9 Релейная защита синхронного двигателя

Для синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ предусматриваются защиты от многофазных замыканий на линейных выводах и в обмотке статора, однофазных замыканий на землю на линейных выводах и в обмотке статора, токов перегрузки, потери питания и понижения напряжения.

В данном разделе выполнен выбор и расчёт релейной защиты синхронного двигателя СТД-630 кВт.

9.1 Выбор и расчёт защиты от междуфазных КЗ в обмотке статора двигателя и на выводах

Для данной защиты применяется двухрелейная токовая отсечка без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов при выведенных пусковых устройствах с реле, включенными на фазные токи. Защита выполнена на реле РСТ 13, схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле – неполная звезда.

.

Коэффициент трансформации n_тт=100/5=20.

Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от пускового тока двигателя (к_пуск=5,66):

.

Чувствительность защиты:

> 2.

Ток срабатывания реле:

.

Защита выполняется на реле РСТ 13 – 24, [6].

Сумма относительных уставок ориентировочно равна:

.

Относительные уставки:

= 0,2 + 0,4 + 1,6 = 2,2.

Ток уставки:

I_уст = I_min ∙ (1 +) = 5 ∙ (1 + 2,2) = 16 А.

9.2 Выбор и расчёт защиты от перегруза

Применяется максимальная токовая защита, действующая на отключение с большой выдержкой времени. Защита устанавливается в одной фазе.

Ток срабатывания защиты:

.

Ток срабатывания реле:

.

Защита выполняется на реле РСТ 13 – 19.

Сумма относительных уставок:

.

Относительные уставки:

= 0,4+ 0,8 = 1,2.

Ток уставки:

I_уст = I_min ∙ (1 +) = 1,5 ∙ (1 + 1,2) = 3,3 А.

Время срабатывания защиты должно превышать время пуска двигателя. принимается t_сз = 12 с.

3. Выбор и расчёт защиты от однофазных замыканий на землю в обмотке статора двигателя и на выводах

Собственный емкостной ток двигателя:

; (91)

где f – номинальная частота сети, Гц.

При номинальной мощности электродвигателя, не превышающей 2,5-3Мвт, значением I_СД можно пренебречь. Следовательно:

I_с=I_сл.

Для соединения электродвигателя с источником питания применяется кабельная линия с алюминиевыми жилами сечением 25 мм². Длина линии составляет 0,56 км.

Емкостной ток кабельной линии:

I_cк = I_со∙ l_л ;

где I_со - удельный ток замыкания на землю для данного кабеля, А/км;

I_cк = 0.62 ∙ 0,56 = 0,35 А.

Ток срабатывания защиты:

I_сз = к_отс ∙ к_БР ∙ I_с ;

где к_БР – коэффициент, учитывающий броски емкостного тока;

I_сз = 1,2 ∙ 2 ∙ 0,35 = 0,84А.

Не смотря на небольшой емкостной ток, защита устанавливается; т.к. обеспечивается действие этой защиты при реальных значениях тока замыкания на землю на выводах электродвигателя. Для работы защиты используется слаботочное реле РТЗ – 51, питание которого осуществляется от трансформатора тока нулевой последовательности ТЛК – 10-6У3.

Настройка защиты осуществляется на месте.

Защита действует на сигнал без выдержки времени.

9.4 Выбор и расчёт защиты от снижения напряжения

Применяется двухступенчатая защита минимального напряжения. Защита выполняется на реле РСН 16. Реле подключаются на линейное напряжение звезды трансформаторов напряжения НАМИ – 10. Коэффициент возврата реле к_в = 1,1.

1 ступень – отключает потребители 3 категории и неответственные потребители.

Напряжение срабатывания защиты:

. (92)

Коэффициент трансформации трансформатора напряжения:

n_тн == 100.

Напряжение срабатывания реле:

.

Защита выполняется на реле РСН 16 – 28.

Ориентировочная сумма относительных уставок:

.

Уставка реле:

= 0,1 + 0,2 = 0,3.

Напряжение уставки реле:

U_уст = U_min ∙ (1 +) = 40 ∙ (1 + 0,3) = 52 В.

Защита действует на отключение двигателя с выдержкой времени 1,5 с.

2 ступень - защита отключает сам двигатель.

Напряжение срабатывания защиты:

.

Напряжение срабатывания реле:

.

Защита выполняется на реле РСН 16 – 23.

Ориентировочная сумма относительных уставок:

.

Уставка реле:

= 0,6 + 1,6 = 2,2.

Напряжение уставки реле:

U_уст = U_min ∙ (1 +) = 12 ∙ (1 + 2,2) = 38,4 В.

Защита действует на отключение двигателя с выдержкой времени 10 с.