Расчет уставок защит электродвигателя

Расчет токовой отсечки

Первичный ток срабатывания токовой отсечки выбирается по условию отстройки пускового тока двигателя. В момент включения двигателя по его обмотке будет протекать бросок тока намагничивания, содержащий апериодическую составляющую и в 1,6-1,8 раза превышающий по амплитуде установившийся пусковой ток, который учитывается увеличенным коэффициентом отстройки в расчетной формуле для определения тока срабатывания защиты:

I_с.з=k_отсI_пуск (3.1)

где k_отс– коэффициент отстройки, учитывающий погрешности реле и наличиеапериодической составляющей, принимается равным k_отс=1,8-2 для защит с временем срабатывания 0,05с и менее; k_отс=1,4-1,5 для защит с реле РТ-40; I_пуск – пусковой ток двигателя при номинальном напряжении сети.

Пусковой ток электродвигателя определяется по номинальному току и кратности пускового тока, значение которых указывают в паспорте двигателя и в каталоге, по выражению:

I_пуск=k_пI_ном.дв,

где k_п – кратность пускового тока двигателя.

Для микропроцессорных защит рекомендуется применять k_отс=1,5 и время срабатывания равным 0,08 – 0,1с.

Однако, если желательно иметь время срабатывания защиты минимальное (0,04с), то коэффициент отстройки k_отс следует принять равным 1,8 – 2[ ]

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя в минимальном режиме питающей сети и оценивается коэффициентом чувствительности по выражению:

k_ч= ; (3.2)

где I_КЗmin⁽²⁾ – ток двухфазного короткого замыкания в минимальном режиме питающей сети.

Коэффициент чувствительности отсечки должен быть не менее 2,0.

Раньше токовую отсечку для двигателей мощностью до 2000кВт выполняли (согласно ПУЭ) по простой и дешевой схеме с включением одного реле на разность токов фаз. Для этой схемы ток срабатывания реле следует выбирать с учетом коэффициента схемы.

I_{c.р= ;} (3.3)

где К_I– коэффициент трансформации трансформаторов тока; k_cx= для схемы на разность токов двух фаз и k_cx=1 для двухрелейной схемы (звезда и неполная звезда).

Тогда коэффициент чувствительности вычисляется по:

K_ч= (3.4)

Ток срабатывания реле токовой отсечки, выполненной по однорелейной схеме, в больше, чем по схеме звезда и чувствительность защиты будет в раз меньше.

Расчет защиты от замыканий на землю в обмотке статора электродвигателя.

Высоковольтные электродвигатели напряжением 6 – 10кВ, как правило, работают в сетях с малыми токами замыкания на землю, поэтому защиты от замыканий на землю в обмотке статора выполняются в виде токовых защит нулевой последовательности, которые подключаются к кабельным трансформаторам тока нулевой последовательности.

Первичный ток срабатывания защиты рассчитывается независимо от аппаратного исполнения защиты.

Первичный ток срабатывания защиты от замыканий на землю в обмотке статора отстраивается от броска собственного емкостного тока присоединения при внешнем замыкании на землю

I_с.з = k_отс·k_б·I_C (3.5)

где k_отс=1,2 – коэффициент отстройки; I_C – утроенное значение собственного емкостного тока присоединения; K_б – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в начальный момент внешнего замыкания на землю.

Для сети с изолированной нейтралью

k_б=2 – 3 для реле РТЗ – 51;

k_б=3 – 4 для реле РТЗ-50 и РТ-40/0,2;

k_б=1,5 – 2 для микропроцессорных защит.

Значение собственного емкостного тока присоединения равно:

I_C= I_C.дв+ I_C.w(3.6)

Где I_С.дв – собственный емкостной ток электродвигателя;

I_Cw– собственный емкостной ток кабельной линии от КРУ до двигателя.

Собственный емкостной ток двигателя может быть определен по формуле для двигателя с номинальным напряжением U_ном = 6кВ

I_C.д. = 0,0172·S_ном.дв

Для двигателя с U_ном=10 кВ

I_C.д. = 0,03·S_ном.дв;

Где S_ном.дв– полная мощность двигателя в МВт

S_ном.дв=

Собственный емкостной ток кабельной линии, входящей в зону защиты, равен:

I_Сw = I_C/уд·l·m

где I_С.уд – собственный емкостной ток одного километра линии 6 или 10 кВ (табл.1);

l – длина линии, км;

m–число кабелей в линии.

Таблица 1.

Сечение кабеля, мм^2
Емкостный ток IC.уд, А/км при Uном= 6 кВ	0,58	0,68	0,8	0,9	1,0	1,18	1,25	1,45
Емкостный ток IC.уд, А/км при Uном= 10кВт	0,72	0,8	0,92	1,04	1,16	1,3	1,47	1,7

В сетях с изолированной нейтралью чувствительность земляной защиты можно не рассчитывать, однако необходимо проверить наличае условия для ее срабатывания:

I_CΣ – I_C ˃ I_с.з,

гдеI_{CΣ –} суммарный емкостной ток замыкания на землю всей сети, к которой подключен двигатель, в нормальном режиме работы сети.

Расчет защиты электродвигателя от перегрузки.

Защита от перегрузки может выполняться с помощью электромеханических и полупроводниковых реле (РТ-40, РТ-80, РСТ-11,13).

В соответствии с ПУЭ [1] в качестве защит от перегрузки применяются защиты с одним токовым реле, отстроенным от номинального тока двигателя, а по времени – от времени пуска или самозапуска. При таком выполнении защиты не используются перегрузочные возможности двигателя, а использование реле в одной фазе не позволяет выявить опасную перегрузку двигателя в неполнофазном режиме. Кроме того, согласно ПУЭ, защита от перегрузки устанавливается только на двигателях, подверженных технологическим перегрузкам, и на двигателях с тяжелыми условиями пуска. Защита от перегрузки должна действовать на сигнал или автоматическую разгрузку, а при отсутствии дежурного персонала или невозможности разгрузки на отключение.

Однако в последнее время указанное положение ПУЭ подвергается пересмотру и считается, что особенно в системе собственных нужд тепловых и атомных электростанций, защиту от перегрузки с действием на отключение желательно устанавливать в ячейках всех электродвигателей.

Первичный ток срабатывания защиты от перегрузки выбирается по условию отстройки от номинального тока электродвигателя:

I_с.з= (3.7)

где k_отс– коэффициент отстройки, равный 1,05 при действии защиты на сигнал и 1,1 – 1,2 при действии на отключение;k_в – коэффициент возврата реле, равный 0,8 для РТ-40 и РТ-80 и 0,9 для РСТ-11,13; I_{длит.дв} – длительно допустимый ток двигателя

В соответствии с ПУЭ номинальная мощность двигателя должна сохраняться при отключении напряжения до , поэтому

I_{длит.дв}=1,1·I_ном ,

Тогда защиты с реле РТ-40

I_с.з= ·I_ном.дв= 1,5

Выдержка времени защиты выбирается по условию надежной отстройки защиты от времени пуска и самозапуска:

tс.з≥kотс·tпуск,

где kотс – коэффициент отстройки принимается равным 1,3;

tпуск – время пуска или самозапуска.

Дата добавления: 2015-05-08