Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Релейная защита электродвигателя

Релейная защита электродвигателя

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на двигателях напряжением выше 1000В должны устанавливаться следующие устройства релейной защиты:

  • защита от междуфазных коротких замыканий;
  • защита от замыканий на землю;
  • защита от двойных замыканий на землю;
  • защита от перегрузки.

Для синхронных двигателей дополнительно требуется защита от асинхронного режима. Применяемые для этой цели виды релейной защиты зависят от мощности электродвигателей:

В качестве защиты от междуфазных КЗ при мощности двигателей до 5000 кВт применяется токовая отсечка, она может применяться и для двигателей большей мощности, не имеющих фазных выводов со стороны нейтрали двигателя. При двигателях большей мощности, а также, если токовая отсечка для двигателей меньшей мощности не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется дифференциальная защита при условии, что эти двигатели имеют выводы со стороны нейтрали.

В качестве защиты от замыканий на землю при токах замыкания более 5 А для двигателей более 2000 кВт и 10А для двигателей меньшей мощности применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. На линиях, питающих двигатели передвижных механизмов, защита от замыканий на землю, по соображениям электробезопасности, должна действовать на отключение независимо от величины тока замыкания на землю. На блоках трансформатор-двигатель защита от замыканий на землю действует на сигнал.

Для защиты от двойных замыканий на землю применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. Она применяется в тех случаях, когда зашита от замыканий на землю имеет выдержку времени. Ее применение обязательно, если защита от междуфазных КЗ выполняется в двухфазном варианте.

Защита от перегрузки требуется для двигателей, подверженных перегрузке по технологическим причинам, или с особо тяжелыми условиями пуска. Защиту от перегрузки можно выполнять с зависимой или независимой выдержкой времени. Она может действовать на разгрузку механизма по технологическим цепям или на сигнал — первая ступень и на отключение — вторая. Выдержка времени защиты от перегрузки при токе, равном пусковому току двигателя, выполняется большей времени его пуска. При таком выполнении защиты двигателя имеется значительный тепловой запас. Это дает возможность выполнить действие такой защиты от перегрузки на разгрузку механизма.

Согласно ПУЭ на двигателях мощностью менее 5000 кВт можно иметь токовую отсечку, токовую защиту от замыканий на землю, защиту от перегрузки. Существуют специальные защиты от перегрузки с зависимой от величины характеристикой, совпадающей с тепловой характеристикой.

Защита от асинхронного режима для синхронных двигателей может действовать по току перегрузки с независимой выдержкой времени. Для двигателей с ОКЗ более 1,0 может быть применена защита с зависимой характеристикой. Режим асинхронного хода сопровождается перегрузкой двигателя, и на него реагируют защиты от перегрузки. Простые токовые защиты могут срабатывать и возвращаться при колебаниях тока. Поэтому защиты от перегрузки в асинхронном режиме должны накапливать выдержку времени. Можно использовать две ступени защиты от перегрузки: ступень с меньшей выдержкой времени действует на ресинхронизацию, а с большей – на отключение.

Специальные защиты от потери возбуждения имеются в устройствах возбуждения крупных двигателей. Эти устройства целесообразно использовать для автоматической ресинхронизации. Для облегчения условий самозапуска, а также для предотвращения подачи несинхронного напряжения на возбужденные синхронные двигатели или заторможенные механизмы двигатели должны быть оборудованы защитой минимального напряжения. Эта защита может быть либо индивидуальной, либо групповой. В ряде случаев для ускорения подачи напряжения на шины или предотвращения подачи напряжения на двигатели автоматикой внешней сети синхронные двигатели могут быть дополнительно оборудованы зашитой по понижению частоты, так как они способны длительно поддерживать напряжение в сети.

Кроме перечисленных, обязательных функций защиты, специальные защиты для двигателей имеют дополнительные функции, использование которых улучшает условия эксплуатации двигателя. К ним относятся:

  • зашита от обрыва фазы;
  • ограничение количества пусков;
  • запрет пуска по времени прошедшего от предыдущего пуска;
  • зашита минимального тока или мощности;
  • заклинивание или затормаживание ротора.

Специальные устройства защиты двигателей могут работать не только с током и напряжением, но и с датчиками температуры.

У двигателей большой мощности существуют также технологические защиты, которые могут действовать на отключение двигателей; повышение температуры двигателя, его подшипников, прекращение смазки подшипников, циркуляция воздуха в системе охлаждения. Необходимость этих защит и предъявляемые к ним требования излагаются в заводской документации.

Токовая защита от многофазных замыканий в обмотке статора двигателя

Защиты от многофазных замыканий в обмотке статора должны срабатывать по возможности с минимальным временем. Для этой цели используется максимальная токовая защита с зависимой или независимой выдержкой времени. При этом для быстрого отключения при сверхтоках короткого замыкания используется токовая отсечка, отстраиваемая от максимального значения пускового тока в момент включения двигателя. Остальной диапазон возможных токов коротких замыканий перекрывается ступенями МТЗ с независимой (зависимой) выдержкой времени.

Функция динамического переключения параметров (уставок) защиты обеспечивает ее загрубление на определенное время (при включении электродвигателя после предшествующей паузы) и тем самым позволяет повысить чувствительность к коротким замыканиям. При этом генерируется сигнал наличия предшествующей паузы в подаче напряжения, и переключаются уставки МТЗ, чем обеспечивается блокировка защиты во время последующего пуска двигателя.

Дифференциальная защита электродвигателя

Дифференциальная защита применяется ка двигателях сравнительно большой мощности, а также в случаях, когда МТЗ к токовая отсечка не обеспечивают необходимую чувствительность к внутренним междуфазным коротким замыканиям, ввиду необходимости отстройки от пусковых токов.

Защита электродвигателя от замыканий на землю в обмотке статора

Защиты от замыканий на землю в обмотке статора зависят от вида заземления нейтрали сети. В сетях с большим током КЗ на землю (сеть с глухозаземленной нейтралью) применяется токовая защита, реагирующая на ток нулевой последовательности (3I). Так как ёмкость обмотки намного меньше ёмкости сети, можно использовать ненаправленные токовые защиты нулевой последовательности. В особых случаях, при соизмерительности ёмкости двигателя и электрической сети необходимо использование направленной токовой земляной защиты.

Защита электродвигателя по току обратной последовательности

Ток обратной последовательности (I2) в обмотке статора возникает при несимметричном питании, при обрыве фазы обмотки статора, при несимметричном коротком замыкании. Как электрическая машина с вращающимся ротором, двигатель имеет значительно меньшее сопротивление для составляющих токов обратной последовательности. Поэтому составляющая тока обратной последовательности, возникающая в обмотке ротора и имеющая более высокую частоту ввиду обратного направления вращения относительно поля статора, приводит к увеличению тепловых потерь и разогреву двигателя. Принцип выполнения защиты основан на измерении симметричных составляющих рабочего тока.

Защита электродвигателя от снижения напряжения питания

Устойчивость работы двигателя зависит от значения и длительности снижения напряжения. Для этой цели используются защиты с контролем глубины снижения напряжения, которые могут иметь ступени по напряжению как с независимой выдержкой времени, так и с выдержкой времени, зависящей от глубины снижения напряжения. Данная защита должна автоматически выводиться из действия при отключении двигателя или при неисправности цепей напряжения.

Защита электродвигателя от тепловой перегрузки

Защита от тепловой перегрузки может быть выполнена на основе использования МТЗ с зависящей от тока выдержкой времени или на основе дифференциального уравнения нагрева двигателя.

Зашита электродвигателя от потери синхронизма

Традиционный способ выполнения защиты двигателя от потери синхронизма – фиксация периодических колебаний тока статора. Другим критерием может являться потребление синхронным двигателем в асинхронном режиме сравнительно большого тока с низким коэффициентом мощности (cosφ)

Дифференциальная защита

Дифференциа́льная защи́та — один из видов релейной защиты, отличающийся абсолютной селективностью и выполняющийся быстродействующей (без искусственной выдержки времени). Применяется для защиты трансформаторов, автотрансформаторов, генераторов, генераторных блоков, двигателей, воздушных линий электропередачи и сборных шин (ошиновок). Различают продольную и поперечную дифференциальные защиты.

Читать еще:  Что такое бобышка в двигателе

Содержание

  • 1 Продольная дифференциальная защита
    • 1.1 Принцип действия
    • 1.2 Область применения
  • 2 Поперечная дифференциальная защита
    • 2.1 Принцип действия
    • 2.2 Область применения
  • 3 Источники

Продольная дифференциальная защита [ | ]

Принцип действия [ | ]

Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов фаз, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемом аппаратом). Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока (TA1, TA2). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле (KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.

В нормальном режиме (1) значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания (2) на защищаемом участке на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка.

В реальном случае через обмотку токового реле всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса. Наличие тока небаланса объясняется рядом факторов:

  • Трансформаторы тока имеют недостаточно идентичные друг другу характеристики. Чтобы снизить влияние этого фактора, трансформаторы тока, предназначенные для дифференциальной защиты, изготавливают и поставляют попарно, подгоняя их друг к другу ещё на стадии производства. Кроме того, при использовании дифференциальной защиты, например трансформатора, у измерительных трансформаторов тока изменяют число витков в соответствии с коэффициентом трансформации защищаемого трансформатора.
  • Некоторое влияние на возникновение тока небаланса может оказывать намагничивающий ток, возникающий в обмотках защищаемого трансформатора. В нормальном режиме этот ток может достигать 5 % от номинального. При некоторых переходных процессах, например при включении трансформатора с холостого хода под нагрузку, ток намагничивания на короткое время может в несколько раз превышать номинальный ток. Для того чтобы учесть влияние намагничивающего тока, ток срабатывания реле принимают большим, чем максимальное значение намагничивающего тока.
  • Неодинаковое соединение обмоток первичной и вторичной стороны защищаемого трансформатора (например, при соединении обмоток Y/Δ) так же влияет на возникновение тока небаланса. В данном случае во вторичной цепи защищаемого трансформатора вектор тока будет смещён относительно тока в первичной цепи на 30°. Подобрать такое число витков у трансформаторов тока, которое позволило бы компенсировать эту разницу, невозможно. В этом случае угловой сдвиг компенсируют с помощью соединения обмоток: на стороне звезды обмотки трансформаторов тока соединяют треугольником, а на стороне треугольника соответственно звездой.

Следует отметить, что современные микропроцессорные устройства защиты способны учитывать эту разницу самостоятельно, и при их использовании, как правило, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединяют звездой на обоих концах защищаемого участка, указав это в настройках устройства защиты.

Область применения [ | ]

Дифференциальная защита устанавливается в качестве основной для защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Одним из недостатков такой защиты является сложность её исполнения: в частности, требуется наличие надёжной, помехозащищённой линии связи между двумя участками, на которых установлены трансформаторы тока. В связи с этим дифференциальную защиту применяют для защиты одиночно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, параллельно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не позволяет добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах высокого напряжения, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более чем 0,5 с.

Поперечная дифференциальная защита [ | ]

Принцип действия [ | ]

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты так же заключается в сравнении значений токов, но в отличие от продольной, трансформаторы тока устанавливаются не на разных концах защищаемого участка, а на разных линиях, отходящих от одного источника (например, на параллельных кабелях, отходящих от одного выключателя). Если произошло внешнее короткое замыкание, то данная защита его не почувствует, так как разность значений силы тока, измеряемых на этих линиях, будет практически равна нулю. В случае же короткого замыкания непосредственно на одном из защищаемых кабелей разница токов не будет равняться нулю, что даст основание для срабатывания защиты.

Область применения [ | ]

Данная защита устанавливается на ВЛ. Защита выбирает и отключает только одну поврежденную линию.

Защита состоит из пускового органа (токовое реле), которое включается так же, как и в продольной дифференциальной защите с участка направления мощности, включенного на разность токов защищаемых линий и на напряжение шин подстанции.

Оперативный ток подается на реле защиты через последовательное соединение вспомогательных контактов защищаемых линий для того, чтобы защита автоматически выводилась из действия при отключении одной из линий, во избежание её не селективного действия при внешнем КЗ.

Значение и знак вращающего момента у реле направления мощности зависит от значения тока, напряжения и угла между ними.

При КЗ на линии 1 ток в линии 1 будет больше тока в линии 2, поэтому их разность, то есть ток в реле, будет иметь такое же направление, как и ток в линии 1. Реле направления мощности замкнет контакт KW1 и защита отключит поврежденную линию 1.

При повреждении на линии 2 ток в ней будет больше тока в линии 1, и ток в реле изменит направление на противоположное. Замкнется контакт KW2 и защита отключит поврежденную линию 2.

8. Дифференциальная защита линий

8.1. Назначение и виды дифференциальных защит

На линиях отходящих от шин электростанций или узловых подстанций, часто по условиям устойчивости требуется обеспечить отключение КЗ в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени. Это требование нельзя выполнить с помощью мгновенных токовых отсечек, защищающих только часть линии. Кроме того, отсечки неприменимы по условию селективности, на коротких ЛЭП, где токи КЗ в начале и в конце линии примерно одинаковы. В этих случаях используются дифференциальные защиты (ДЗ), обеспечивающие мгновенное отключение КЗ в любой точке защищаемого участка и не действующие при КЗ за пределами зоны действия.

Дифференциальные защиты подразделяются на:

продольные – для защит как одинарных, так и параллельных линий;

поперечные – для защиты только параллельных линий.

8.2. Продольная дифференциальная защита

8.2.1. Принцип действия защиты

Принцип действия продольных дифференциальных защит основан на сравнении величины и фазы токов в начале и конце защищаемой линии.

При КЗ вне защищаемой линии токи в начале и конце линии направлены в одну сторону и равны по величине (см. рис. 8.2.1. а)). При КЗ в пределах защищаемой линии, токи направлены в разные стороны и не равны по величине (как правило) (см. рис. 8.2.1. б)).

Принцип сравнения токов показан на рис. 8.2.2.: по концам линии установлены трансформаторы тока с одинаковым коэффициентом трансформации. Их вторичные обмотки соединяются кабелем и подключаются к дифференциальному реле.

Различают две схемы построения дифференциальной защиты:

1. с циркулирующими токами;

2. с уравновешенными напряжениями.

На рис. 8.2.2. показана схема с циркулирующими токами. Для этой схемы ток протекающий по реле определяется:

(8.1.)

При отсутствии погрешностей I 1 = I 2 и IP =0 реле не работает. Не происходит срабатывания и при качаниях в системе.

По принципу действия дифференциальная защита не реагирует на внешние КЗ, качания и токи нагрузки.

В действительности же трансформаторы тока работают с погрешностью: I 1 – I 2 = I нб чтобы не произошло ложного срабатывания защиты: I С.З. > I нб.макс .

Читать еще:  Давление в цилиндре двигателя тойота

Работа схемы с циркулирующими токами при КЗ на защищаемой линии с односторонним и двусторонним питанием, показаны на рис. 8.2.3. а) и б). Ток протекающий через реле:

(8.2.)

где: I КЗ — полный ток КЗ.

Дифференциальная защита реагирует на полный ток I КЗ в месте повреждения, поэтому в сети с двусторонним питанием она обладает большей чувствительностью, чем токовые защиты.

Схема с уравновешенными напряжениями.

Работа дифференциальной защиты на основе схемы с уравновешенными напряжениями представлена на рис. 8.2.4.

В России а, ранее, в (СССР) применялись схемы дифференциальных защит с циркулирующими токами.

8.2.2. Токи небаланса в дифференциальной защите

(8.3.)

Для уменьшения тока небаланса необходимо выровнять токи намагничивания трансформаторов по величине и фазе. Ток намагничивания трансформаторов тока зависит от магнитной индукции или вторичной ЭДС (см. рис. 8.2.5.)

Выполнить характеристики намагничивания идентичными у разных трансформаторов тока практически не удается.

Ток небаланса особенно возрастает при насыщении магнитопровода трансформатора. Даже при максимальном токе протекающем по первичной обмотке при КЗ, трансформаторы тока не должны насыщаться.

Пути уменьшения тока небаланса

1. Применяются трансформаторы тока насыщающиеся при возможно больших кратностях тока КЗ (трансформаторы тока класса Р(Д)).

2. Ограничение величины вторичной ЭДС:

(8.5.)

Для этого уменьшают нагрузку Z Н и увеличивают коэффициент трансформации n Т .

3. Для выравнивания токов намагничивания II .нам и III .нам необходимо, чтобы нагрузка трансформатора тока была равной Z Н1 = Z Н2 .

Точных и простых для практики способов расчета тока небаланса ещё не разработано. При проектировании используют формулы, приведенные в «Руководящих указаниях по релейной защите».

8.2.3. Принципы выполнения продольной дифференциальной защиты

1. Использование промежуточных трансформаторов тока

Трансформаторы тока, соединяемые в дифференциальную схему, находятся на значительном расстоянии. Сопротивление соединительных проводов между трансформаторами тока очень велико. К примеру, для линии длиной 10 км и сечения контрольного кабеля 1,5 мм 2 , его сопротивление составит 130 Ом. Трансформаторы тока допускают нагрузку в пределах 1-2 Ом. Подобное затруднение преодолевается применением промежуточных трансформаторов тока TLA . Они уменьшают ток в соединительных проводах в nL раз, снижая нагрузку соединительных проводов, приведенную к зажимам основных трансформаторов тока в nL 2 раз.

2. Установка двух дифференциальных реле

Дифференциальная защита должна действовать на отключение выключателей на обоих концах защищаемой линии. Для этого устанавливают два дифференциальных реле. Однако подобный способ имеет недостаток из-за сопротивления соединительных проводов токи, поступающие в реле при сквозных КЗ не балансируются, даже при работе трансформаторов тока без погрешностей. Для уменьшения тока небаланса необходимо уменьшать сопротивление соединительных проводов.

При КЗ в зоне в схеме с одним реле в него поступает сумма вторичных токов трансформаторов тока: IP = I 1 + I 2 = IK . В схеме с двумя реле: (если сопротивление проводов равно нулю). То есть чувствительность защиты уменьшается.

(В схеме с уравновешенными напряжениями установка двух реле не меняет условий работы схемы.)

3. Использование дифференциальных реле с торможением

Для отстройки от токов небаланса получили распространение так называемые дифференциальные реле с торможением. Ток срабатывания у таких реле возрастает с увеличением тока внешнего КЗ. Принципиальная схема конструкции такого реле изображена на рис. 8.2.8.

где: IT — ток, протекающий через тормозную обмотку;

IP.0 — ток срабатывания реле при тормозном токе равном нулю;

kT — коэффициент торможения.

Схема включения реле с торможением показана на рис. 8.2.9. При внешнем КЗ в тормозной обмотке протекает ток КЗ, а в рабочей обмотке – ток небаланса; реле надежно не срабатывает.

При КЗ в зоне (см. рис. 8.2.10. ) в случае одностороннего питания I2 =0 и токи в рабочей и тормозной обмотках совпадают и равны I К ; при таких условиях реле сработает.

Зависимость IP = f ( IT ) изображена на рис. 8.2.11. При одинаковых условиях отстройки от тока небаланса при внешних КЗ, реле с тормозной характеристикой обладает большей чувствительностью по сравнению с простым дифференциальным реле.

Современные защиты оснащены тормозными реле на выпрямленном токе с реагирующим органом в виде поляризованного реле.

4. Включение дифференциальных реле через фильтры симметричных составляющих

Во всех выше рассмотренных схемах подразумевалась установка реле на трех фазах. Для выполнения таких схем необходимо 6 дифференциальных реле и не менее четырех соединительных проводов. Для уменьшения числа реле и соединительных проводов, реле включаются через фильтры симметричных составляющих или суммирующие трансформаторы ( см. рис. 8.2.12. ). На рисунке буквами KAZ обозначены фильтры токов, на их выходе протекает ток I Ф1 пропорциональный токам прямой последовательности. Составляющая прямой последовательности присутствует в фазных токах при всех видах КЗ. В схеме предусмотрены разделительные трансформаторы TL3 , 4 , с помощью которых цепь соединительного кабеля А – В отделяется от цепей реле. Такое разделение исключает появление в цепях реле высоких напряжений, наводимых в жилах кабеля при протекании токов КЗ по защищаемой линии. В нормальном режиме и при внешнем КЗ по соединительным жилам протекает ток, пропорциональный первичному току линии, а при КЗ на линии в соединительных проводах А – В проходит небольшой ток I1–I2 .

8.2.4. Комплект продольной дифференциальной защиты типа ДЗЛ

Принципиальная схема защиты типа ДЗЛ показана на рис. 8.2.13.

Данная защита оснащена специальным устройством контроля исправности соединительных проводов. По ним циркулирует контрольный постоянный ток. При обрыве или КЗ соединительного провода, прохождение тока нарушается и отслеживающие устройства выводят защиту из работы.

Соединительный провод защиты выполнен бронированным кабелем – обычно телефонным. Одновременно он может использоваться для связи и телемеханики.

В комплекте ДЗЛ используется комбинированный фильтр ( I1+kI2 ) прямой и обратной последовательности (1). Составляющая обратной последовательности возникает в сети при несимметричных повреждениях (2-х фазных и однофазных) и позволяет повысить чувствительность защиты увеличивая ток в реле. Фильтр ( I1+kI ) прямой и нулевой последовательности позволяет повысить чувствительность только при замыканиях на землю.

Продольная дифференциальная защита

Основной защитой генератора от междуфазных к.з. в обмотке статора генератора и на его выводах является продольная дифференциальная защита.

Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении величин и фаз токов по концам защищаемой зоны.

хема, поясняющая принцип действия защиты представлена на рис.7-2.

Рис. 7-2. Принцип действия продольной диф.защиты генератора

а) токораспределение при внешнем к.з.

б) токораспределение при к.з. в зоне.

Реле защиты подключается на разность токов трансформаторов тока с одинаковыми коэффициентами трансформации установленных со стороны главных выводов и со стороны нейтрали генератора, поэтому в зону действия защиты входят обмотка и выводы (главные и нулевые) статора генератора.

При внешнем к.з. (К1) и в нагрузочных режимах токи в первичных обмотках трансформаторов тока (II и III) равны по величине и направлены в одну сторону (к месту к.з.), а ток в реле Ip=IIBIIIB равен нулю поэтому защита не работает.

При к.з. в зоне действия защиты (К2) первичные токи к.з. направлены встречно (противоположны по фазе), ток в реле суммируется Ip=IIB+IIIB и реле срабатывает если Ip>Iс.з.

Продольная дифференциальная защита должна действовать на отключение генераторного выключателя и развозбуждение генератора (отключение автомата гашения поля – АГП).

В действительности из‑за погрешностей трансформаторов тока в реле появляется ток небаланса Ip=Iнб. Для исключения ложной работы защиты ток срабатывания продольной диф. защиты генератора выбирается по условию отстройки от тока небаланса, проходящего в реле при внешних к.з.:

Читать еще:  Электрооборудование газели схема управления двигателем

расчётный максимальный ток небаланса, определяемый по выражению:

Iнб.максКоднfi Iк.з.макс.

К=12

коэффициент апериодичности, учитывающий наличие апериодической составляющей в токе к.з.

для реле тока типа РТ-40

для реле тока прямого действия типа РТМ

Кодн=0,51,0

коэффициент однотипности характеристик ТТ

fi=0,1

относительная величина погрешности ТТ

наибольшее начальное действующее значение тока 3-х фазного к.з. на выводах генератора.

Чтобы уменьшить ток небаланса для продольной дифференциальной защиты подбираются трансформаторы тока с одинаковыми характеристиками намагничивания. При расчёте тока небаланса это учитывается коэффициентом однотипности.

С этой же целью рекомендуется выравнивать сопротивления плеч продольной дифференциальной защиты подбором соответствующих сечений жил соединительных кабелей и включать последовательно с токовыми реле добавочные сопротивления величиной 5-10 Ом.

Для повышения чувствительности дифференциальной защиты наиболее целесообразно использовать реле с быстро насыщающимися трансформаторами типа РНТ, а также использовать диф. реле с торможением типа ДЗТ.

На генераторах, работающих на шины генераторного напряжения, применяются две схемы продольной диф. защиты (рис. 7-3).

В схеме на рис. 7-3, а, которая применяется на генераторах малой мощности (до 30 МВт), используются два токовых реле и четыре трансформатора тока. Существенным недостатком этой схемы защиты является то, что она не будет срабатывать при двойном замыкании на землю (одно в сети, другое в обмотке статора генератора, на фазе в которой отсутствуют трансформаторы тока). Обычно схему в 2-х фазном исполнении с реле тока типа РТ-40 применяют на генераторах, имеющих защиту от замыканий на землю, действующую на отключение генератора без выдержки времени при двойных замыканиях на землю. При отсутствии земляной защиты применяют схемы диф. защиты в 3-х фазном исполнении.

Рис. 7-3. Схемы продольной диф.защиты генератора

а) в 2-х фазном исполнении на реле РТ-40

б) в 3-х фазном исполнении на реле РНТ.

Защита может ложно сработать при обрывах проводов в её плечах, так как при этом в реле одной фазы появляется ток, соответствующий току нагрузки генератора. Поэтому ток срабатывания защиты выполненной с использованием реле тока РТ-40 определяют по выражению:

при этом чувствительность защиты существенно уменьшается.

Схема продольной диф. защиты на реле РНТ (рис. 7-3, б) используется на генераторах мощностью выше 30 МВт, при этом защита выполняется, как правило, в 3-х фазном исполнении независимо от наличия защиты от замыканий на землю, действующей на отключение.

При использовании реле типа РНТ с быстронасыщающимся трансформаторами (БНТ) дифференциальная защита имеет задержку на срабатывание на время присутствия в токе к.з. значительной апериодической составляющей. При этом Кa=1. Наличие в схеме БНТ позволяет эффективно отстраиваться от бросков тока небаланса при внешних к.з., но приводит к увеличению на 1,01,5 периода времени действия защиты при внутренних к.з. Кроме того, наличие выравнивающих обмоток у реле РНТ позволяет скомпенсировать неравенство токов в плечах диф. защиты.

Ток срабатывания защиты с использованием реле РНТ определяется по выражению:

при этом чувствительность защиты выше, чем в защите с токовыми реле РТ‑40.

Для сигнализации обрыва соединительных проводов токовых цепей диф. защиты в нулевой провод токовых цепей включается токовое реле Т, ток срабатывания которого устанавливается равным (0,20,3) Iг.ном.

На рис. 7-4 представлена упрощённая схема продольной диф. защиты генератора с использованием реле подключенных через быстронасыщающиеся трансформаторы с торможением (с использованием реле ДЗТ) с током срабатывания

Рис. 7-4. Упрощённая схема продольной диф. защиты генератора на реле ДЗТ

При использовании дифференциальных реле с торможением типа ДЗТ в которых сочетается два принципа отстройки защиты от тока небаланса: применение быстронасыщающегося трансформатора для ограничения Iнб, поступающего в реле и торможения, при котором ток срабатывания реле автоматически увеличивается с ростом тока к.з. При этом Iс.з.=(0,1-0,2) Iг.ном.

Реле ДЗТ имеют тормозную (Wт) и рабочую (Wр) обмотки. Тормозная обмотка, как правило, включается на ток трансформаторов тока со стороны главных выводов генератора, а рабочая – по дифференциальной схеме на разность токов через быстронасыщающийся трансформатор.

Чувствительность продольной дифференциальной защиты генератора проверяют по току 2-х фазного к.з. на выводах отключённого от сети генератора:

Следует отметить, что продольная дифференциальная защита является быстродействующей защитой с абсолютной селективностью, так как работает без выдержки времени, а селективность её действия обеспечивается самой схемой защиты (защита действует только при к.з. внутри защищаемой зоны – в зоне между ТТ установленных на главных и нулевых выводах обмотки статора генератора).

Кроме того, продольная диф. защита генератора не действует при замыканиях между витками одной и той же фазы обмотки статора, а также при междуфазных к.з. вблизи нулевой точки генератора (в мёртвой зоне). Однако, из-за небольших потенциалов в этой части цепи статора генератора, вероятность возникновения там к.з. незначительна.

Продольная дифференциальная защита является основной защитой генератора от междуфазных к.з. в обмотке статора и на его выводах.

Продольная дифференциальная защита является защитой с абсолютной селективностью, обладает необходимыми быстродействием и надёжностью; селективность действия обеспечивается её принципом действия основанном на сравнении величин и фаз токов по концам защищаемой зоны.

Высокая чувствительность защиты обеспечивается соответствующим выбором трансформаторов тока, применением дифференциальных реле с БНТ, а также диф. реле с торможением.

Недостатком продольной диф. защиты с БНТ является наличие некоторого замедления её действия при к.з. в зоне (до 0,060,1 с).

Пример расчета дифференциальной защиты асинхронного двигателя на реле РНТ-565

В данном примере будет рассмотрен расчет дифференциальной защиты асинхронного двигателя на реле РНТ-565.

Дифференциальная защита выполнена по схеме «звезда — звезда», асинхронный электродвигатель АТД-8000/6000: Iном.дв.=875 А, Кп=5,6; трансформаторы в КРУ со стороны питания типа ТЛМ-10 со следующими параметрами: I1ном.=1000А, I2ном=5А, nт=200, сердечник класса Р сечением S=12,4 см2, lср=0,434м, w2=199, rвт=0,27, длина кабеля со стороны питания lк=4м, ρ=0,0176 Ом*мм2/м, сечение кабеля Sк=2,5мм2,

1.Определяем сопротивление кабеля:

2.Определяем полное сопротивление вторичной цепи ТТ с учетом схемы их соединения:

  • K — коэффициент, учитывающий схему соединения ТТ (К=1 для схемы «звезда»; К=√3 для схемы «неполная звезда»; К=3 для схемы «треугольник»);
  • rвт – полное сопротивление вторичной обмотки ТТ;
  • rпр1 – сопротивление кабеля;
  • rпер – переходное сопротивление контактов;

3.Определяем произведение I1уд*Z2уд для того же плеча:

4.Определяем относительный ток небаланса по кривой рис.1

Рис.1 — Обобщенные кривые тока небаланса дифференциальной защиты двигателя: 1– «неполная звезда – треугольник»; 2 – «звезда – треугольник»; 3 – «неполная звезда – неполная звезда»; 4 – «звезда – звезда»

По кривым тока небаланса принимаем Iнб*=0,29

5.Определяем ток срабатывания защиты:

6.Определяем вторичный ток срабатывания реле:

7.Рассчитываем число витков рабочей обмотки для реле РНТ:

где:
Fс.р.— магнитодвижущая сила, необходимая для срабатывания реле, А; для реле РНТ-565 она равна (100 ±5) А, для реле РНТ-562 (снятых с производ­ства)—(60 ±4) А.

Как видно из примера, ток срабатывания защиты на реле РНТ может быть значительно больше номинального, что является недостатком данной защиты. В частности, в данном примере.

Если же Вам не требуется большая точность при выборе тока срабатывания и выбора числа витков реле, можете воспользоваться упрощенным методом расчета дифференциальной защиты асинхронного двигателя на реле РНТ-565.

Список литературы:
1. УДК 621.316.925 – Расчет уставок дифференциальных защит мощных электродвигателей. Выпуск №9. 1980 г.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector