77. Защиты синхронных двигателей.

Наиболее часто встречающиеся и опасные КЗ в электродвигателях - междуфазные к.з. статорной обмотки. Однофазные к.з. менее опасны, т.к. двигатели работают в сетях с U<10,5 кВ. Часто возникает режим перегрузки двигателя током. Поэтому от данных видов к.з. и повреждений д. б. установлены соответствующие защиты. Защиты двигателей не должны быть очень сложными, не должны допускать лишних отключений.

В качестве защиты от междуфазных к.з. чаще всего используют МТЗ и ТО. Отсечка выполнена на реле. Ток срабатывания защиты отстраивается от пускового тока двигателя , поскольку в режиме пуска или самозапуска двиг-ей происходит ↑ тока, а защита данные режим отключать не должна.

Для двигателей Р>3000 кВт применяют диффзащиту (рис. 95). Для диффзащиты: .

От замыканий на землю защита выполняется на основе ТНП и действует на отключение двигателя без выдержки времени. В целях уменьшения перенапряжений и увеличения чувствительности защит на каждой секции 6-10 кВ устанавливают дополнительный заземляющй трансформатор со схемой соединения обмоток «звезда с глухозаземленной нейтралью-треугольник». В нейтраль заземляющего трансформатора включены параллельно два высоковольтных резистора R. При появлении замыкания на землю в двигателе активный ток замыкания течет через двигатель и сопротивление R, В неповрежденных двигателях активной составляющей тока нет. От емкостного тока, возникающего при замыкании на землю защита д. б. отстроена величиной тока I_сз.

Защита от перегрузки выполняется в виде МТЗ, действующей на сигнал, если перегрузку можно снять без остановки двигателя и на отключение - если по технологическим особенностям производства снять перегрузку можно только остановив двигатель.

Рис. 95 Защиты двигателя от междуфазных к.з.

Лучше всего определить перегрузку двигателя по токам можно с помощью тепловых реле. Эти реле выполняются на принципе использования различных коэффициентов линейного расширения металлов под влиянием нагрева. Но тепловые реле сложны в обслуживании и наладке, что ограничивает их применение.

Защита от понижения напряжения. При снижении U на шинах, к которым подключены двигатели до 0,5защита отключает часть неответственных двигателей, чтобы при восстановленииU обеспечить самозапуск ответственных неотключавшихся двигателей. Реле имеет уставку по напряжению =0,5.

На синхр. двигателях устанавливается защита от асинхронного режима, реагирующая на появление уравнительного тока : , где U_c - напряжение на шинах; х_с - эквивалентное сопр-е системы, - сопр-е двигателя в сверхпереходном режиме.

Двигатели малой мощности и включенные на U=0,4 кВ защищаются от всех видов КЗ с помощью предохранителей или магнитных пускателей.

78. Защиты силовых трансформаторов

Основными видами к.з. в силовых трансформаторах являются замыкания между фазами внутри бака и на выводах, витковые замыкания обмоток, замыкания на землю обмоток или их выводов.

В связи с этим должны быть предусмотрены защиты от данных к.з., а также резервные защиты трансформатора, отключающие его при к.з. во внешней сети и отказе защиты элементов внешней сети. На всех трансформаторах устанавливается защита от перегрузки, действующая на сигнал и на отключение, если снять перегрузку невозможно и она превышает допустимые нормы.

В качестве основной защиты трансформаторов от всех видов к.з. внутри бака и на его выводах применяется продольная дифференциальная защита. Трансформаторы тока (ТА) устанавливаются с обеих сторон трансформатора: зона действия охватывает весь трансформатор и его выводы.

Для трансформаторов малой мощности (S<6300 кВА) может быть использована токовая отсечка. Она работает при междуфазных к.з., и в зону ее действия попадает не весь трансформатор. От витковых к.з. в таком случае используется газовая защита.

Газовая защита установлена на всех трансформаторах, она действует при к.з. внутри бака и отключает трансформатор без выдержки времени при сильном выделении газа. При слабом выделении газа газовая защита действует на сигнал.

В качестве резервной защиты от к.з. во внешней сети применяются МТЗ, МТЗ с блокировкой по минимальному напряжению, фильтровая токовая защита обратной последовательности, реагирующая на несимметричные к.з. На трансформаторах большой мощности и на автотрансформаторах применяется дистанционная защита. Все защиты выполняются таким образом, чтобы в зону их действия попадал трансформатор или автотрансформатор.

Маломощные трансф-ры (от 1МВА-6,3МВА) защищают с помощью предохранителей, а более мощные с помощью диффзащиты, газовой защиты, МТЗ, ТО.

МТЗ срабат. при ↑ токозащищаемого эл-та сверх установленного тока срабатывания (уставки). МТЗ явл-ся основной защитой шин НН, а также резервной защитой для эл-тов сети НН. Расчетные коэфф-ы для выполнения мтз таковы:

- коэф-т кратности макс. I;- коэф-т схемы включения реле;- коэф-т отстройки;- коэф-т возврата реле.

Рис.1 Функциональная схема МТЗ

Макс. раб. ток принимается = ном. току трансф-ра, т.е: (А). Лин-е знач-я тока 3х.ф КЗ при к.з. в зоне защиты. Основной ток:. За трансф-ром:;.Ток срабатывания реле и защиты : Расчетный: (А). Принятый:-расчетный I, округленный до ближайшего целого числа Первичный: ; Коэф-тыдля опред-я чувствит-и:От сборных шин до трансф-ра, за трансф-ром:=1. Чувств-ь защиты при 2хф к.з. : В зоне защиты от сборных шин до трансф-ра:. За трансф-ом в зоне защиты:. Выбираем токовое реле.

Токовая отсечка(ТО) Разновидность токовой защиты -ТО, которые испол-ся в качестве первых ступеней токовых защит. Защиты, позволяющие без выдержки времени, отключать КЗ. в сети. Селективность действия ТО достигается выбором Iсз. ТО бывают селективные и неселективные, мгновенного действия и с выдержкой времени, направлен. и ненаправл.

Iсз д. б. выбран так, чтобы защита отключала КЗ на своей линии и не отключала на соседней, т.е. , где- макс. знач-е Iкз при к.з. в начале следующей ЛЭП; введя kн получим, kн= 1,2 ÷ 1,3. Расчет защиты по току 2-хфазного к.з., который меньше, чемI 3-хфазного к.з., то возможно неселективное действие ТО при к.з. на последующей линии. Время действия складывается из времени замыкания контактов реле, входящих в схему защиты. Это время действия промежуточных реле. tсз находится:0,02 ÷ 0,06 с.

Точка , в которой Iкз = Iсз, делит линию на 2 части: где Iсз < Iкз - зона работы защиты и, где Iсз > Iкз - «мертвая зона»-защита не работает. Мертвая зона явл-ся существенным недостатком ТО. Величина «мертвой зоны» м. б. определена графически.

Допустимо применение ТО, если ее зона охватывает более 20% от длины линии.

Для защиты части линии, не попавшей в зону ТО, применяют еще одну ТО с выдержкой времени, которая выступает в качестве второй зоны токовой защиты.

Газовая защита - для защиты силовых трансф-ров с масляным заполнением, снабженных расширителями, от всех видов внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газа, ускоренным перетеканием масла из бака в расширитель,от утечки масла из бака трансф-ра. Газовая защита-очень чувствительная и часто позволяет обнаружить повреждение в трансф-ре в начальной стадии. При повреждениях трансф-ра газовая защита действует быстро: 0,1-0,2с. Газовая защита устанавл-ся на всех трансф-рах мощ-ю 6,3МВА и более, а также на всех внутрицеховых понижающих трансф-рах, начиная с мощ-и 630кВА.

Дифференциальная токовая защита(ДЗТ) МТЗ и ТО отключение КЗ без выдержки времени не выполняют, что связано с их принципами действия и особенностями. Одним из видов защит, позволяющих выполнять отключение без выдержки времени при КЗ в любой точке защищаемого элемента являются дифф. защиты. Принцип действия продольных диффзащит основан на сравнении величин и фаз токов в начале и конце защищаемого элемента.

Дифф. защиты делятся на продольные и поперечные. В продольных дифзащитах токи сравниваются по концам защищаемого элемента (линии, трансф-ра и др.),в поперечных дифзащитах токи сравниваются в параллельных ветвях защищаемого элемента (паралл. линиях, паралл. ветвях обмотки статора генератора).

ДЗТ(продольная) - быстродействующая защита трансф-ров с обмоткой ВН 3кВ и выше от КЗ на выводах, внутр. повреждений. Продольная ДЗТ без выдержки времени предусматриваться на трансф-рах 4МВА и выше, 4МВА при их паралл-ой работе и на трансф-рах меньшей мощ-ти (не < 1МВА), если ТО не удовлет-ет требов-ям чувствит-ти.

Рис.4 Схема поперечной диф.защиты

Ток небаланса :

где - обусловлен погрешностью ТА;- обусловлен неравенством сопротивлений линий.

1е условие определения :.

2е условие - , где- суммарный ток нагрузки параллельных линий. Это условие предотвращает срабатывание защиты при отключении ЛЭП с противоположного конца.

3е условие - условие недействия защиты при отключении одной из ЛЭП и внешнем КЗ.