10.3. Захист двигунів напругою вище 1000 в

Захист двигунів напругою більше 1000 В здійснюється, як правило, за допомогою реле. Вимірні органи захисту вмикаються до вторинних кіл трансформаторів струму.

10.3.1. Захист двигунів від міжфазних к.З. За допомогою струмової відсічки

Захист за допомогою струмової відсічки

Захист двигунів потужністю до 5000 кВт від міжфазних к.з. в обмотці статора виконується за допомогою струмової відсічки без витримки часу. З умов забезпечення чутливості цей захист може бути виконаний за двофазною однорелейною схемою (рис. 10.6а), за двофазною дворелейною схемою (рис. 10.6б) або двофазною трирелейною схемою (рис. 10.6в).

Рис. 10.6. Схеми захисту двигуна від міжфазних к.з.

Струм спрацюваня струмової відсічки вибирається з умови відлагодження від пускового струму двигуна, тобто в режимах пуску та самозапуску двигуна захист від міжфазних к.з. не повинен працювати

(10.22)

де – коефіцієнт відлагодження, – пусковий струм двигуна.

Характер зміни струму двигуна в режимі пуску наведений на рис. 10.7.

Рис. 10.7. Характер зміни струму двигуна під час пуску

Збільшення струму в перший момент пуску двигуна , обумовленого його струмом намагнічення, можна не враховувати, тому що час цього імпульсу є дуже малим і захист за цей час не встигає спрацювати. Як видно з рис. 10.7, значення струму спрацювання захисту повинно бути більшим, ніж значення пускового струму двигуна . Для цього у формулі (10.22) є коефіцієнт відлагодження . Значення цього коефіцієнту залежить від типу вимірного струмового реле (реле КА1, КА2, КА3 на рис. 10.6). Так, наприклад, у випадку застосування реле РТ-40 приймає значення 1,8. Якщо застосовується реле РТ-80, або реле прямої дії – . Для реле серії РНТ .

Чутливість захисту перевіряється під час двофазного к.з. на виводах двигуна в мінімальному режимі:

(10.23)

Для захистів потужністю до 2000 кВт застосовують двофазну однорелейну схему (рис. 10.6а).

Струм спрацювання реле від міжфазних к.з. визначається з виразу

,

(10.24)

де – струм спраацювання струмової відсічки, визначений за (10.22); – коефіцієнт трансформації трансформатора струму; – коефіцієнт схеми, значення якого залежить від схеми з’єднання вторинних обмоток трансформаторів струму. Так, для схеми , наведеної на рис. 10.6а , для схем рис. 10.6б та рис. 10.6в .

Коефіцієнт чутливості для схеми, наведеної на рис. 10.6а, є понижений до двофазних к.з. між фазами А-В та В-С, ніж до двофазного к.з. А-С. Це пояснюється тим, що в цьому випадку в реле КА протікає струм в раз менший, ніж під час двофазного к.з. між фазами А-С. Це твердження справедливе для випадку, коли трансформатори струму встановлені в фазах А та С, як це показано на рис. 10.6а.

Для захисту двигунів потужністю 2000 кВт – 5000 кВт застосовують двофазну дворелейну схему (рис. 10.6б). Для цієї схеми . Тому чутливість її до всіх видів к.з. однакова і в вища, ніж для попередньої схеми. Двофазна дворелейна схема застосовується також і для двигунів потужністю до 2000 кВт, коли чутливість двофазної однорелейної схеми є незадовільною.

Для збільшення чутливості захисту можна застосовувати реле серії РНТ. Застосування цих реле дозволяє зменшити струм спрацювання захисту за рахунок зменшення значення коефіцієнта відлагодження у виразі (10.22). Чутливість струмової відсічки можна також суттєво збільшити за рахунок застосування цифрових реле. В багатьох цифрових реле передбачена можливість автоматичної зміни уставок під час роботи двигуна. Так, наприклад, застосування захисту двигуна на основі SPAM 150C фірми АВВ дозволяє застосовувати режим перемикання уставок спрацювання струмової відсічки. Під час пуску двигуна захист має одну уставку, яка складає , а в нормальному режимі другу – Тобто струм спрацювання струмової відсічки у нормальному режимі роботи двигуна є меншим пускового струму двигуна, що не можна добитись у випадку застосування захистів, виконаних на електромеханічних реле. Але слід мати на увазі, що чутливість захисту потрібно перевіряти під час двофазного к.з. на виводах двигуна в мінімальному режимі, використовуючи уставку захисту, яка встановлена для режиму пуску – .

У порівнянні з електромеханічними захистами, час спрацювання цифрового захисту є суттєво меншим і може становити 0,04 с.

Застосування двофазної однорелейної схеми визначається лише економічною вигодою – замість двох реле встановлюється одне. Про те в багатьох випадках захист двигунів, виконаний за двофазною однорелейною схемою, за рахунок недостатньої чутливості приводить до значних пошкоджень двигуна, розвитку аварії, порушень технологічних процесів, збільшення витрат на ремонт пошкодженого двигуна. Тому від однорелейної схеми бажано відмовлятись.

Трифазна трирелейна схема (рис. 10.6в) застосовується на двигунах від подівійних замикань на землю, коли спеціальний захист від замикань на землю відсутній.

Слід відмітити, що струмова відсічка, виконана за схемами, наведеними на рис. 10.6, є нечутливою до пошкоджень, які виникають поблизу нульових виводів обмотки статора. В цьому випадку вона спрацює лише у випадку, коли пошкодження вже перекинеться від нульових виводів до лінійних. Тобто захист подіє на вимкнення двигуна від мережі, коли він вже буде мати серйозні пошкодження. Таких недоліків немає захист від міжфазних к.з., виконаний за диференційним принципом.