Описание релейной защиты двигателей СН станции

Электродвигатели имеют весьма широкое применение во всех отраслях, в том числе и в установках СН электростанций.

Вследствие массового характера применения релейная защита двигателей должна осуществляться возможно проще и дешевле, но одновременно с этим отличаться надёжностью действия как при внутренних повреждениях, так и при опасных для них ненормальных режимах, одним из которых является самозапуск эл. двигателя, который заключается в том, что при кратковременном понижении напряжения в сети, питающей электростанции, они не отключатся и после восстановления напряжения вновь разворачиваются до нормальной частоты вращения (те. сами запускаются).

Наиболее часто кратковременные понижения или исчезновения напряжения происходит в результате кз, при автоматическом переключении питания эл. двиг с одного источника на другой в результате действия АВР, а также при восстановлении напряжения после АПВ.

Защита эл. двиг должена обеспечивать возможность их самозапуска, т. е. она должна преждевременно отключать электродвигатели как при понижении напряжения, так и при его восстановлении:

С учётом вышеперечисленного принимаются следующие основные виды защит электродвигателей:

1. Защита электродвигателей от кз между фазами.

Междуфазные кз в обмотках статора сопровождается большими токами кз и вызывают значительные разрушения повреждённых электродвигателей. Поэтому защита от кз между фазами является основной РЗ электродвигателей, и установка её обязательна во всех случаях. В качестве релейной защиты электродвигателей мощностью до 5000кВт от кз согласно ПУЭ принемается МТЗ (токовая отсечка). Наиболее просто токовая отсечка выполняется с реле прямого действия, встроенного в привод выключателя с реле косвенного действия отсечка выполняется с независимыми токовыми реле. Ток срабатывания должен быть отстроен от броска пускового тока электродвигателя. При этом она надёжно отстроена и от тока, который электродвигатель посылает в сеть при внешнем кз. Токовую релейную защиту электродвигателя мощностью до 2000кВт следует выполнять, как правило, по наиболее простой и дешёвой однорелейной схеме. Недостатком этой схемы является более низкая чувствительность. Поэтому на электродвигателях мощностью 2000;5000кВт токовая отсечка выполняется двухрелейной. Двухрелейную схему отсечки следует так же применять на электродвигателях мощностью до 2000кВт, если К4<2.

2. Продольная дифференциальная защита.

Она устанавливается на эл. двиг мощность 5000кВт и более. Данная защита обеспечивает более высокую чувствительность к К3 на выходах и в обмотках эл. двиг, чем токовая отсечка МТЗ. Диф. защита предусматривается на эм.двиг. мощностью до 5000кВт, если токовая отсека не удовлетворяет требованиями чувствительности.

Дифференциальная релейная защита обычно выполняется в двух фазном исполнении с реле типа РНТ-565. Или реле типа ДЗТ-11 с торможением, если не обеспечивает необходимая чувствительность.

Поскольку РЗ в двухфазном исполнении не реагирует на двойное замыкание на землю, одно из которых возникает в обмотках эл. двиг на фазе В, в которой отсутствует ТТ, дополнительно устанавливается специальная РЗ от двойных замыканий на землю, которая выполняется токовым реле, подключенных к ТТНП.

3. Защита от перегрузки.

Перегрузка эл.двиг. возникает при затянувшемся пуске и саомзапуске; из-за перегрузки приводимых механизмов.

Для эл. двиг опасны только устойчивые перегрузки. Сверхтоки, обусловленные пуском или самозапуском эл. двиг кратковременным и самоликвидируется при достижении нормальной частоты вращения.

Защита от перегрузки выполняется с действием на отключение в случаи, если не обеспечивается самозапуск эл. двиг или с механизма не может быть снята техногенная перегрузка без останова эл. двиг;

Защита от перегрузки эл. двиг выполняется с действием на разгрузку механизма или сигнал, если технологическая перегрузка может быть снята с механизма автоматически или вручную персоналом без останово механизма и эл. диг находится под наблюдением персонала;

На эл. двиг механизмов могущих иметь как перегрузку устраняемую при работе механизма, так и перегрузку, устранение которой невозможно без останова механизма, целесообразно предусматривать действие РЗ от сверхтоков.

Защита от перегрузки чаще всего выполняется с помощью токового реле, а не теплового.

Для защиты эл. двиг от перегрузки обычно применяется МТЗ с использованием реле с ограниченно-зависимыми характеристиками типа РТ-80 или МТЗ с независимыми токовыми реле и реле времени.

4. Защита эл. двиг от замыканий на землю.

В соответствии с ПУЭ от замыканий на землю в обмотке статора действием на отключение устанавливается на эл. двиг мощностью 2000кВт и более при токах замыкания на землю более 5А, а на двиг. Маленькой мощности — при токах замыкания на землю более 10А. Защита от замыканий на землю реагирует на ёмкостный ток сети и выполняется с помощью одного токового реле типа РТ3−51, которое подключается к ТТНП, установленному на кабели, питающем ДВ.

Эта защита действует на отключение эл. двиг без выдержки времени.

При отказе защиты от замыканий на землю или выключатели на повреждённом присоединении, или при замыканиях на линиях секции имеется опасность повреждения заземляющих сопротивлений в нейтрале ДТ (дополнительных трансформаторов). Для исключения этого на ДТ предусматривается защита реле нулевой последовательности действующая с выдержкой времени 0,6с на отключение трансформатора (линии), питающего секцию 6кВ.

5. Защита эл. двиг от понижения напряжения.

Она устанавливается на эл. двиг, которые необходимы отключать при понижении напряжения для обеспечения самозапуска ответственных эл. двиг, а так же эл. двиг самозапуск которых при восстановлении напряжения недопустим по условиям техники безопасности или особенностями технологического процесса.

На эл. станциях к ответственным относятся такие эл. двиг, отключение которых вызываеит снижение нагрузки или останов электростанции; питательных, конденсатных и циркуляционных насосов, дутьевых вентиляторов и д.р.

Неответственными считаются эл. двиг, отключение которых не отражается на нагрузки эл.станции.

Если мощность всех ответственных эл. двиг превышает допустимую мощность по условию смозапуска, то при понижении напряжении необходимо отключать и некоторые ответственные эл.двиг.

Отключение эл. двиг при исчезновении напряжения обеспечивается установкой одного реле минимального напряжения, включаемого на линейное напряжение. Существенным недостатком такой зашиты является возможность её направленной работы в случаи обрыва цепи напряжения. Поэтому РЗ с одном реле напряжения применяется лишь для неответственных эл.двиг.

На установках с постоянным оперативным током РЗ минимального напряжения выполняется для каждой секции с.ш. собственных нужд, где в цепи реле времени, действующего на отключение не ответственных эл. двиг, включаются после довательного контакты трёх минимальных реле напряжения, что предотвращает ложное срабатывание РЗ при перегорании любого предохранителя в цепи ТН.

Значительное увеличение тока эл. двиг также наблюдается при обрыве фазы, что встречается у двигателей защищаемых предохранителями, при перегорании одного из них. При номинальной нагрузке увеличение тока статора при обрыве фазы будет составлять (1,6−2,5) Тн. Эта перегрузка носит устойчивый характер. Также устойчивый характер носят сверхтоки, обусловленные механическими повреждениями эл. двиг или вращаемого им механизма и перегрузкой механизма. Основной опасностью сверхтоков является сопровождающее их повышение температуры отдельных частей, и в первую очередь обмоток. При этом ускоряется износ изоляции обмоток и снижается срок службы двигателя.

При решении вопроса об установке РЗ от перегрузка при характере её действия руководствуются условиями работы эл. двиг, имея ввиду возможность устойчивой перегрузке его приводного механизма; на эл. двиг механизмов, не подверженным технологическим перегрузкам (эл.двиг циркуляционных питательных насосов и т. п.) и не имеющих тяжёлых условий пуска или самозапуска РЗ не устанавливается; на эл. двиг подверженных технологическим перегрузкам (эл.двиг мельниц, дробилок, багерных насосов и д.р.), а таже на эл. двиг, самозапуск которых не обеспечивается РЗ от перегрузок должна устанавливаться; при длительном самозапуске эл. двиг (20−25с) и снижении напряжения до 60−70% Uном может произойти отключение ответственных эл.двиг. Для предотвращения этого в цепи обмотки реле времени, действующего на отключение ответственных эл. двиг, включается контакт 4 реле, напряжение которое имеет уставку срабатывания (0,4−0,5) Uн и надёжно возвращается во время самозапуска. Оно будет длительно держать замкнутым свой контакт, только при полном снятии напряжения с шин СН.

На электростанциях применяется и другая схема РЗ минимального напряжения, в которой используется 3 пусковых реле.