ
Ток срабатывания защиты от замыкания на землю определяется с учетом коэффициента надежности и коэффициента, учитывающего бросок емкостного тока электродвигателя при внешних перемежающихся замыканиях на землю. Коэффициент надежности принимается равным 1,2-1,3.
Расчет уставок релейной защиты электродвигателей выполняется с учетом требований ПУЭ и методических указаний РД 34.35.310-97. Уставки по току максимально-токовой защиты должны обеспечивать несрабатывание защиты при послеаварийных перегрузках, согласование действия по току и времени с защитами питающих и отходящих элементов, необходимую чувствительность при всех видах короткого замыкания.
Ток срабатывания максимально-токовой защиты рассчитывается по формуле с учетом коэффициента надежности, коэффициента самозапуска и коэффициента возврата реле. Коэффициент надежности принимается в пределах 1,05-1,1 для микропроцессорных устройств, коэффициент самозапуска — 1,2-1,5, коэффициент возврата — 0,95-0,96 для микропроцессорных защит и 0,8-0,85 для электромеханических реле. Полученное значение тока срабатывания должно обеспечивать надежную отстройку от максимального тока нагрузки.
Выдержка времени максимально-токовой защиты выбирается с учетом времени пуска электродвигателя и ступени селективности. Ступень селективности обычно принимается равной 0,3-0,5 секунды. Время срабатывания защиты должно быть больше времени пуска двигателя для предотвращения ложных срабатываний при запуске.
После расчета уставок производится проверка чувствительности защиты. Коэффициент чувствительности определяется как отношение минимального тока короткого замыкания в защищаемой зоне к току срабатывания защиты. Для максимально-токовой защиты коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,5 при коротком замыкании в основной зоне действия и не менее 1,2 в зоне резервирования.
Микропроцессорные устройства защиты
Согласно РД 34.35.310-97, микропроцессорные устройства релейной защиты должны выполняться децентрализованными на уровне одного присоединения в виде автономных устройств. Микропроцессорные защиты обеспечивают более высокую точность и гибкость настройки уставок по сравнению с электромеханическими реле.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.