15.4 Расчет защит высоковольтного синхронного двигателя

К шинам ГПП подключен электродвигатель серии СДК2-19-51-16 УХЛ4 с номинальными данными: Р_н=2000 кВт; cosφ=0,9; U_н=10 кВ.

Согласно /1/, в качестве защит синхронного электродвигателя выполняются: защита от междуфазных КЗ, защита от перегрузки, защита от замыкания на землю, защита от понижения напряжения, защита от асинхронного режима.

Защита выполняется на микропроцессорном терминале «SPAC 810 Д».

15.4.1 Расчет защиты СД от междуфазных коротких замыканий

Расчет защиты электродвигателя от токов коротких замыканий между фазами производится согласно /25/.

В качестве защиты от КЗ используется токовая однорелейная отсечка без выдержки времени, отстроенная от пускового тока.

Пусковой ток:

(15.25)

где К_пуск – кратность пукового тока;

I_ном.дв – номинальный ток двигателя, А:

(15.26)

Ток срабатывания защиты мгновенного действия (токовая отсечка):

(15.27)

К установки принимаем трансформатор тока ТЛК-10, n_т=200/5, с номинальной предельной кратностью вторичной обмотки m₁₀=10 /28/.

Проверка трансформатора тока:

Трансформаторы тока удовлетворяют условию проверки.

Вторичный ток срабатывания:

Проверка чувствительности защиты:

Защита чувствительна.

15.4.2 Расчет защиты двигателя от токов перегрузки

Ток срабатывания защиты от токов перегрузки:

(15.28)

Вторичный ток срабатывания:

Время срабатывания защиты:

(15.29)

где t_пуск – время пуска двигателя 10 с.;

t_зап = (1÷10 с).

15.4.3 Расчет защиты от понижения напряжения

Защита минимального напряжения устанавливается на электродвигателях, которые необходимо отключать при понижении напряжения для обеспечения самозапуска ответственных электродвигателей, а также электродвигателей, самозапуск которых при восстановлении напряжения недопустим по условиям техники безопасности или особенностям технологического процесса.

Схемы защиты минимального напряжения должны обеспечивать отключение электродвигателя как при полном исчезновении напряжения, так и при длительном КЗ в сети, вызывающем торможение двигателя.

Напряжение срабатывания защиты устанавливается примерно равным:

(15.30)

где U_н – номинальное напряжение двигателя, кВ;

К_в – коэффициент возврата, принимается 1,06, /26/;

Выбирается трансформатор напряжения НАЛИ-СЭЩ-10 /24/: U_1н=10 кВ; U_2н=100 В. Напряжение срабатывания защиты:

(15.31)

Выдержка времени отстраивается от мгновенно действующих защит в сети и принимается равной t_с.з=0,5÷1,5 с.

Принимаем t_сз=0,7 с.

Защита действует на отключение двигателя.

15.4.4 Расчет защиты СД от замыканий на землю

Находим емкостный ток двигателя:

(15.32)

где С_д – емкость фазы электродвигателя, Ф;

U_н – номинальное напряжение синхронного двигателя, В;

– угловая скорость вращения, рад/с.

Для СД емкость фазы определяется по формуле:

(15.33)

По формуле (15.33):

Для кабеля марки АПвПг 3×95, удельный емкостной ток однофазного замыкания на землю равен I_со=1,6 А/км, L_w7=0,208 км.

Емкостный ток кабельной линии:

_{Суммарный емкостный ток:}

(15.34)

Ток замыкания на землю:

_{Полученное значение тока замыкания на землю меньше установленного в /25/ (5 А), при котором устанавливается защита от замыканий на землю, действующая на отключение.}

_{Ток срабатывания защиты:}

(15.35)

_{Время срабатывания защиты 0,5 с.}

_{Определяется ток однофазного замыкания на землю:}

(15.22)

Ток трансформатора тока нулевой последовательности:

(15.23)

Оценка чувствительности:

(15.24)

_{Защита чувствительна.}

_{15.4.5 Защита двигателя от асинхронного режима}

_{При выпадении двигателя из синхронизма появляются пульсации тока статора, переменный ток в обмотке ротора и вибрация двигателя. Защита от асинхронного режима реагирует на пульсации тока статора Iдв, максимальное действующее значение которого Iдв.mах в несколько раз больше Iном.дв.}

_{Ток срабатывания защиты от асинхронного хода:}

(15.36)

где I_ном.дв – номинальный ток двигателя, рассчитанный в п. 15.4.1, А.

_{Вторичный ток срабатывания:}

_{Время возврата:}

(15.37)

_{15.4.6 УРОВ двигателя}

_{Команда на отключение выключателей подается УРОВ через выходные промежуточные реле своих избирательных органов. Сигнал УРОВ выдается через время, равное уставке tУРОВ=0,5 с., после выдачи сигнала на отключение выключателя при срабатывании защиты, при сохранении условий их пуска и при неисполнении выключателем команды «Отключить», и снимается по факту возврата защит.}

Если по истечении выдержки времени ток в цепи выключателя отходящей линии Q3 продолжает протекать, то УРОВ дает команду на отключение вводного выключателя в секцию шин Q1, либо на отключение секционного Q2, в зависимости от того в каком положение находятся эти выключатели.