Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Короткие замыкания и защита линий 0,4-35 кВ. II часть - 2110002 «Монтаж и наладка электрооборудования электрических станций, подстанций и линий электр
.pdf
в) Пример расчета самозапуска электродвигателей
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
1. Р а с ч е т н ы е у с л о в и я. Рассчитать начальные условия
самозапуска группы электродвигателей от шин бесконечной
мощности 10500 В через трансформатор (рис. 6.19).
Параметры электродвигателей Д
соs φ
= 0,85; U
ном
= 3000 В; k
ном
Параметры электродвигателей Д
соs φ
= 0,85; U
ном2
= 3000 В; k
ном2
сти пусковых токов электродвигателей Д
Параметры трансформатора: S
n
= 10 500/ 3 300
Tр
: Р
= 2000 кВт,
1
ном1
= 5,5.
п.п1
: Р
= 875 кВт,
2
ном2
= 5. k
п.п1
= 7 500 кВА; ек = 8% ;
тр
и k
п.п1
и Д2 соответственно).
1
— кратно-
п.п2
2.Определяются расчетные сопротивления, приведенные к
напряжению 3300 В.
Сопротивление трансформатора
е
тр
=
к Uном(кв)
тр(Мва)
x
100 S
Номинальный ток электродвигателя Д
S
=
I
ном1
ном1
U
ном1
=
соs φ
8 3,32
100 7,5
=
ном1
= 0,116 (Ом)
2 000 000
* 3000 * 0,85
:
1
= 454 (А)
Пусковое сопротивление электродвигателя Д
z'
=
д1
U
ном1
I
пуск 1
=
U
ном1
k
п.п1 Iном1
= 3 000
* 5,5*454
Суммарное сопротивление двух электродвигателей Д
z'д1 = z'
Номинальный ток электродвигателя Д
I
=
ном1
/2 = 0,69/2 = 0,345 (Ом)
д1
S
ном2
U
ном2
соs φ
ном2
=
2
875 000
* 3 000*0,85
Пусковое сопротивление электродвигателя Д
=
z
д2
U
ном2
I
пуск 2
=
U
ном2
k
п.п2 Iном2
=
3 000
* 5*198
Суммарное сопротивление трех электродвигателей Д
1
= 0,69 ( Ом)
1
= 193 (А)
2
= 175 (Ом)
2
171
z'д2 = zд2 /3 = 1,75 /3 =0,583 (Ом)
3
3
Результирующее пусковое сопротивление всех электродви-
гателей
z'
=
p.д
z'
z'
д1 + z'д2
= 0,345 * 0,583
д1 z'д2
0,345 + 0,583
= 0,217 (Ом)
2. Р а с ч е т н о е н а п р я ж е н и е, приведенное к стороне
низшего напряжения трансформатора,
3 300
U'
расч = Uрасч
10 500 10 500
= 10 500
3 300
= 3 300 (В)
3. Ток самозапуска электродвигателей
U'
I
=
n∑
(x
расч
+ z
тр
3 300
=
р.д.
)
(0,116 + 0,217)
= 5 730 (А)
Ток самозапуска электродвигателей, приведенный к стороне
высшего напряжения трансформатора,
I
n∑10,5
=
I
n
n∑
= 5 730
тр
3 300
10 500
= 1 800
(А)
5. Остаточное напряжение на зажимах электродвигателей
U
= U'
ост
x
расч
z
+ z
тр
р.д
= 3 300
р.д
0,217
0,116 + 0,217
= 2 150 (В)
что составляет: (2 150 / 3 000) * 100 = 72% номинального
напряжения.
В ы в о д. Самозапуск электродвигателей обеспечивается.
6-10. ЗАЩИТА СИНХРОННЫХ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
а) Некоторые особенности синхронных электродвигателей
При рассмотрении защиты синхронных электродвигателей
необходимо учитывать их особенности.
Отметим наиболее важные из них:
1. Пуск большинства синхронных электродвигателей производится при отсутствии возбуждения прямым включением в
сеть. Для этой цели на роторе синхронного электродвигателя
172
предусматривается дополнительная короткозамкнутая обмотка, выполняющая во время пуска ту же роль, что и в короткозамкнутом асинхронном электродвигателе. Когда скольжение
двигателя приближается к нулю, включается возбуждение и
электродвигатель втягивается в синхронизм под влиянием появляющегося при этом синхронного момента.
Во время пуска синхронный электродвигатель потребляет
из сети повышенный ток, который по мере уменьшения скольжения затухает, так же как и у асинхронного электродвигателя.
Для уменьшения понижения напряжения и величины пусковых токов мощные синхронные электродвигатели пускаются
через реактор, который затем шунтируется. Защиты синхронных электродвигателей, как и защиты асинхронных электродвигателей, должны быть отстроены от токов, возникающих
при их пуске или самозапуске, имеющих место при восстановлении напряжения в сети.
2 Момент синхронного электродвигателя зависит от напряжения сети U
U
и Еd .
д
э. д. с. электродвигателя Еd, и угла сдвига δ между
д
Без учета потерь в статоре и роторе
(6.14)
где
х
, и хq—продольное и поперечное реактивные сопротивле-
d
ния двигателя.
При постоянных значениях U
и Ед каждой нагрузке электро-
д
двигателя соответствует определенное значение угла δ.
В случае понижения напряжения в сети, как следует из
выражения (6.14), момент М
окажется меньше момента сопротивления М
уменьшается. Если при этом он
д
механизма, то
с
устойчивая работа синхронного электродвигателя нарушается,
возникают качания и электродвигатель выходит из синхронизма. Нарушение устойчивости возможно также при перегрузке
электродвигателя или снижении возбуждения.
Эффективным средством повышения устойчивости электро-
двигателя является форсировка возбуждения, увеличивающая
Е
. Опыт показывает, что при глубоких понижениях напряже-
d
173
ния (до нуля) синхронные электродвигатели, работающие с номинальной нагрузкой, выходят из синхронизма, если перерыв
питания превосходит 0,5 с.
При нарушении синхронизма скорость вращения электродвигателя уменьшается и он переходит в асинхронный режим.
При этом в пусковой обмотке и цепи ротора появляются токи,
создающие дополнительный асинхронный момент, под влиянием которого синхронный электродвигатель может остаться
в работе с некоторым скольжением. На асинхронный момент
электродвигателя накладывается момент, обусловленный током
возбуждения в роторе, имеющий переменный знак. Поэтому
результирующий момент электродвигателя имеет переменную
величину, что вызывает колебания скорости вращения ротора и
тока статора двигателя.
Токи, появляющиеся в статоре, роторе и пусковой обмотке электродвигателя при асинхронном режиме, вызывают повышенный нагрев их, поэтому длительная работа синхронных
электродвигателей в асинхронном режиме с нагрузкой больше
0,4—0,5 номинальной недопустима.
В связи с этим появляется необходимость в специальной
защите от асинхронного режима. Защита от асинхронного режима должна или осуществить ресинхронизацию электродвигателя, или отключить его. Ресинхронизация состоит в том, что
с электродвигателя снимается возбуждение (при этом его асинхронный момент повышается и скольжение уменьшается), через некоторое время включается возбуждение и двигатель вновь
втягивается в синхронизм. Признаком нарушения синхронизма
электродвигателя является появление колебаний тока в статоре
и переменного тока в роторе.
4. Исследования и опыт эксплуатации показывают, что
после отключения к. з. или включения резервного источника
питания многие синхронные электродвигатели могут самозапускаться, т. е. вновь (сами) втягиваться в синхронизм.
Самозапуск синхронных электродвигателей возможен, если
после восстановления напряжения под влиянием возросшего асинхронного момента (пропорционально U
2
) скольжение
д
электродвигателя настолько уменьшится, что он сможет снова
втянуться в синхронизм.
174
Возможность самозапуска зависит от параметров электро-
двигателя, его нагрузки и уровня напряжения.
Ввиду большого значения самозапуска синхронных электродвигателей их защиты должны надежно отстраиваться от
токов, возникающих в режиме.
б) Защиты, применяемые на синхронных электродвигателях
На синхронных электродвигателях устанавливаются следующие защиты:
а) от междуфазных повреждений в статоре;
б) от замыканий обмотки статора на землю;
в) от перегрузки;
г) от асинхронного режима;
д) от понижения напряжения.
Защита от междуфазных повреждений является основной и
обязательной защитой любого синхронного двигателя. Она выполняется мгновенной в виде токовой отсечки или продольной
дифференциальной защиты по такой же схеме, как и у асинхронных электродвигателей.
Отличие заключается только в том, что защита синхронного
электродвигателя одновременно с выключателем отключает АГП.
Ток срабатывания отсечки отстраивается от пусковых токов и токов самозапуска электродвигателя. При этом в случае
прямого пуска синхронного электродвигателя от сети пусковые
токи его за счет меньшего реактивного сопротивления часто
получаются большими, чем у равновеликих по мощности асинхронных двигателей.
Крупные синхронные электродвигатели оборудуются обычно продольной дифференциальной защитой. В целях упрощения
на электродвигателях до 5000 кВА дифференциальную защиту
выполняют двухфазной. На более мощных электродвигателях
защиту устанавливают на трех фазах, что позволяет обеспечить
быстрое отключение электродвигателя при двойном замыкании
на землю (одно в электродвигателе и второе в сети).
Защита от замыканий обмотки статора электродвигателя на
землю применяются при токах замыкания на землю больше 10
А. Защита выполняется с действием на отключение таким же
образом, как у асинхронных электродвигателей, и поэтому в
данном разделе подробнее не рассматривается.
175
Защита электродвигателя от перегрузки осуществляется при
помощи токового реле, включенного в одну фазу. При наличии
постоянного дежурного персонала защита может выполняться с
действием на сигнал с I
= 1,25 I
с.з
и выдержкой времени, пре-
ном
вышающей по возможности время затухания пусковых токов.
При отсутствии дежурного персонала защиту от перегрузки рекомендуется выполнять двумя комплектами, один из которых
действует на сигнал, а второй, более грубый — на отключение.
Сигнал о перегрузке подается для вызова персонала, который должен прийти в помещение, где находится электродвигатель, и принять меры по его разгрузке. Отключающий комплект
выполняется с I
=(1,5÷1,75)I
с.з
и выдержкой времени, отстро-
ном
енной от пусковых токов.
На электродвигателях с частыми перегрузками может применяться защита с тепловыми реле, действующими на отключение. Однако тепловые реле следует использовать только в крайних случаях ввиду их относительной сложности и только при
условии надежности конструкции и достаточной стабильности
характеристики.
Защита от асинхронного режима выполняется реагирующей
на колебания тока в статоре или роторе двигателя, возникающие в этом режиме (рис. 6.20).
Рис.6.20- Изменение тока статора синхронного двигателя
при асинхронном режиме
Самой простой защитой является токовая (рис. 6.21). Она
выполняется при помощи зависимого токового реле (рис. 6.21,
а) или посредством мгновенного токового реле, действующего
на вспомогательное промежуточное реле с замедленным размыканием контактов (рис. 6.21, б).
176
Действие этой защиты основано на том, что она не успевает возвратиться за время Δt спада тока между циклами качаний
(рис. 6.20) и постепенно, за несколько периодов качаний набирает время и срабатывает на отключение. Ток срабатывания
такой защиты (имеется в виду наименьший ток качаний, при
котором защита замыкает цепь отключения) определяется не
только уставкой на реле, но и зависит от продолжительного периода качаний.
Рис.6.21- Защита синхронного двигателя от асинхронного режима
Для надежной работы защиты время возврата t
(подвижной
воз.
системы токового реле в схеме на рис. 6.21, а или якоря промежуточного реле в схеме на рис. 6.21, б должно быть больше времени Δt (рис. 6.20), в течение которого ток качаний недостаточен
для действия реле, т. е. t
>Δt. Выдержка времени защиты вы-
воз
бирается больше времени затухания пусковых токов двигателя.
Для выполнения рассматриваемой защиты применяется реле
РТ-80.
Более совершенной по своему принципу является защита,
реагирующая на появление переменного тока в цепи ротора,
выполняемая по схеме на рис. 6.22. Нормально в цепи ротора
проходит постоянный ток, и защита не действует, так как ток
во вторичной обмотке трансформатора тока отсутствует. При
качаниях в роторе индуктируется переменный ток, под влиянием которого защита приходит в действие. Чтобы исключить
возврат реле времени В в момент спада тока при большом периоде качаний, в схеме предусмотрено промежуточное реле П
с замедленным возвратом, которое поддерживает ток в реле
времени, если провалы тока не превышают времени отхода
якоря. Выдержка времени на защите устанавливается больше
177
продолжительности несимметричных к. з. в сети, во время
которых токи обратной последовательности, возникающие в
статоре, индуктируют переменный ток в роторе, могущий вызвать ложное действие защиты.
Рис. 6.22- Защита синхронного электродвигателя от асинхронного режима,
реагирующая на появление переменного тока в цепи ротора
Вместо трансформатора тока в схеме на рис. 6.22 можно вклю-
чить дроссель, к зажимам которого подключается токовое реле Т.
Сопротивление дросселя при постоянном токе ничтожно, и
поэтому напряжение на его зажимах близко к нулю и ток в реле
Т отсутствует.
При переменном токе на зажимах дросселя появляется напряжение, достаточное для действия реле Т.
Защита от понижения напряжения является вспомогательной и устанавливается только в следующих случаях:
1) на электродвигателях неответственных механизмов для
облегчения самозапуска ответственных электродвигателей;
2) на электродвигателях, самозапуск которых оказывается
невозможным;
З) на электродвигателях ответственных механизмов, произвольный самозапуск которых недопустим по условиям технологии производства или техники безопасности.
Схема защиты выполняется так же, как и асинхронных электродвигателей и синхронных компенсаторов. Уставки защиты
зависят от ее назначения.
На защитах, установленных для обеспечения самозапуска
ответственных электродвигателей, напряжение срабатывания
берется равным уровню напряжения, при котором обеспечивается надежный самозапуск, т. е.
U
= (0,5 – 0,7) U
с.з
:
ном
178
Выдержка времени в этом случае отстраивается от мгновен-
но действующих защит в сети и принимается равной 0,5 с.
На электродвигателях, самозапуск которых невозможен, напряжение срабатывания берется равным исходя из того, что двигатели, работающие с полной нагрузкой, могут выйти из синхронизма при понижении напряжения в сети на 50% или ниже.
Выдержка времени, как и в предыдущем случае, принимается
равной 0,5 с. На защитах, отключающих электродвигатели по
условиям технологии или техники безопасности, напряжение
срабатывания выбирается также по уровню, опасному по условиям устойчивости,
т. е. U
= 0,5U
с.з
, а время — максимальным по условию вы-
ном
бега (остановки) электродвигателя (больше времени остановки).
179
Содержание
ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................3
МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ...........................5
1-1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ ................5
1-2. ЗАЩИТА ЛИНИЙ С ПОМОЩЬЮ
МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ .....................5
1-3. СХЕМЫ ЗАЩИТЫ .............................................................6
а). Разновидности схем максимальной защиты ...............6
б). Схемы трехфазной защиты на постоянном
оперативном токе ................................................................7
в). Схемы двухфазной защиты на постоянном
оперативном токе ..............................................................10
1-4. ПОВЕДЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
ПРИ ДВОЙНЫХ ЗАМЫКАНИЯХ НА ЗЕМЛЮ ...........13
1-5. ТОК СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ .................................15
1.6. ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ ЗАЩИТЫ ...............................20
а). Ступень времени ..........................................................20
б). Выбор времени действия защит .................................22
1-7. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА С
ПУСКОМ (БЛОКИРОВКОЙ) ОТ РЕЛЕ
МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ .............................23
1-8. МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ
НА ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ ...............27
а). Требования к трансформаторам тока, питающим
оперативные цепи .............................................................27
б). Приставки к приводам выключателей .......................29
в). Схемы максимальных защит на переменном
оперативном токе .............................................................30
г). Схемы с дешунтированием катушки
отключения выключателя .................................................31
д). Схемы с питанием оперативных цепей защиты
от блоков питания .............................................................40
е). Схемы защиты с использованием энергии
заряженного конденсатора для питания
оперативных цепей ...........................................................44
180
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]