Материал: РЗА Копьев

К ненормальным режимам следует отнести симметричные и несимметричные перегрузки, кратковременный перерыв в электроснабжении, работа при пониженном напряжении.

Повреждения электродвигателей

Междуфазные и витковые повреждения встречаются довольно редко,

но имеют тяжелые последствия. Дуга, возникающая в месте повреждения, обычно приводит к пожару в электродвигателе, уничтожающему значительную часть обмотки статора, и выплавлению активной стали. Динамические воздействия приводят к деформации лобовых частей. Повреждения вблизи выводов вызывают резкое снижение напряжения на питающих шинах, что сказывается на потребителях электроэнергии. Однофазные замыкания обмотки статора на землю являются наиболее распространенным видом повреждений. Из причин возникновения однофазных замыканий следует выделить две. Первая связана с естественным старением изоляции, длящимся до тех пор, пока под воздействием нормального рабочего напряжения не наступит пробой. Вторая - пробой в результате перенапряжений. Степень опасности замыкания на корпус оценивается по объему выплавленной стали статора и вероятности перехода однофазного замыкания в витковое или многофазное.

Двойные замыкания на землю возникают в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. При этом ток в месте повреждения примерно будет равен току двухфазного короткого замыкания.

Повреждения в цепях возбуждения синхронного двигателя - обрыв, за-

мыкание на землю в одной или двух точках. При обрыве цепи возбуждения электродвигатель выходит из синхронизма и переходит в асинхронный режим. Возникновение асинхронного режима приводит к нагреву ротора и статора, и для невозбужденного синхронного двигателя длительность асинхронного режима допускается от 30 сек. до нескольких минут. Замыкания на землю цепи возбуждения в одной точке не представляет опасности, однако, при замыкании другой точки цепи возбуждения образуется короткозамкнутый контур, и через место повреждения начинает протекать большой ток короткого замыкания, который может вызвать повреждение изоляции.

Ненормальные режимы работы электродвигателей

Основным видом ненормальных режимов работы электродвигателей являются перегрузки. Перегрузки делятся на симметричные и несимметричные.

140

Симметричные перегрузки характеризуются увеличением тока, что вызывает перегрев - дополнительное превышение температуры элементов конструкции.

Основными причинами возникновения симметричных перегрузок по току являются:

1.Нарушение технологического процесса.

2.Неисправность приводимого механизма.

3.Понижение напряжения питающей сети.

4.Пуск или самозапуск электродвигателей при нагруженном приводном механизме, если электродвигатель на такой режим не рассчитан.

Дополнительный нагрев при перегрузке вызывает опасные деформации обмоток, появление трещин в изоляции, сокращается расчетный срок эксплуатации двигателя.

Поэтому для электродвигателей должна быть предусмотрена специальная защита от симметричных перегрузок с действием на сигнал или на разгрузку приводимого механизма или на отключение двигателя.

Несимметричные перегрузки вызываются неполнофазным режимом и появлением напряжения обратной последовательности в питающем напряжении. Причиной возникновения неполнофазных режимов может быть обрыв фазного провода в сети, обрывы в обмотке статора, нарушение в коробке выводов.

Стандартом на качество электроэнергии установлено допустимое значение напряжения обратной последовательности в продолжительном режиме не более 2%. Для асинхронных двигателей допустимое значение напряжения обратной последовательности составляет примерно (2.3- 4,5)% Поле обратной последовательности вызывает усиленный разогрев на поверхности неявнополюсного ротора и вибрацию элементов статора и ротора.

5.3.2 Защиты электродвигателей от междуфазных замыканий

Для защиты от междуфазных коротких замыканий применяют токовую отсечку и дифференциальную защиту.

Токовая отсечка рекомендуется для защиты электродвигателей мощностью до 5000 КВт, если она обладает требуемой чувствительностью к повреждениям на выводах. При недостаточной чувствительности токовой отсечки необходимо применять дифференциальную защиту. Применение дифференциальной защиты целесообразно начиная, с мощно-

сти (3500 – 4000) кВт.

141

Токовая отсечка

Токовая отсечка для двигателей мощностью до 2000 кВт, за исключением электродвигателей собственных нужд электростанции, выполняется по однорелейной схеме (Рис.103,а). На электродвигателях мощностью (2000 – 4000) кВт токовая отсечка выполняется по двухрелейной схеме (Рис.103,б). Если коэффициент чувствительности однорелейной схемы окажется ниже двух, то следует использовать двухрелейную схему на двигателях мощностью до 2000 кВт.

Рис.103 Схема токовой отсечки:

а - однорелейная, б - двухрелейная

Первичный ток срабатывания отсечки, устанавливаемой на асинхронных электродвигателях, отстраивается от пускового тока:

Iсз kнI пуск,,

где kн – коэффициентнадежности, учитывающий погрешности реле и

расчета, в зависимости от типа реле может принимать значение от

1.4 до 2;

Iпуск - пусковой ток электродвигателя.

142

Чувствительность защиты оценивается по току двухфазного короткого замыкания на выводах двигателя в минимальном режиме работы системы.

Дифференциальная защита

На электродвигателях мощностью от 4000 кВт и более устанавливается продольная дифференциальная защита без торможения или с торможением.

Для выполнения защиты с торможением торможение выполняется от трансформаторов тока, установленных со стороны нулевых выводов обмотки статора. При таком включении торможение практически не оказывает влияния на рабочую м.д.с. и обеспечивает наилучшую чувствительность защиты.

Ток срабатывания защиты выбирается из условия надежного несрабатывания в режимах пуска, самозапуска, внешнего короткого замыкания или несинхронного включения синхронного двигателя.

5.3.3 Защита от перегрузок

Защита от перегрузки устанавливается на электродвигателях, которые могут подвергаться перегрузке по технологическим причинам и для электродвигателей с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска с длительностью прямого пуска от 20 сек. и более.

Установка защиты предусматривается в одной фазе. Защита от перегрузки выполняется с действием на отключение при возможности неуспешного пуска, невозможности разгрузки без останова двигателя, отсутствии постоянного дежурного персонала. При возможности автоматической разгрузки защиты выполняются с двумя выдержками времени, с меньшей - на разгрузку механизма, с большей - на отключение. В остальных случаях предусматривается действие на сигнал.

Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока электродвигателей.

Чувствительность защиты от перегрузки не проверяется, поскольку она не предназначена для действия при коротком .замыкании.

Выдержка времени выбирается из условия надежного несрабатывания при пуске или самозапуске двигателей по выражению

tсз kотсtп,

где kотс 1.2 1.3;

tп - время пуска электродвигателей.

143

5.3.4 Защита от потери питания

Защита от потери питания устанавливается для предотвращения повреждения электродвигателей, затормозившихся в результате кратковременного или длительного снижения напряжения, при восстановлении питания, а также для обеспечения требований техники безопасности и условий технологического процесса. Защита выполняется групповой для каждой секции шин.

В зависимости от требований по быстродействию и от соотношения числа синхронных и асинхронных электродвигателей, присоединенных к одной секции шин, защиты подразделяются на две группы:

-защита минимального напряжения;

-защита минимального напряжения и минимальной частоты с блокировкой по направлению мощности.

Для правильного выбора типа защиты от потери питания все электродвигатели целесообразно разделить на две группы по степени ответственности каждого механизма, проанализировать режимы, приводящие к снижению или перерыву питания, оценить возможность самозапуска.

Защита минимального напряжения, как правило, выполняется двух-

ступенчатой (Рис.104).

Рис.104 Схема защиты минимального напряжения:

а - цепи переменного напряжения; б - цепи постоянного оперативного тока; KV1 - реле минимального напряжения первой ступени; KV2 - реле минимального напря-

жения второй ступени; I - на отключение неответственных двигателей; II - на отключение ответственных двигателей

Первая ступень предназначена для ускорения и повышения эффективности самозапуска ответственных электродвигателей, а также предупреждения несинхронного включения синхронных двигателей в сеть. Обычно напряжение срабатывания первой степени принимается равным

U сз1 0,7U ном, а время срабатывания t1 0,5 сек.

144