3 Конструктор-техникалық бөлім

3.1 Кернеуі 1000в жоғары электр қозғалтқышта (эқ) қолданылатын релейлік қорғаныстар.

Асинхронды қозғалтқышты (АҚ) қорғауға қарапайым қорғаныстар қолданылады. Максималды тоқтың,дифференциалдық қорғаныс және т.б. қорғаныстар қолданады. Бұл қорғаныстарды профилактикалық қорғаныстар деп атайды,өйткені олардың міндеттері қозғалтқышты қауіпті режимдерден қорғау болып саналады.

АҚ жылда 25-30% бұзылады. Негізгі бұзулар ол АҚ-та электрлік зақымдар. АҚ көбіне 80-95% статордың ораушының зақымы,оның көбісі 70%паздық және басындағы орамдар бұзылады,ал қалған 25-30% қораптағы шығарыста болады.

ЭҚ ішінде болған электрлік зақымдар және ЭҚ қауіп төндіретін теріс режимдерден сақтау керек. ЭҚ таріс және қауіп режимдер болғанда,бұл режимдер ЭҚ үлкен қауіп төндірмесе онда релейлік қорғаныстар ЭҚ сөндірмеу керек.

ЭҚ релейлік қорғанысы аса қарапайым және жай түрінде,беріктігін көтеру үшін оңашаланған қорғаныстар қолданылады. 1000В-тан жоғары ЭҚ релейлік қорғанысы аса берікті және жақсы болуы керек.Өйткені ЭҚ релейлік қорғанысы кеш немесе мүлде іске қосылмаған жағдайда ЭҚ істен шығып оған жөндеулер немесе ЭҚ-ты толығымен ауыстыруы керек болады. Сондықтан АЭҚ-та қарастырылатын релейлік қорғаныстар аса сезімтал,берік және тез іске қосылуы керек.

Көп фазалы қысқаша тұйықталу кезінде ЭҚ-та тез іске қосылу уақыты үзіндісіз орындалады.Осы көп фазалы қорғаныстың қорғау сезімталдығы, сезімталдық коэффицент арқылы анықталады К_ч≥2.

Бір фазалы қысқаша тұйықталу тек ЭҚ желісінде жерге қысқаша тұйықталу (қ.т.) тоғының мәні 5А асатын болса ғана қойылып қолданылады.Жерге 2 фазалы қ.т. кезінде үлкен тоқ өтуіне байланысты релейлік қорғанысы тез арада уақыт үзіндісіз сөнуі қажет. Егер 1 фазалы жерге қ.т. уақыт үзіндісіз болса,онда 2 фазалы қ.т.-дан тағы бір қосымша реле орнату керек.Бұл реленің орындалу тоғын 50-100А деп алуы керек.

ЭҚ теріс режимдерінің бірі ло асыра тиеу.Асыра тиеу кезінде ЭҚ-тың тоқтық қорғанысы уақыт үзіндісімен орындалуы керек.Бұл қорғаныс сигналға немесе ЭҚ-ты сөндіруге негізделіп жұмыс істейді.

Теріс режимдерінң тағы бір түрі ол кернеудің минималдығы немесе жоғалуы. ЭҚ-ты қайта қосу керегі жоқ болған жағдайда ғана минемалды кернеу қорғанысын қолданады.Ол ЭҚ кернеудің жоғалуы немесе төмендеуіне байланысты сөндіреді.

3.2 ЭҚ-та болатын қ.т. қорғанысын есептеу.

Статор орамындағы көп фазалы және орамдық қ.т. негізінен корпусқа болған тұйықталу,оқшамалардың жануынан,статордың активті бөлшектерінің дефектерінен жиі болатын зақым түрі.

Желіде болған жерге тұйықталу кезінде 2-ші тұйықталу шығарыс қорабында немесе ораушының бірінші орамында болады. Көп фазалы қ.т. АҚ-тың ораушының шығысында немесе қозғалтқыш ішінде.

Қ.Т. жерінде пайда болған электрлік доға АҚ-та өртке әкеліп,ораушының біраз бөлігіне әсерін тигізеді.

АҚ-тың зажимдарында кернеудің төмендеуі статор ораушының шығыс бөлігіндегі қ.т. салдарынан және бұзылмаған электрлік қондырғыларға өзінің әсерін тигізеді. АҚ-тың шығысындағы көп фазалы қ.т. есептеу қиыншылық тудырмайды. Ал қ.т. қозғалтқыштың ішіндегі табу қиын,сондықтан АҚ шығысындағы көп фазалы қ.т.-дың релейлі қорғанысы сезімтал болуы керек.

Предохранительдер қолданбаған кезде АҚ-та көп фазалы қ.т. қорғауін ПУЭ бойынша уақыт үзіндісіз тоқтық бөлік,тікелей және жанама релелер 2000-5000кВт және үлкен қозғалтқыштарда екі релейлік бөлік пен АҚ-та орнатылған сөндіруге негізделген бір фазалы және екі фазалы жерге қ.т.

Екі фазалы жерге қ.т.және жерге қ.т.қорғаныстары болмаған кезде,тоқтық бөлік үш релелік түрде қолданылып ,үш тоқ трансформаторлар(ТТ) қолданылады. Қуаты 2000-5000 кВт және үлкен АҚ-та егер тоқтық бөліктің сезімталдығы қанағаттандырмайтын болса ,онда тік дифференциалды қорғанысы қолданылады,ол екі фазды түрде және жерге қ.т. немесе үш фаздық үш ТТ-сы бар жерге қ.т. қолданылады.

Қуаты 2000-5000 кВт АҚ-та егер бөлік сезімталдық коэффициенті қанағаттандырмаса ,онда екі релейлік түрде қолданатын тік дифференциалды тоқтық немесе дифференциалдық бөлік қорғаныстары қолданады.

АҚ-тың бұзылуы 84%-ке АҚ сөндіріп-қосқанда асқын кернеу кездегі оқшауламалардың бұзылуынан пайда болатын немесе жерге қ.т. кезінде электрлік доға арқылы фазаның корпусқа тұйықталуы статор оқшауламаның бұзылу себептерден болады.

АҚ-тың корпусқа қ.т. тоғының қауіптісін статордың активті бөлігінің бұзылуы және осы бұзылғандарды жеңіл түрде жөндеуі арқылы т.б. Негізінен қауіпті тоқ ретінде үлкен тоқ 5А деп саналады.Қ.Т. тоқтары1-1,5А өзінде қозғалтқыш қызып ,кейін 1 фазалы қ.т. орамының тоғына айналады.

Корпусқа электрлік доға арқылы 10А-ден аспайтын қ.т. тоғы ,0,2 секунд уақытында жойыла алады.

Қуаты 2000 кВт және үлкен АҚ релейлік қорғанысының жерге қ.т. тоғы 5А жәнеодан жоғары деп қабылданады.Жерге қ.т. кезінде біріншілік релейлік қорғаныс тоғы,қуаты 2000кВт және оданда үлкен ЭҚ үшін 5А-ден көп болмауы керек.

АҚ қ.т. кезінде сөндіру үшін нөлдік ретті ТТ уақыт үзіндісіз қолдануы керек. Қорғану зонасына АҚ қоректіндіретін кабельде кіреді. Релейлік қорғаныстың сезімталдығын тексеруге де болмайды.

АҚ зақымдануы,оның ішінде 1 фазалы жерге қ.т. зақымының азайту үшін 100 Ом активті кедергі арқылы 6 кВ желісінің нейтралін тұйықтау керек. 6кВ желісінің нейтралін тұйықтауы асқын кернеудің төмендеуі және оқшауламаның бұзылуынна әкеледі.

6-10 кВ кернеулі АҚ-та қ.т. аз тоқтары бар желілерде жұмыс істейді.Сондықтан статор ораушысында жерге қ.т. релейлік қорғанысының максималды тоқ түрінде болады. Ол ТТНП кабельдерінің жалғанған әр түрлі тұтынушылар болғандықтан релейлік қорғанысының бірінші ретті орындалу тоғы бірдей есептеледі. 6-10 кВ желісінің жұмысын резистор нейтралы арқылы тұйықталса,бірінші ретті орындалу тоғы жерлік қорғанысы резистордың кедергісі және жерге тұйықталу тоғына қоса жеке сыйымдылық желісі арқылы анықталады.

Статор ораушының жерге тұйықталу қорғанысының бірінші ретті орындалу тоғын есептеу: АҚ статор орамындағы жерге тұйықталу қорғанысының бірінші ретті орындалу тоғын есептеу үшін сыртқы жерге тұйықталу жалғанғанының өзіндік сыйымдылық лақтыру тоғы арқылы анықталады.

I_с.з.=К_отс· К_б· I_с (3.1)

мұндағы: К_отс-орнатылу коэффициенті, К_отс=1,2

К_б-бас кезіндегі сыртқы жерге тұйықталу жалғанған кездегі өзіндік сыйымдылық тоқты ескеретін коэффициент.

Оқшауланған нейтраль желісі үшін:

К_б=2÷3 РТЗ-51 релесі үшін;

К_б=3÷4 РТЗ-50 және РТ-40/0,2 релесі үшін.

Резистор арқылы тұйықталған нейтральді желі үшін бүкіл релелерге бірдей болады; К_б=1,2÷1,3

I_с- жалғанған өзіндік сыйымдылықты тоқтың үшеселік мәні.

Жалғанған өзіндік сыйымдылықты тоқтың мәні мына формула арқылы анықталады:

I_с= I_сақ + I_сл (3.2)

мұндағы: I_сақ-АҚ өзіндік сыйымдылық тоғы;

I_сл-Релейлік қорғаныс зонасына кіретін кабель желісінің өзіндік сыйымдылық тоғы.

6 кВ кернеудегі 1 км кабель желісінің әр түрлі қималары үшін фазалық сыйымдылықты тоқтың үшеселік мәні3.1 кестеде брілген.

Кесте 3.1-сыйымдылық тоғының мәні

Кабель қимасы,мм2	70	95	120	150	185	240
Сыйымдылықты тоқ, Iс,А/км Uном=6 кВ Uном=10 кВ	0,8 0,92	0,9 1,04	1 1,16	1,18 1,3	1,25 1,47	1,45 1,7

АҚ өзіндік сыйымдылық тоғы мына түрде анықталады.

I_сАҚ = 2πf + 3C_АҚ · U_ном / √ 3 (3.3)

мұндағы f – желі жиілігі, Гц,

С_АҚ – АҚ статор фазасының сыйымдылығы, Ф

U_ном – желінің фаза аралық ном. кернеу,В.

Жерге қатысты АҚ статор фазасының сыйымдылығын өндіруші заводтың берілгенінен аламыз. Негізінен АҚ сыйымдылығын мына түрде анықтауға болады.

С_АҚ = 0,0187·S_{ном · АҚ}·10^{- 6} / 1,2 √U_ном (1+0,08·U_ном) (3.4)

мұндағы S_{ном · АҚ} – АҚ номинал қуаты, МВ·А

U_ном – АҚ номинал қуаты, кВ

U_ном = 6 кВ деп алып (6.4) формуласына қойып мынадай теңдеу аламыз.

С_АҚ = 0,00525·S_{ном · АҚ}·10^{- 6} (3.5)

АҚ толық қуаты келесі формуласы арқылы есептеледі.

S_{ном · АҚ} = Р_ном·АҚ / η · cos φ (3.6)

(6.3) формуласына АҚ фазасының сыйымдылық мәнін қойсақ мынадай формула аламыз:

I_сАҚ=0,0172 ·S_{ном АҚ} (3.7)

Релейлік қорғаныс зонасына кіретін кабель желісінің өзіндік сыйымдылық тоғының үшеселік мәні мына түрде анықталады:

I_сл=I_{с уд}·L·m (3.8)

мұндағы: I_{с уд}-6 кВ 1 км кабельжелісіндегі өзіндік сыйымдылық тоғының үшеселік мәні 6.1 кестеде;

L- кабель желісінің ұзындығы;

m- желідегі кабель саны.

Жерлік қорғанысының сезімталдығы оқшауланған нейтральді желіде есептелмейді, бірақ-та оның іске қосылуын қамтамасыздандыру керек:

I_c∑ - I_c > I_c.з. (3.9)

мұндағы: I_c∑-бүкіл желінің жерге тұйықталу өзіндік сыйымдылық тоғының үшеселік мәнінің қосындысы;

I_c- (6.2) формуласында берілген

I_c.з.-(6.1) формуласында берілген

Резистр арқылы тұйықталған нейтральді желідегі АҚ статор орамының жерлік қорғанысының сезімталдығы фаздық шығарулары арқылы есептеледі:

ρ=1- К_ч· I_c.з./ I_з.а.> 0,5 (3.10)

мұндағы: К_ч-сезімталдық коэффициенті, К_ч =1,2

I_c.з.-АҚ жерлік қорғанысының іске қосу тоғы (6.1) формуласы арқылы анықталады;

I_з.а – активті бөлігін есептей жерге тұйықталу толық тоғы,нейтральдағы резистрдің кедергісімен анықталады.

Жерге тұйықталу тоғының активті бөлігінің нейтральді резистрдің кедергісімен анықталатын мына түрде жазылады:

I_з.а =U_ф/R (3.11)

мұндағы: R- нейтральдағы резистр кедергісі жерге тұйықталу тоғының толық мәні мына түрде болады.

I_з=√ ((U_ф/R)² + (I_c∑ - I_c)²) (3.12)

Статор орамының жерге тұйықталуының қорғанысын РТ-40,РТЗ-50 және РТЗ-51 релелерімен қорғау. АҚ қорғанысын әр түрлі релелерден жиналса,онда статордың орамдарының жерге тұйықталуының қорғанысы, ТЗЛМ типті ТТ жалғанған РТЗ-51 арқылы орындалады.

Секциядағы двигательдер бірнеше кабельдер арқылы жалғанса,онда ТЗЛМ типті ТТ әр кабельге және екінші ретті орамға жеке-жеке параллель жалғанып,бүкілі РТЗ-51-ге жалғанады.

ТТНП-ның екінші ретті тоғы екінші жүктемесімен релеге қосылған ТТ санына байланысты. Сондықтан ТТ трансформация коэффициенті бір қалыпты болмайды.

ТЗЛМ типті ТТНП жалғанған РТЗ-51 релесінің орындалу тоғының бірінші реттінің мәні 3.2 кестеде көрсетілген:

Кесте 3.2-РТЗ-51 релесінің орындалу тоғы

ТЗЛМ саны	1	2	3	4
Минемалды орындалу тоғы,А Максималды орындалу тоғы,А	0,67 4,12	0,89 4,62	1,08 5,1	1,33 5,65

АҚ статор орамының жерге тұйықталу қорғанысын есептеу үшін бізге қозғалтқыш берілгендері керек. Қозғалтқыш берілгені:

Р = 3200 кВт; U_ном = 6 кВ; соs φ = 0,92; η = 0,96. Қозғалтқыш екі кабель арқылы жалғанған қимасы S = 240 мм²; L=40 м . 6 кВ желісінде тұйықталған нейтраль 100 Ом резистр арқылы жұмыс істейді.

Параллель жалғанған екі ТЗЛМ типті ТТНП жалғанған РТЗ-51-дің қорғанысын қарастырамыз.

Бірінші ретті орындалу тоғы өзіндік сыйымдылық тоғы арқылы (3.1) формуласы арқылы есептейміз:

I_с.з.=К_отс· К_б· I_с = 1,2 · 1,3 · I_c

Өзіндік сыйымдылық тоқты (6.2) формуласы арқылы табамыз:

I_с= I_сақ + I_сл= 0,0623 + 1,16 = 1,222 А

мұндағы:I_сақ (3.7) формуласы арқылы табамыз, ал I_сл (3.8) формуласы арқылы табамыз және S_{ном · АҚ} (3.6) арқылы табамыз :

S_{ном · АҚ} = 3,2 / 0,96 · 0,92 = 3,623 МВА

I_сақ = 0,0172 · 3,623 = 0,0623 А

I_сл = 1,45 · 0,04 · 2 = 1,16 А

Қорғаныстың орындалу тоғы мына түрде болады:

I_с.з.= 1,2 · 1,3 · 1,222 = 1,9 А

3.2 кестесі бойынша тексереміз: РТЗ-51 релесі 2 ТТНП-ден тұрады, оның қорғаныстық орындалу тоғы 1,9 А-ге тең яғни ол 0,89-4,62 мәндерінің арасында болғандықтан РТЗ-51 релесін қолдануға болады.

АҚ статор орамының қорғану бөлігінің мәнін есептейміз.Оны есептеу үшін (3.10) және (3.11) формулаларды қолданамыз:

I_з.а = 3200 / √ 3 · 100 = 18,47 А

ρ = 1- 1,2 · 1,9 _./ 18,47 = 0,87 > 0,5

3.3 Минемалды кернеуден қорғау.

Бұл қорғаныс бүкіл электр қозғалтқышқа бірдей және КРУ-дың кернеу трансформаторы релейлік бөлімінде орнатылады. Бұл қорғаныс 3 қадамнан тұрады(кернеу және уақыт үзіндісі).

1 қадамы : жауапсыз АҚ сөндіреді де жауапты механизмдердің АҚ қайта қосуына қамтамасыз жасайды. Бұл қадамның орындалуы 70% номинальды кернеу мен уақыт үзіндісі 0,5-1 сек деп алуға болады.

2 қадамы : АҚ жауапты бөлігін сөндіреді(кернеу болмаған жағдайда қозғалт-қыштың қауіпсіз шарттарын және қайта қосу механизмдері қосылмай тұрады) технологиялық процесс бойынша. 2 қадам АҚ АВР-дің беріктік қосуы үшін де қолдануға болады. Бұл қадамның орындалуы 50% номиналды кернеу мен уақыт үзіндісі 0,3-0,9 сек. деп алуға болады.

3 қадамы : АВР-дың қосылу бөлігінің орындалу керенуінің 25% номиналды кернеу және уақыт үзіндісі релейлік қорғанысының орындалу уақытымен бірдей болады.

Жалпы бұл қорғаныс кернеудің жоғалуы немесе төмендеуі кезінде бір секциядан тұтынып тұрған АҚ қондырғыларын сөндіреді. Бұл РН-54-160 кернеу релесімен орындалады,бұл реленің жоғарғы кернеудің контактарының жалғауы үш фазаға тізбектей және бірдей жалғанады.

Минемалды керенуден қорғау релесінің кернеуі U_cp қ.т. кезіндегі кернеудің қалпына келтіру беріктігі реленің өз орнына қайта келуінен алынады:

U_ср=U_min.paб / К_н · К_в · η_н (3.13)

мұндағы : U_min.paб-берілген желі бөліміндегі минемалды керену мәні. Ол мына түрде анықталады:

U_min.paб = 0,9 · U_ном (3.14)

К_н-беріктік коэффициенті , К_н =1,1 деп алынады;

К_в-қайту коэффициенті , К_в= 1,25÷1,8

η_н- керену трансформаторының трансформация коэффициенті.