 |
|
Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на двигателях напряжением вы-
ше 1000В должны устанавливаться следующие устройства релейной защиты:
Защита от междуфазных коротких замыканий.
Защита от замыканий на землю.
Защита от двойных замыканий на землю.
Защита от перегрузки.
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 применяя ется токовая отсечка, она может применяться и для двигателей большей мощности, не
имеющих фазных выводов со стороны нейтрали двигателя.
При двигателях большей мощности, а также, если токовая отсечка для двигателей меньшей мощности не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется дифференциальная защита, при условии, что эти двигатели имеют выводы со стороны нейтрали. В качестве защиты от замыканий на землю, при токах замыкания больших 5 ампер для двигателей более 2000кВт и 10А 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. На блоках трансформатор – двигатель защита от замыканий на землю действует на сигнал. Указанная защита входит в состав всех перечисленных устройств. В качестве защиты от двойных замыканий на землю, применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение.
Она применяется в 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. Защиту от перегрузки согласно нормам СНГ можно выполнять с зависимой или независимой выдержкой времени. Защита от перегрузки может действовать на разгрузку механизма по технологическим це-
пям или сигнал – 1 ступень и на отключение - 2 ступень. Выдержка времени защиты от перегрузки при токе равном пусковому току двигателя выполняется большей 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 такой защиты от перегрузки на разгрузку механизма.
Таким образом, согласно ПУЭ на двигателях мощностью менее 5000 кВт, можно иметь токовую отсечку, токовую защиту от замыканий на землю, защиту от перегрузки.
Такие защиты можно выполнить на реле УЗА-АТ или УЗА-10 выпускаемых Энергомашвином. Существуют специальные защиты от перегрузки с зависимой характеристикой, совпадающей с тепловой, которая тепловое состояние двигателя и позволяет полнее использовать его перегрузочную способность. Параметры этой характеристики зависит от данных самого электродвигателя: системы охлаждения, допустимой температуры для изоляции двигателя, исходной температуры двигателя или помещения. Все эти данные учитывают специальные защиты двигателей (MICOM Р210, P220, Р241). Кроме этого защиты от перегрузки с похожими характеристиками входит в состав реле MICOM122-123. Недостаток такого принципа: двигатель отключится только после нагрева до предельной температуры, поэтому она может действовать только на отключение. Поэтому защиты от перегрузки имеют обычно 2 ступени: ступень с меньшей выдержкой времени действует на разгрузку, с большей - на отключение. Защита от асинхронного режима для синхронных двигателей может действовать по току перегрузки с независимой выдержкой времени. Для двигателей с ОКЗ большим 1 может
235 быть применена защита с зависимой характеристикой.
В защите MiCOM-241 имеется защита, действующая по величине Cos ϕ. Однако эта защита способна выявить отключение возбуждения и переход двигателя в асинхронный режим без возбуждения. При асинхронного режиме с возбуждением эта защита может не действовать из-за колебаний
мощности и периодического возврата измерительного органа. Для того чтобы она действовала и в этом режиме требуется уменьшить выдержку времени защиты таким образом, чтобы при асинхронном режиме она успевала срабатывать в зоне пониженного Сos ϕ.
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 должны накапливать выдержку времени. Недостаток такого принципа: двигатель, как и при обычной перегрузке отключится только после нагрева до предельной температуры, поэтому она может действовать только на отключение.
Также как и ранее, можно использовать две ступени защиты от перегрузки: ступень с меньшей выдержкой времени действует на ресинхронизацию, с большей на отключение. Поскольку в этом случае невозможно различить режим перегрузки и асинхронный режим нельзя обеспечить автоматическую ресинхронизацию. При наличии дежурного персонала на объекте, он может это выявить визуально при срабатывании 1 сигнальной ступени. Специальные защиты от потери возбуждения имеются в устройствах возбуждения крупных двигателей.
Эти устройства и целесообразно использовать для автоматической ресинхронизации. Для двигателей работающих в блоке с понижающим трансформатором может быть выполнена общая защита, если она удовлетворяет требованиям к защите как двигателя, так и трансформатора. Для облегчения условий самозапуска, а также для предотвращения подачи несинхронного напряжения на возбужденные синхронные двигатели или заторможенные механизмы, двигатели должны быть оборудованы защитой минимального напряжения.
Эта защита может быть либо индивидуальной, либо групповой. В ряде случаев, для ускорения подачи напряжения на шины или предотвращения подачи напряжения на двигатели автоматикой внешней сети, синхронные двигатели могут быть дополнительно оборудованы защитой по понижению частоты, так как они способны длительно поддерживать напряжение в сети. Устройство защиты двигателя MICOM P241 имеет в своем составе упомянутые выше органы понижения напряжения и частоты. Поэтому, при использовании такого реле для защиты двигателя, нет необходимости в применении для этой цели специальных реле напряжения.
Кроме перечисленных обязательных для двигателей функций защиты, специальные защиты для двигателей имеют дополнительные функции, использование которых улучшают условия эксплуатации двигателя, тем самым снижая вероятность его повреждения и
продлевая его срок службы.
К ним относятся:
• защита от обрыва фазы,
• ограничение количества пусков,
• запрет пуска по времени прошедшего от предыдущего пуска,
• Защита минимального тока или мощности,
• Заклинивание или затормаживание ротора.
Специальные устройства защиты двигателей могут работать не только с током и напряжением, но и с датчиками температуры. У двигателей большой мощности существуют также технологические защиты, которые могут действовать на отключение двигателей: повышение температуры двигателя, его подшипников, прекращение смазки подшипников, циркуляции воздуха в системе охлаждения.
Необходимость этих защит и предъявляемые к ним требования излагаются в заводской документации. Эти защиты подаются на дискретные входы устройства защиты. Поэтому для крупных и ответственных двигателей всегда целесообразно использовать специализированные устройства защиты двигателя типов MiCOM Р220