Автор: Соловьев А.Л. Гондуров С.А. Михалев С.В. Пирогов М.Г.
Теги: электротехника электрические машины и аппараты электронно-и аппаратостроение электроника релейная защита приложение к журналу энергетик
ISBN: 0013-7278
Год: 2014
Текст
Библиотечка электротехника. 2014. ns 9
С. А. Гондуров,
С. В. Михалев,
М. Г. Пирогов,
А. Л. Соловьев
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
Э Л ЕКТРО Д В И ГАТЕЛ ЕЙ
НАПРЯЖЕНИЕМ
6 - 10 кВ
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
ПРИЛОЖЕНИЕ К ЖУРНАЛУ
©нвргвтак
Вниманию специалистов
Вышли в свет следующие выпуски
«БпЗлпотечкп электротехника»
Самородов Ю. Н. Парадоксальные свойства скользящего контак-
та в ЩКА
Сучков С. И. Разработка отечественной технологии газификации
твердого топлива для парогазовых установок
Алехнович А. Н. Шлакование пылеугольных энергетических котлов
Вуколов В Ю., Куликов А. Л., Лапков Б. В. Повышение эффективности
передачи электроэнергии в распределительных сетях (части 1 и 2)
Беляев А, В. Автоматика и защита на подстанциях с синхронными
и часготно-регулируемыми электродвигателями большой мощно-
сти (части 1 и 2)
Быстрицкий Г. Ф., Бородич Е. А. Автономные и когенерационные
установки энергоснабжения (справочные материалы)
Вантеея А. И. Вопросы безопасной организации работ на воз-
душных линиях электропередачи
Языков А. Е., Вайнштейн А. Г, Подшипники и элементы систем
маслоснабжения паровых турбин (части 1 и 2)
ДьяковА. Ф,, Платоноь В. В. Проблемы инженерного образования
в электроэнергетике и электротехнике
КуликовА. Л., Панков Б. В., Шарыгин М. В. Анализ и оценка послед-
ствий отключения потребителей электроэнергии
Подписку можно оформить в любом почтовом отделении связи по
объединенному каталогу «ПРЕССА РОССИИ», Том 1, Российские
и зарубежные газеты и журналы, а также в РЕДАКЦИИ.
Подписной индекс «Библиотечки электротехника» —
приложения к журналу «Энергетик»
88983
Адрес редакции
журнала «Энергетик»:
115280- Москва, ул. Автозаводская, д. 14.
Телефон (495) 675-19-06.
E-mail: energetick@mail.ru
Бпбппотечка электротехника
Приложение к журналу «Энергетик»
Основана в июне 1998 г.
Выпуск 9 (18 9)
С. А. Гондуров,
С. В. Михалев,
М. Г. Пирогов
А. Л. Соловьев
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
Э Л ЕКТРО Д В И ГАТЕЛ ЕЙ
НАПРЯЖЕНИЕМ
6 - 10 кВ
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
Москва
НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик»
20 М
УДК 621.313.333(075.9)
ББК 31.261.2
Г 65
Главным редактор журнала «Энергетик» А. Ф. ДЬЯКОВ
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
«Библиотечки электротехника»
И. И. Баткж( *хи председателя), К. М. Антипов. Г А. Безчастнов,
А. Н Жулев, В. А. Забегалов, Ф. Л. Коган, В. И. Кочкарев,
И. В. Лисицын. В. И. Пуляев, А. И. Таджибаев
। он iy ров С. А., Михалев С. В,, Пирогов М. Г., Соловьев А. Л.
Г 65 Релейная защита электродвигателей напряжением 6 — 10 кВ
терминалами БМРЗ: Методика расчета. — М.: НТФ
«Энергопрогресс», 2014. — 92 с.: ил, [Библиотечка электро-
техника, приложение к журналу «Энергетик»; Вып. 9 (189)j.
11риведены методики для выбора парамет ров срабатывания (уставок)
микропроцессорных зашит электрических двигателей терминалами
БМРЗ, даны основные указания по расчету и выбору уставок релейной
защиты электродвигателей высокого напряжения, примеры расчетов за-
щит электродвигателей.
Для специалистов и проектных организации, работающих в области
релейной защиты и системной автоматики электрических двигателей.
Будет полезна студентам высших и средних специальных учебных заве-
дений электроэнергетического профиля, занимающихся изучением и
проектированием устройств релейной защиты.
ISSN 0013-7278
© Н J Ф «Энергопрогресс». «Энергетик», 2014
Предисловие
Электрические двигатели являются преобразователями элек-
трической энергии в механическую и составляют основу электро-
привода. Электротехническая промышленность выпускает широ-
кую номенклатуру асинхронных и синхронных электрических ма-
шин. Современные производственные процессы невозможно
представить без крупных электродвигателей. На долю электро-
двигателей напряжением выше 1 кВ сегодня приходится более
20 % вырабатываемой в мире электроэнергии. На многих произ-
водствах, где нет частых пусков, больше начинают применять
крупные синхронные электродвигатели. В ОАО «Газпром» уже
эксплуатируются синхронные электродвигатели с единичной
мощностью 25 МВт.
Синхронные двигатели по сравнению с асинхронными могут
работать без потребления реактивной мощности, а при работе с
перевозбуждением отдают реактивную мощность в энергосисте-
му. При проектировании сложных объектов с крупной двигатель-
ной нагрузкой применяют одновременно синхронные и асин-
хронные электродвигатели. Синхронные электродвигатели выра-
батывают реактивную мощность, а асинхронные ее потребляют.
Для приводов воздуходувок доменного производства применяют
СД мощностью 31,5 МВт, и сегодня есть тенденция к увеличению
единичной мощности синхронных электродвигателей напряже-
нием выше 1 кВ.
Увеличение единичных мощностей энергоблоков современ-
ных тепловых электростанций привело к росту мощностей всех
электродвигателей системы собственных нужд. На мощных элек-
трических станциях уже эксплуатируются крупные асинхронные
электродвигатели мощностью до 8 МВт.
Электродвигатели — это сложные и дорогостоящие устройства,
от грамотной эксплуатации которых зависит ресурс их работы.
Возникновение аварийных ситуаций приводит к выходу оборудо-
вания из строя и большим ущербам. Задача релейной защиты —
быстрое обнаружение и отключение повреждений, минимизация
ущерба, а при работе электродвигателя в ненормальных режимах
работы — предотвращение аварий и увеличение срока службы
электродвигателей. Для этого необходимо выбрать оптимальные
характеристики и параметры срабатывания защит — уставки. Вы-
3
брать оптимальную настройку зашиты можно только имея пол-
ную информацию о защищаемом двигателе: его ответственности
в технологическом процессе, характере нагрузки, возможности
обеспечения самозапуска, условиях эксплуатации.
Цель этой работы — помощь релейщикам в выборе оптималь-
ного варианта построения защит асинхронных и синхронных
электродвигателей напряжением выше 1 кВ. Работа будет полезна
как специалистам служб релейной защиты, занимающимся про-
ектированием объектов с крупными электрическими двигателя-
ми, так и специалистам служб эксплуатации электродвигателей
напряжением выше 1 кВ.
В брошюре приведены методические указания по расчету уста-
вок защит синхронных и асинхронных электродвигателей. Мето-
дические указания составлены в соответствии с требованиями
ПУЭ, учетом особенностей построения и функционирования
цифровых устройств релейной защиты БМРЗ и опыта эксплуата-
ции этих устройств. НТЦ «Механотроника» в 1997 г. впервые в
России выпустил цифровой терминал — блок микропроцессор-
ной релейной защиты (БМРЗ). Сегодня это динамично развиваю-
щееся предприятие, производящее релейную защиту и автомати-
ку для нефтяников и газовиков, электрических станций и под-
станций с оборудованием на напряжение 0,4 — 220 кВ, в том
числе и цифровые защиты электродвигателей напряжением выше
1 кВ. При разработке методических указаний учитывалась и прак-
тика, существующая в отечественной электроэнергетике и реле-
строении.
Приведены примеры расчета уставок асинхронных и синхрон-
ных двигателей, синхронных двигателей с прямым пуском, с ре-
акторным пуском, двухскоростных двигателей.
Авторы выражают благодарность научному редактору А. В. Бе-
ляеву и А. М. Александрову — доцентам кафедры РЗА ПЭИ ПК за
ценные предложения и рекомендации.
Замечания и пожелания по брошюре
просим направлять по адресу:
115280, Москва, ул. Автозаводская, 14.
Редакция журнала «Энергетик».
Авторы
4
Обозначения и сокращения
АВР — автоматический ввод резерва
АД — асинхронный двигатель
АП В — автоматическое повторное включение
ДЗТ — дифференциальная защита с торможением
ДТО — дифференциальная токовая отсечка
ЗАР — защита от асинхронного режима
ЗКН — защита от колебаний нагрузки
ЗМН — защита минимального напряжения
ЗНР — защита от ненолнофазного режима
ЗПП — защита от потери питания
КЗ — короткое замыкание
КПД — коэффициент полезного действия
ЛЗШ — логическая защита шин
мтз — максимальная токовая защита
МУ — методические указания
033 — однофазное замыкание на землю
ОКЗ — отношение короткого замыкания
ПУЭ — Правила устройства электроустановок
РЭ — руководство по эксплуатации
СД — синхронный двигатель
СНОЗЗ — селектор направления 033
T H — трансформатор напряжения
ГО — токовая отсечка
ТТ — трансформатор тока
Г ГН П — трансформатор тока нулевой последовательности
УП11 — устройство плавного пуска
УРОВ — устройство резервирования при отказе выключателя
ФОО — функция опережающего отключения
ЦОС" — цифровая обработка сигналов
ЭД С — электродвижущая сила
5
ГЛАВА ПЕРВАЯ
Расчет защит
от междуфазных коротких замыканий
в электродвигателе
1.1. Общие положения
Для защиты электродвигателей от междуфазных замыканий
применяются! 1]:
• токовая отсечка (ТО) без выдержки времени, отстроенная от
пусковых токов при выведенных пусковых устройствах, — для
электродвигателей мощностью 2 МВт и более, имеющих дейст-
вующую на отключение защиту от однофазных замыканий на зем-
лю (033), а также для электродвигателей мощностью менее
2 МВт, когда защита не удовлетворяет требованиям чувствитель-
ности или когда двухрелейная отсечка оказывается целесообраз-
ной по исполнению комплектной защиты. При отсутствии заши-
ты от однофазных замыканий на землю токовая отсечка электро-
двигателей мощностью 2 МВт и более должна выполняться трех-
релейной с тремя трансформаторами тока. Допускается защита в
двухфазном исполнении с дополнением защиты от двойных за-
мыканий на землю, выполненной с помощью трансформатора
тока нулевой последовательности (ТТНП) и токового реле;
• продольная дифференциальная токовая зашита — дня элек-
тродвигателей мощностью 5 МВт и более, а также менее 5 МВт,
если установка токовых отсечек не обеспечивает выполнения тре-
бований чувствительности; продольная дифференциальная за-
шита электродвигателей при наличии защиты от замыканий на
землю должна иметь двухфазное исполнение, а при отсутствии на
двигателе защиты от замыкания на землю — трехфазное, с тремя
трансформаторами тока. Допускается защита в двухфазном ис-
6
полнении с дополнением защиты от двойных замыканий на зем-
лю, выполненной с помощью ТТНП и токового реле. Для элек-
тродвигателей мощностью 5 МВт и более, выполненных без шес-
ти выводов обмотки статора, должна предусматриваться токовая
отсечка.
Чувствительность защит от междуфазных замыканий должна
проверяться при КЗ на вводах питания электродвигателя (в ко-
робке подключения машины). Для обеспечения надежной работы
коэффициент чувствительности защит от междуфазных замыка-
ний должен быть не менее 2,0 [ 1 ].
1.2. Расчет максимальной токовой отсечки
Для защиты электродвигателей мощностью до 5 М Вт от между-
фазных замыканий должна применяться токовая отсечка (ТО),
работающая без выдержки времени.
При расчете токовой отсечки следует учитывать, что в момент
включения асинхронного электродвигателя кроме периодиче-
ской составляющей пускового тока кратковременно появляется
апериодическая составляющая, обусловленная переходным про-
цессом и током намагничивания. Это приводит к увеличению ам-
плитуды пускового тока в 1,3 — 1,8 раз (рис. 1.1). Считается, что
процесс пуска машины завершен, когда пусковой ток станет ниже
значения 1,25/номдв.
В случае расчета уставок для синхронного двигателя следует
учитывать, что пуск машины происходит в асинхронном режиме.
Когда частота вращения двигателя достигает значения, близкого к
синхронному, выполняют переключение обмотки возбуждения с
резистора на цепь возбуждения и двигатель втягивается в синхро-
низм.
В каталогах приводят значение кратности периодической со-
ставляющей пускового тока электродвигателя кдв п кат по отно-
шению к его номинальному току при питании двигателя от сети
бесконечной мощности. При расчете значения пускового тока
электродвигателя следует учитывать внутреннее сопротивление
питающей сети. В простейшем случае это можно сделать следую-
щим образом.
Если известно значение тока трехфазного КЗ на шинах пита-
ния двигателя, вычисленное при максимальном режиме работы
7
Рис. L1. Изменение тока асинхронного электродвигателя при прямом пуске
сети с учетом режима подпитки от других электродвигателей,
к max’ т0 сопротивление питающей системы будет
г
-и max
(1.1)
где t/cp — среднее напряжение шин, от которых питается двигатель.
Пусковое сопротивление электродвигателя
НОМ .ДБ
пуск.ан
(1.2)
п ус к. дв. кат
где „„ „„ — каталожное значение пускового тока двигателя (пе-
ПуСК.ДВгКа I
риодическая составляющая):
пуск.дв.кат кпуск.дв,кат 7ном.дв‘
В дальнейших расчетах можно использовать полученное ката-
ложное значение пускового тока. Если при этом защита не удовле-
8
творяет требованиям к чувствительности, это значение можно
уточнить, приняв во внимание сопротивление сети, приведенное к
шинам питания двигателя.
Пусковой ток двигателя с учетом сопротивления питающей
системы х(.
пуск.дв
£ер_________
л,'3(-ХпуСК дВ + -^стах
(1.4)
При реакторном пуске пусковой ток с учетом сопротивления
питающей системы определяется по выражению:
^ПуСК-ДВ
^СР
Л ^СУпуск.дв г ^-^стах
(1.5)
где хр — сопротивление реактора в цепи электродвигателя.
Несрабатывание отсечки при пуске электродвигателя обеспе-
чивается выбором тока срабатывания по выражению:
I > ? S7
7ТО — 7 пуск.дв"
В связи с тем, что чувствительность такой зашиты получается
низкой, рекомендуется дополнительно вводить вторую ступень
МТЗ с независимой характеристикой и током срабатывания
АиТЗ - 1’5/пускдш'
Выдержка времени второй ступени МТЗ для отстройки от бро-
ска пускового тока двигателя выбирается равной
^МТЗ 0,1 С > (бр пуск.ток’
(1.8)
Применение второй ступени МТЗ позволяет существенно по-
высить чувствительность защиты, однако расчет коэффициента
чувствительности в соответствии с требованиями ПУЭ [ 1 ] должен
осуществляться по параметрам срабатывания ТО.
Определяем ток двухфазного КЗ на выводах электродвигателя
и коэффициент чувствительности защиты при двухфазном КЗ в
минимальном режиме работы системы (когда ток двухфазного КЗ
будет иметь наименьшее значение) по формулам:
(1-9)
(1.Ю)
где /^min ” значение тока трехфазного короткого замыкания на
вводах электродвигателя в минимальном режиме питающей сети*
Далее следует оценить погрешность работы трансформаторов
тока. Эта проверка выполняется с использованием кривых пре-
дельной кратности для установленных ТТ, либо с ис пользованием
реальных характеристик намагничивания этих ТТ по методике
[2,6].
Расчет уставок ТО для многоскоростных двигателей осуществ-
ляется аналогично односкоростным для каждой частоты враще-
ния двигателя отдельно.
1.3. Дифференциальная защита электродвигателя
Для электродвигателей мощностью 5 М Вт и более применяется
продольная дифференциальная защита* Основным элементом за-
щиты электродвигателя является дифференциальная защита с
торможением (ДЗТ), вспомогательным элементом является диф-
ференциальная токовая отсечка (ДЮ), которая должна всегда
применяться с ДЗТ. Зашита работает без выдержки времени.
Характеристика дифференциальной защиты электродвигателя
с торможением приведена на рис. 1.2, схема подкл ючения транс-
форматоров тока — на рис. 1*3*
Дифференциальный /диф и тормозной /Г01 f токи вычисляются
в терминале по выражениям:
(1.И)
(1.12)
10
Рис. LZ Характеристика дифференциальной зашиты электродвигателя
Рис. АЗ. Схема подключения дифференциальной зашиты
Для терминала БМРЗ-УЗД предусмотрена также возможность
расчета в соответствии с формулой:
В терминале предусмотрены 1ифференциальная защита с тор-
можением и дифференциальная отсечка (без торможения). Ус-
тавки защиты в терминале выставляются во вторичных токах.
11
Расчет дифференциальной защиты с торможением. Отстройка от
токов небаланса выполняется с помошью тормозной характери-
стики, поэтому расчет сводится к определению уставки по току,
наклону тормозной характеристики, проверке чувствительности
защиты и пригодности применяемых трансформаторов тока.
Существует два варианта выполнения дифференциальной за-
шиты электродвигателей:
• дифференциальная защита с током срабатывания меньше но-
минального тока защищаемого электродвигателя, Гакой способ
выполнения защиты применяется для минимизации объема по-
вреждений в электродвигателях при внутренних междуфазных
коротких замыканиях в статорной обмотке машины и допускает
неправильное действие защиты при обрыве и неисправности то-
ковых цепей или при неисправности одного из трансформаторов
тока дифференциальной защиты электродвигателя;
• дифференциальная защита с током срабатывания больше но-
минального тока защищаемого электродвигателя. Такой способ
выполнения зашиты обеспечивает правильную работу защиты
при обрыве и неисправности токовых цепей или при неисправно-
сти одною из трансформаторов тока дифференциальной защиты
электродвигателя.
Гаким образом, ток срабатывания дифференциальной защиты
для электродвигателей не подверженных технологическим пере-
грузкам может быть выбран из диапазона:
'дзт = (03*1,2)/иом.дв- (113)
Для особо ответственных электродвигателей, работающих с
возможным режимом больших технологических перегрузок на
объектах без дежурного персонала:
/дзт 0,6 - 1,8)/номлв.
Номинальный ток двигателя /иом 7В, А, определяем по формуле:
ном.дв
Л ном.дь
(1-14)
где Рномдв — номинальная мощность электродвигателя, кВт;
1/иомдв — номинальное линейное действующее напряжение двига-
12
теля, кВ; q — номинальный КПД электродвигателя; cosep — номина-
льный коэффициент мощности электродвигателя.
При выборе уставки /сдЗТ больше номинального тока двигате-
ля для сигнализации повреждения измерительных цепей следу-
ет применять сигнализацию небаланса с коэффициентом
^нб =0,4-5-0,6. Срабатывание сигнализации небаланса происходит
при превышении дифференциальным током уставки Ан6/Ч 13Т.
Для уменьшения тока небаланса защиты рекомендуется приме-
нять ТТ со стороны питания и со стороны нейтрали одинакового
типа.
Выбираем наклон тормозной характеристики. Учитывая, что
наклон тормозной характеристики равен относительному току
срабатывания дифференциальной защиты при данном тормоз-
ном токе, имеем
'««Ф = (WotE + 2/ + 5), (!. 15)
^торм 'торм
где Ан — коэффициент надежности, принимается в диапазоне
1,1 — 1,2; Апер — коэффициент, учитывающий переходный режим
ТТ; Аодн — коэффициент однотипности ТТ, образующих дифферен-
циальную схему, принимается равным 0,5, если ТТ имеют одинако-
вую конструкцию и коэффициенты трансформации, а также при-
мерно одинаковые условия работы и вторичную нагрузку, и равным
1 в остальных случаях (для дифференциальной зашиты двигателей,
как правило, Аодн = 1 вследствие разности длин проводников вто-
ричных токовых цепей); с — погрешность ТТ при наибольшем токе
внешнего КЗ, принимается равной 0,1аппаратная погрешность
терминала, принимается для каждого токового входа равной 0,025;
6 — технологический запас, обусловленный наличием дополнитель-
ной погрешности измерения тока терминалом, принимается рав-
ным 0,025.
Значение Апер принимается в диапазоне 2,5 — 3,5 (в большинст-
ве случаев рекомендуется принимать 2,5). Этот переходный про-
цесс возникает, либо после отключения внешних КЗ, когда начи-
нается процесс самозапуска ответственных двигателей, при кото-
ром появляется большая апериодическая составляющая тока
низкой частоты, либо при подключении двигателя к напряжению
сети с еще не успевшей затухнуть ЭДС двигателя (эти напряжения
13
могут находиться в противофазе). При этом 1 I могут насыщаться
и их погрешность возрастает.
Значение А;н рекомендуется принимать равным 1,2, чтобы
учесть возможное отличие характеристик 1 Г от расчетных в худ-
шую сторону.
Полученное значение коэффициента торможения защиты ок-
ругляем в большую сторону (до дискретного значения уставок).
Далее выполняем проверку чувствительности защиты. Нахо-
дим ток двухфазною КЗ от энергосистемы в коробке подключе-
ния электродвигателя при минимальной мощности энергосисте-
мы Г. > =0,8677] 1 (ток подпитки от электродвигателей не учиты-
ваем). Коэффициент чувствительности защиты определяем по
выражению:
/(2)
=Т^- (1-16)
<дзт
Проверка точности работы Г I выполняется с использованием
кривых предельной кратности для установленных ТТ либо с ис-
пользованием реальных характеристик намагничивания этих ГТ
по методикам [2, 6].
При защите двигателя терминалом БМРЗ-УЗД имеется воз-
можность применения ДЗТ с очувствлением (авторы алгоритма
М. Г. Пирогов, С. В. Михапев [16]). Для работы этой функции не-
обходим ввод двух уставок (грубой и чувствительной) — 7дЗТг и
Удзтч • * ели функция очувствления не используется, в качестве ус-
тавки /дЗТ принимается 11зтГр-
' |ри использовании функции очувствления ДЗТ, уставка !_цТ
выбирается больше номинального тока двигателя, а уставка I ^зтч
меньше номинального тока двигателя. Зашита постоянно работа-
ет по грубым уставкам, перевод на работу1 по чувствительным ус-
тавкам осуществляется при превышении аварийной составляю-
щей любого из фазных токов стороны питания уставки 3,5/ ;Т1 .
(в некоторых терминалах возможно другое исполнение признака
очувствления, что не требует задания дополнительных уставок).
Характеристика работы ДЗТ с очувствлением привечена на
рис. 1.4.
Использование ДЗТ с очувствлением позволяет:
а) предотвратить отключение электродвигателя при обрывах
или различных видах замыканий в измерительных пепях (одного,
двух или нескольких проводов);
14
/циф, A
б) предотвратить отключение электродвигателя при повреж-
дении одного или нескольких измерительных трансформаторов
тока;
в) обеспечить высокую чувствительность защиты.
Расчет дифференциальной токовой отсечки. Поскольку при ра-
боте дифференциальной токовой отсечки (ДТО) торможение нс
применяется, то уставка срабатывания отсечки принимается из
условия несрабатывания при максимальном токе небаланса.
Дтя асинхронного электродвигателя максимальный ток неба-
ланса возникает при пуске двигателя, для синхронного — при внеш-
нем «металлическом» КЗ.
Для асинхронного электродвигателяхок небаланса дифференци-
альной защиты рассчитывается из условия насыщения ТТ одного
плеча защиты при нормальной работе другого плеча:
нбтах Лпуск нб 'ном.дв’
(1.17)
где А:нб — коэффициент, учитывающий неполное насыщение одного
из ТТ, принимается равным 0,7.
15
Ток срабатывания дифференциальной отсечки:
/ = к /
7ДТО Лн2нб max’
(1.18)
где — коэффициент надежности, принимается равным 1,2, учи-
тывая, что влияние апериодической составляющей переходного
процесса ослабляется с помощью программного обеспечения
терминала.
Для синхронного электродвигателя максимальный ток подпитки
при внешнем КЗ (симметричная составляющая):
пуск'
(1.19)
Определяем ток небаланса дифференциальной защиты СД:
нб max
(1.20)
Ток срабатывания дифференциальной отсечки для этого слу-
чая также находится по выражению (1.18).
Проверяем чувствительность защиты. Определяем ток
двухфазного КЗ от энергосистемы в коробке подключения элек-
тродвигателя при минимальной мощности энергосистемы
= 0,867Коэффициент чувствительности находим по вы-
ражению:
Лгго
(1.21)
Оценка погрешности работы ТТ выполняется любым из из-
вестных методов, например, с использованием кривых предель-
ной кратности для установленных IТ либо с использованием ре-
альных характеристик намагничивания этих ТТ по методике (6].
Защиты ДЗТ и ДТО работают без выдержки времени.
1.4. Примеры расчетов защит двигателя
от междуфазных КЗ
Пример 1 Л. Требуется выполнить защиту от междуфазных за-
мыканий асинхронного электродвигателя серии А4.
16
Исходные данные для расчета. Пуск двигателя прямой от на-
пряжения питающей сети. Двигатель участвует в самозапуске.
Номинальная мощность на валу двигателя, 7[1ОМ лв, кВт....1000
Коэффициент мощности cosep...............................0,89
Номинальное напряжение 6ГНОМ й, кВ..........................6
КПД л................................................. 0,955
Кратность пускового тока fcnyCK...........................5,7
Ток трехфазного КЗ на вводах питания АД
в минимальном режиме работы системы 1 П11П, кЛ............3,5
I ок грсхфазного КЗ на вводах питания АД
в максимальном режиме работы системыкА , ,................3,8
Среднее напряжение на секции шин питания
двигателякВ..............................................6,05
Максимальное сопротивление токовых цепей со стороны:
питания электродвигателя (по проекту), Ом, не более......0,5
нейтрали электродвигателя (по проекту). Ом, не более....1,0
Для защиты двигателя используется терминал БМРЗ-УЗД,
Диапазон регулирования уставок токовой отсечки и ДТО от 1 до
65 А (вторичных). Диапазон регулирования уставок ДЗТ от 0,1 до
10 А, коэффициента торможения — от 0,2 до 0,7.
Установлены ТТ типа ТЯМ10-5-82 с сердечником типа Р и ко-
эффициентом трансформации К} = 150/5.
Определяем значение номинального тока электродвигателя по
формуле (1.14):
НОМ.ДВ
1000
НОМ.ДВ
Л <7ноч.дрНСО8ф ,3-60,9550.89
-113,2 Л.
Определяем каталожное значение пускового тока электродви-
гателя по формуле (1.3):
пуск. дв. кат
113,2 = 645 А.
Выбираем ток срабатывания ГО по формуле (1.6):
/то = 2,5 645 = 1612 А
1612
или -эд- - 53.8 А во вторичных значениях — полученное значение
находится в пределах диапазона задания уставки.
17
Определяем ток двухфазною КЗ на вводах питания электро-
двигателя Г;1 и коэффициент чувствительности зашиты при двух-
фазном КЗ к^ по формулам (1.9) и (1.10):
/(2) =22/<3) =11.3500 = 3000А;
л 2 Шmm 2
3000
1612
= 1.86.
Коэффициент чувствительности ТО получился меньше двух,
поэтому проведем уточнение пускового тока электродвигателя по
формулам (1.1), (1.2) и (1.4):
^tniax
ср
ш max
6050
<3-3800
= 0,92 Ом;
^пуск.дв
НОМ.ДВ
пуск.дв.кат
6000
л/3-645
«5,37 Ом.
ггусклв
______ = 6050
Л(хпускдв + хс гаах) <3(5,37 + 0^2)
«555.3 А.
Выбираем ток срабатывания ГО по формуле (1.6):
/ТО>2,5 555,3 = 1388 А.
Определяем значение коэффициента чувствительности защи-
ты при двухфазном КЗ по формуле (1.10):
3000
1388
« 2,16.
Коэффициент чувствительности ТО получился больше двух,
поэтому применять дифференциальную защиту не требуется.
Выполняем оценку максимальной погрешности работы ТТ.
1 рансформатор тока ТЛМ10-5-82 имеет погрешность не более
18
10 % при кратности тока (относительно номинального тока
трансформатора, ранного 150 А. при максимальном сопротивле-
нии токовых цепей не более 0,5 Ом) до 17 (до 2250 А) [4]. Расчет-
ный ток для проверки точности работы 1 1 составляет
1,1 • 1388 = 1420 А, что меньше допустимого 2250 А. трансфор-
маторы тока обеспечивают необходимую точность, и они пригод-
ны для применения в цепях максимальной токовой отсечки.
1388
Окончате 1ьно принимаем /то =1388 А или ----~ 46,27 А во
вторичных значениях.
В связи с тем, что коэффициент чувствительности ГО получи i-
ся небольшим, применяем дополнительно МТЗ с уставками, рас-
считанными по (1.7) и (1.8):
АиТЗ 1 ♦ ! пуск-дв
1,5 • 555,3 = 833 А;
ЧпЗ 0,1 с.
Расчет дифференциальной зашиты. Принимаем, что со сторо-
ны нейтрали двигателя установлены такие же ТТ, как со стороны
питания.
Выбираем ток срабатывания ДЗТ по выражению (L13):
/дЗТ 1 ’^4<о.м.дв ~ 140 А,
или = 4,67 А во вторичных значениях — в пределах диапазона
задания уставки.
Определяем коэффициент торможения по (1.15):
> Лн(АперА<шнЕ + 2/ + 5) = 1,2(2,5 1 0,1 + 2 0.025 + 0,025) = 0.39.
торм
Проверяем чувствительность зашиты. Определяем ток двух-
фазного КЗ от энергосистемы в коробке подключения электро-
двигателя при минимальной мощности энергосистемы
/<2) =0,867 -3,5 « 3 кА.
Л. ' '
19
Коэффициент чувствительности ДЗТ находим по выражению
(L16):
3000
140
Определяем уставку срабатывания дифференциальной токо-
вой отсечки. Ток небаланса дифференциальной зашиты, соответ-
ствующий пусковому току двигателя, вычисляем по выражению
(1-18):
4i6 max ^пуаЛнбАюмлв ^,7 * 452 А.
Ток срабатывания дифференциальной отсечки находим по вы-
ражению (1.17):
(дто “ ^н4б max 1 ’ 452 545 А,
545
или =18,17 А во вторичных значениях — в пределах диапазона
задания уставки.
Проверяем чувствительность защиты по выражению (1.21):
3000
" 545 "
Защиты ДЗТ и ДТО работают без выдержки времени.
По результатам расчета строим характеристику работы защиты
(рис. 1.5).
В терминале БМРЗ-УЗД имеется возможность использовать
функцию очувствления ДЗТ для повышения чувствительности за-
щиты с исключением излишнего срабатывания при неисправно-
сти токовых цепей [16].
В качестве грубой уставки выбираем значение 7цЗТгр ~ 140 А.
Значение чувствительной уставки выбираем меньше номи-
нального тока двигателя в соответствии с (1.13):
/дЗТч О’ЗТном дв 34 А.
По результатам расчета, строим характеристику работы защи-
ты (рис. 1.6).
20
Рис. 1.5. Характеристика работы дифференциальной заш иты двигателя серии А4
мощностью 1000 кВт:
Л — область срабатывания ДЗТ; Б — область срабатывания ДТО
Рис. 1.6. Характеристика дифференциальной защиты двигателя серии А4 мощ-
ностью 1000 кВт с использованием ДЗТ с очувствлением
21
Пример 1.2. Требуется выполнить защиту от междуфазных за-
мыканий электродвигателя для асинхронного электродвигателя
ДАЗО-2000-6:
//сходные данные дли расчета. Пуск двигателя прямой от на-
пряжения питающей сети. Двигатель в самозапуске не участвует.
Номинальная мощность на валу двигателя Рном .кВт........ 2000
Коэффициент мощности costp................................0,9
Напряжение (7 ном дв, кВ....................................6
КПД г]..................................................0,961
Кратность пускового тока ZcriytK............................7
I ок трехфазного КЗ на вводах питания АД:
в минимальном режиме работы системы\nin, кА...............5
в максимальном режиме работы системы тах, кА............5,5
Среднее напряжение на секции шин питания
двигателя 1/ср, кВ.......................................6,04
Максимальное сопротивление токовых цепей со стороны:
питания электродвигателя (по проекту). Ом, нс более.....0,5
нейтрали электродвигателя (по проекту). Ом, нс более.....1,0
Для защиты двигателя используется терминал БМРЗ-УЗД.
Диапазон регулирования уставок токовой отсечки и ДТО от I до
65 А (вторичных). Диапазон регулирования уставок ДЗТ от 0,1 до
10 А, коэффициента торможения — от 0.2 до 0,7.
Установлены 1 Т типа ТЛ М10-5-82, сердечник типа Р, коэффи-
циент трансформации Kf = 300/5.
Определяем значение номинального тока электродвигателя по
формуле (1.14):
НОМ.ДВ
2*юм.дп
2000
Л-6 -0,961 0,9
222.5 А.
Определяем пусковой ток электродвигателя но каталожному
значению An>VK по формуле (1.3):
' —к /
пуск.дв.кат пуск ном.дв
= 7-222,5- 1558 А.
Выбираем ток срабатывания ГО по формуле (1.6):
/то> 2,5(1558 = 3895 А,
22
3895
мчи -«64.9 А во вторичных значениях — полученное значение
р
находится в пределах диапазона задания уставки.
Определяем ток двухфазного КЗ на вводах питания электро-
двигателя /‘.2) и коэффициент чувствительности защиты при двух-
фазном КЗ Л<2) по формулам (1.9) и (1.10):
43'min=y -5000.4330А;
4330
3895 ’
Коэффициент чувствительности ТО получился меньше двух,
поэтому проведем уточнение пускового тока электродвигателя по
формулам (1.1), (1.2) и (1.4);
Л тускл в
*4' max
6040
л/3 5500
«0.319 Ом;
^НОМ ДВ _ И)1 '
/пуск.дв.кат
V3 1558
« 2,22 Ом;
пусклв
f'cp_____=_____ 6050
/3(х,.„ + ^стах) " ^3(2,22 +0,319)
. 1364 А.
Выбираем ток срабатывания IO по формуле (1.6):
71О >2,5- 1364 = 3410 А.
Определяем значение коэффициента чувствительности защи-
т ы при двухфазном КЗ по формуле (1.10):
4330
3410
= 1,26.
23
Коэффициент чувствительности ТО оказался меньше двух, по-
этому для защиты этого двигателя от междуфазных замыканий не-
обходимо применить дифференциальную защиту.
Расчет дифференциальной защиты. Выбираем трансформато-
ры тока типа ТЛМ10-5-82.
Определяем значение уставки по формуле (1.13):
7дзт” 0’З^ном.дв— ' 222,5 - 66,. 5 А,
или = 1,11А во вторичных значениях. Уставка находится в пре-
60
делах диапазона задания уставок терминала.
Определяем коэффициент торможения по (1.15):
*н(*пеАл»Е + 2/ + 8) = 1,2(2,5-1-0,1 + 2-0,025 + 0,025) = 0,39.
Л-орм
Проверяем чувствительность зашиты.
Коэффициент чувствительности ДЗТ определяем по выраже-
нию (1.16):
/:(2) _ № _ 4330
4 “/дзт 66,75 ~
Определяем значение уставки срабатывания дифференциаль-
ной токовой отсечки. Ток небаланса дифференциальной защиты,
соответствующий пусковому току двигателя, вычисляем по выра-
жению (1.17)
/Нб max = *пусЛб'ном.дв = 7 • 0,7 - 222,5 = 1090 А.
Ток срабатывания дифференциальной отсечки определяем по
выражению (1.18):
'дто = МНОм.дВ =’,2-1090 = 1308 А,
1308
или = 21,80 А во вторичных значениях. Уставка находится в
пределах диапазона уставок терминала.
24
Рис. 1.7. Характеристика работы дифференциальной защиты двигателя серии
ДАЗО мощностью 2000 кВт:
А — область срабатывания ДЗТ; /> — область срабатывания ДТО
Проверяем чувствительность защиты по выражению (1.21):
4330
1308
= 3,31.
Зашиты ДЗТ и ДТО работают без выдержки времени.
11о результатам расчета строим характеристику работы зашиты
(рис. 1.7).
11 ример 1.3. ребуется выполнить защиту от междуфазных ко-
ротких замыканий синхронного электродвигателя СДНЗ.
Исходные данные для расчета. Пуск двигателя асинхронный,
прямой, от полного напряжения сети с резистором, включенным
в цепь обмотки возбуждения. Двигатель в процессе самозапуска
не участвует.
Номинальная мощность на валу двигателя Рном^в, кВт.... 6300
Коэффициент мощности собф (см. ГОСТ Р 52776-2007)...... 0,9
25
Номинальное напряжение 6ТНОМ [В, кВ.............................10
КНДп........................................................ 0,964
Кратность пускового тока £нуск...................................6
Ток трехфазного КЗ на вводах питания АД:
в минимальном режиме сети /. _nin, кА.........................10
Максимальное сопротивление токовых цепей со стороны:
питания электродвигателя (по проекту), Ом, не более..........0,5
нейтрали электродвигателя (по проекту), Ом, не более..........L0
Для зашиты двигателя используется терминал БМРЗ-УЗД.
Диапазон регулирования уставок токовой отсечки и ДТО от 1 до
65 А (вторичных значений). Диапазон регулирования уставок
ДЗТ от ОД до 10 А, коэффициента торможения — от 0,2 до 0,7.
Мощность двигателя более 5 М Вт и для защиты этого двигателя
от междуфазных замыканий требуется применение дифференци-
альной зашиты [1]. Для выполнения дифференциальной зашиты
применяем однотипные Г I типа ТЛМ10-5-82 с сердечником типа
Р и коэффициентом трансформации Kf = 500/5.
Определяем значение номинального тока электродвигателя по
формуле (1.14):
ном л в
Сюм.дв __________6300______
V3t/HOM^ncos<p х/З-10 0,964 0,9
^419 А.
Определяем значение пускового тока электродвигателя по ка-
таложному значению £ (1-3):
г — к I =6-419а?514А
пуск.дв.кат апуск ном.дв т* /
Определяем значение уставки 1 по формуле (1.13):
/дзт=1>Чом.дв=1>2-419«5()ЗА,
или =5,03 А во вторичных значениях. Уставка находится в пре-
делах диапазона уставок терминала.
Определяем коэффициент торможения по формуле (1.15):
As* >^н(ЛперЛодн£ + 2/ + 8) = 1,2(2,5-1-04 + 2 0,025+ 0,025) =0,39.
Дорм
Проверяем чувствительность защиты.
26
Рис, 1,8, Характеристика работы дифференциальном защиты двигателя серии
СДНЗ мощностью 6300 кВт:
А — область срабатывания ДЗ Г; Ь — область срабатывания Д'ГО
Коэффициент чувствительности ДЗТ определяем по выраже-
ниям (1.9) и (1.16):
Л2) = ^.3 ж. = — ]0000 «8660 А;
к ) ш пцп э
8660
503
«17,2.
Определяем уставку срабатывания дифференциапьной токо-
вой отсечки. Ток небаланса дифференциальной защиты, соответ-
ствующий пусковому току двигателя, вычисляем по выражению
(1.18)
/н6 max - 1Л Wh64om..4B = Ы 6 0,7 419 « 1936 А.
27
Ток срабатывания дифференциальной отсечки находим по вы-
ражению (1.18):
{дТО ” 1936 ~ 2323 А,
или • =21,12 А во вторичных значениях. Уставка находится в
пределах диапазона уставок терминала.
Проверяем чувствительность зашиты по выражению (1.21):
8660
2323
Защиты ДЗТ и ДТО работают без выдержки времени.
По результатам расчета строим характеристику работы зашиты
(рис. 1.8).
Пример 1.4. Рассчитаем защиту от междуфазных замыканий
синхронного электродвигателя СТД-3200-2 с токоограничиваю-
щим бетонным реактором типа БР-10-1000-0,35.
Исходные данные для расчета. Пуск двигателя реакторныи, по-
сле завершения пуска двигатель продолжает работать через реак-
тор. Двигатель в самозапуске не участвует.
Номинальная мощность на валу двигателя /}|ОМ.ДВ, кВт..... 3200
Коэффициент мощности coscp (см. ГОСТ Р 52776—2007)........ 0,9
Номинальное напряжение t/huM 1Н, кВ.........................10
КПД л.................................................. 0,972
Кратность пускового тока &пуск............................6,63
Ток трехфазного КЗ на вводах питания АД:
в минимальном режиме сети г, кА...........................5,0
в максимальном режиме сети /щ^тах» КА....................5,5
Среднее напряжение на секции шин питания
двигателя £/ц,, кВ.......................................10,03
Максимальное сопротивление токовых цепей со стороны:
питания электродвигателя (по проекту'), Ом, не более......0,5
нейтрали электродвигателя (по проекту). Ом, не более.....1.0
Длительно допустимый ток реактора, А......................1000
Номинальное индуктивное сопротивление реактора, Ом........0,35
Для защиты двигателя применяем терминал БМРЗ-УЗД. Диа-
пазон регулирования уставок токовой отсечки и ДТО от 1 до 65 А
28
(вторичных значений). Диапазон регулирования уставок ДЗТ от
0,1 до 10 А, коэффициента торможения — от 0.2 ю 0,7.
] Трименяем трансформаторы тока ГЛМ10-5-82 с сердечником
типа Р и коэффициентом трансформации Х7 = 300/5.
Определяем значение номинального тока электродвигателя по
формуле (1.14):
* НОМ.ДР
НОМ.ДВ nZjr
v ' ном.двЛСО5(р
3200
х/з 10 0,972 0,9
211 А.
Находим значение пускового гока электродвигателя по форму-
пусклвжат кПуск/ном.дв
= 6,63.211 « 1399 А.
Определяем сопротивление питающей системы в максималь-
ном режиме ее работы по (1.1):
-\-max
ш max
10,03
х 3 * 5,5
« 1,053 Ом.
Пусковое сопротивление электродвигателя находим поформу-
_ НОМ ДВ _ 10000
пуск дв-Л/п^,дв.кат “VT1399e
Пусковой ток электродвигателя с учетом сопротивления пи-
тающей сети и токоограничивающего реактора определяем по вы-
ражению (1.5):
пуик.дв
1'ср
\ 3(хПуСКДВ Хр + Хетах
10030
= Ю47 А.
Выбираем ток срабатывания IО по формуле (। .8):
/ТО> 2,5- 1047 = 2618 А,
29
2618
или эд- ~ 43,63 А во вторичных значениях. Уставка находится в
пределах диапазона уставок терминала.
Определяем ток двухфазного КЗ на вводах питания электро-
двигателя /‘к2) и коэффициент чувствительности зашиты при двух-
фазном КЗЛ<2) по формулам (1.9) и (1.10):
Я2) = V3 (3) = V35000 я 4330 А
к 2 ш гпш 2
4330
2618
»1,65.
Коэффициент чувствительности ТО оказался меньше двух, по-
этому для защиты этого двигателя отмеждуфазных замыканий не-
обходимо применить дифференциальную защиту [1].
Расчет дифференциальной защиты. Выбираем для дифферен-
циальной защиты однотипные ТТ типа ТЛМ 10-5-82.
Определяем значение уставки по формуле (1.13):
'дзт = 0,3/ноч.дв = 0,3 -211 «63,3 А,
или = 1,055 А вторичных значений. Уставка находится в преде-
лах диапазона уставок терминала.
Определяем коэффициент торможения по формуле (1.15):
(кперкОДН£ + 2/ + 8) = 1,2(2,5 -10,1 + 2- 0,025 + 0,025) = 0,39 .
'торм
Проверяем чувствительность защиты. Коэффициент чувстви-
тельности ДЗТ находим по выражению (1.16):
(2) /£> = 4330
4 "/дЗТ 63,3
= 68,4.
30
>1 — область срабатывания ДЗТ; Б— область срабатывания ДТО
Определяем значение уставки срабатывания дифференциаль-
ной токовой отсечки. Ток небаланса дифференциальной защиты,
соответствующий пусковому току двигателя равен (1.22):
нб max
М*пусЛб4ом.дВ = ’И 6,63 - 0,7 - 211 1077 А.
Ток срабатывания дифференциальной отсечки находим по вы-
ражению (1.18):
(дто
= Мнб max =Г2 -1077^1293 А,
или
1293
60
= 25,86 А во вторичных значениях. Уставка находится в
пределах диапазона уставок терминала.
31
Проверяем чувствительность защиты по выражению (1.21):
_ 4330 _
1293
Защиты ДЗТ и ДТО работают без выдержки времени.
По результатам расчета строим характеристику работы защиты
(рис. 1.9).
Пример 1.5. Рассчитаем защиту от междуфазных замыканий
двухскоростного асинхронного электродвигателя АДО-1600/
1000-10/12.
Исходные данные для расчета* Пуск двигателя прямой, с низ-
шей частоты вращения. Двигатель участвует в процессе самоза-
пуска. который может происходить как при работе на низшей, так
и на высшей частоте вращения,
Напряжение б НПМ1В, кВ..........................................6
Ток трехфазного КЗ на вводах питания АД
в минимальном режиме сети Г}1, кА...............................8
Максимальное сопротивление токовых ценен
со стороны питания АД (по проекту), Ом, не более..............0,5
Данные для различ ных част от вращения приведены в табл. 1.1.
Для защиты двигателя используется терминал БМРЗ-ДВА
Диапазон регулирования уставок токовой отсечки во вторичных
токах от41 до 65 А.
Для зашиты используются трансформаторы тока ГЛ М10-5-82 с
сердечником типа Р и коэффициентом трансформации Кп = Кп =
= 300/5 для статорных обмоток низшей и высшей частот враще-
ния двигателя, соответственно.
Таблица 1.1. Характеристики двухскоростного электродвигателя типа
АДО-1600/1000-10/12
Характеристика Частота вращения
низшая высшая
Номинальная мощность на валу PHOMJlp, кВт 1000 1600
Коэффициент мощности cos<p 0,53 0,8
КПД л 0,92 0,95
Кратность пускового тока £шск 6,7 6.5
32
Расчет зашиты от междуфазных замыканий для 1-й статорной
обмотки электродвигателя. Номинальный ток электродвигателя
для низшей частоты вращения /ном находим поформуле(1J4):
____^homjibI___1000______-147 3 А
^„.n.cow, ' 73 6 0,92 ^3_’
Определяем значение пускового тока электродвигателя для
низшей частоты вращения по формуле (1.3):
пусклв.кат!
*пуСкЛом.лв1 ” 6’7 • 197’3 ~ 1322 А
Выбираем ток срабатывания ГО по формуле (1.8):
/ТО1 >2,5- 1322 - 3305 А,
3305
или-----
60
» 55,1 А во вторичных значениях. Уставка находится в пре-
делах диапазона уставок терминала.
Определяем ток двухфазного КЗ на вводах питания электро-
двигателя /' ‘ и коэффициент чувствительности защиты при двух-
фазном КЗА^' по формулам (1.9) и (1.10):
<2) = — A?min = —-8000 «6928 А;
к 2 ш ПЗ,Г1 2
41
Я2) 6928
Л ___
Ami 3305
Коэффициент чувствительности i О имеет значение больше 211].
Принимаем
/то1 -3305 А,
3305 f А
или 6Q * 35Д А во вторичных значениях.
Выполняем проверку ТТ. При пусковых токах двигателя по-
грешность трансформатора тока ТЛМ 10-5-82 не превышает 10 %.
33
Настройка параметров срабатывания второй ступени МТЗ с
независимой характеристикой выполняется с уставками, рассчи-
танными по (1.7) и (1.8):
^мтз 1 1 ’5/пускдв кат] 1,5-1322 1983 А;
rMT3 1 1с.
Расчет зашиты от междуфазных замыканий для 2-й статорной
обмотки электродвигателя.
Номинальный ток электродвигателя для высшей частоты вра-
щения /ном [в2 находим по формуле (1.14):
'ном.дв2
ном.дв2 ~ ‘ г-ТТ
1600
УЗ -6 0,95 0,8
« 202,6 А.
Определяем значение пускового тока электродвигателя для
высшей частоты вращения по формуле (1.3):
пуск.дв.кат2
^пуск2^ном дв2 6,5 202,6 ~ 1 31 7 А.
Выбираем ток срабатывания ТО по формуле (1.8):
/Т02 > 2,5 1317- 3293 А,
или • % 54,9 А во вторичных значениях. Уставка находится в пре-
делах диапазона уставок терми нала.
Определяем значение коэффициента чувствительности защи-
ты при двухфазном КЗ по формуле (1.10):
Коэффициент чувствительности ТО оказался больше двух.
Выполняем проверку ТТ. При пусковых токах двигателя по-
грешность трансформатора тока ТЛМ10-5-82 не превышает зна-
чения 10 %.
34
^293
Окончательно принимаем /го =3293 Л, или -------54,9 А во
вторичных значениях. Токовая отсечка работает без выдержки
времени.
Настройка параметров срабатывании второй ступени МТЗ с
независимой характеристикой выполняется с уставками, рассчи-
танными по формулам (1.7) и (1.8):
A1T3 2 ^^А1усклвжат2 1’^ ’ 1317 1976 А,
ZMT3 2 1 с.
35
ГЛАВА ВТОРАЯ
Расчеты защит от замыканий на землю
в статорной обмотке двигателя
2.1. Общие положения
Защита электродвигателей мощностью до 2 МВт от однофаз-
ных замыканий на землю с действием на отключение выполняет-
ся при токах замыкания на землю Ю А и более. Защита электро-
двигателей мощностью более 2 МВт с действием на отключение
должна предусматриваться при токах 033 5 А и более [ 11.
Для повышения чувствительности защита от 033 в сетях с изо-
лированной нейтралью выполняется с выдержкой времени 0,1 с.
Для быстрого отключения электродвигателя при двойных замы-
каниях на землю применяется вторая ступень зашиты с первич-
ным током срабатывания 50 — 100 А, работающая без выдержки
времени [1].
Зашита действует на отключение электродвигателя, а у син-
хронных электродвигателей также на устройство автоматического
гашения поля (АГП), если оно предусмотрено [1].
Защита от замыканий на землю в терминалах БМРЗ выполня-
ется двухступенчатой:
• первая ступень осуществляет функцию зашиты от однофаз-
ных замыканий на землю;
• вторая ступень — функцию защиты от двойных замыканий
на землю.
2.2. Расчет защиты электродвигателя
от однофазных замыканий на землю
При реализации защиты от 033 в сетях с изолированной ней-
тралью настройка защиты выполняется отстройкой се тока сраба-
Рис, 2. L Однофазное замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью
тывания от собственного емкостного тока защищаемого присое-
динения. В зависимости от значения суммарного тока 033 может
выполняться с действием на сигнализацию или отключение по-
врежденного электродвигателя [ 1 ]. Принцип работы защиты по-
ясняется рис. 2.1.
При 033 весь суммарный емкостной ток двух неповрежденных
фаз этой сети будет притекать в точку 033, т. е. через все присое-
динения сети, где нет 033, будут протекать свои собственные ем-
костные токи в направлении места 033, от значений которых и
выполняется отстройка зашит этих присоединений.
Ток срабатывания защиты электродвигателя от 033 определя-
ется по формуле:
(2.1)
где кв — коэффициент возврата (0,95 для терминалов ЬМРЗ, если
защита работает без выдержки времени принимается равным 1);
37
кн — коэффициент надежности, принимается равным 1,2; — емко-
стной ток защищаемого электродвигателя, /Ск л — емкостной ток
кабельной линии, соединяющий электродвигатель с ячейкой; £бр —
коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока в момент воз-
никновения 033, Аб| = 2 при времени срабатывания защиты от 033
0,1 си /с-р = 2,5 при выполнении защиты от 033 без выдержки
времени.
При отсутствии паспортных данных на двигатель емкостной
ток двигателя напряжением выше I кВ / 1В, Л, можно определить
по следующим формулам [7]:
• для двигателей напряжением 6 кВ
/с.,в^0,0175н„
(2.2)
• для двигателей напряжением 10 кВ
/Сдв« 0,035
НО.М.ДВ’
(2.3)
где 5НОМ дв — полная мощность электродвигателя, MB A, которая
рассчитывается по формуле:
ном.дв
ном дв
peosep
где — номинальная мощность на валу электродвигателя,
МВт.
Более точный расчет собственного емкостного тока электро-
двигателя выполняется по выражению [8]:
Ст]ДВ
2^/нОМНОМ.ДВ’
где С1Н — электрическая емкость фазы статора двигателя, С); t/HOM дв —
номинальное напряжение двигателя. В;/ном — номинальное значе-
ние частоты питающей сети, Гн.
Емкость фазы статора принимается поданным завода-изгото-
вителя, для некоторых двигателей она приведена в табл. 2.1.
При отсутствии данных можно пользоваться следующими при-
ближенными формулами:
38
Таблица 2.1. Значения элеюрической емкоеги статорной обмотки на землю [5]
Тип двигателя Мощност ь двигателя, кВт Емкость статорной обмотки на три фазы, мкФ, для двигателей напряжением
10 кВ б кВ
СТ Д-5000 2 5000 0,085 0.11
СТД-6300-2 6300 0,11 0,11
СТД-8000-2 8000 0,11 0,17
СТД-10000-2 10000 0,15 0,17
СТД-12500-2 12500 0,15 0,22
• для неявнополюсных синхронных двигателей и асинхронных дви-
гателей — С.в, Ф, для одной фазы определяется по формуле [81:
0.0187-Уном-ДБ-Ю-6
номлвО +0,08f номди
(2.6)
где 5НОМ ав — полная мощность электродвигателя, MBA; U ном п —
номинальное междуфазное напряжение двигателя, кВ;
• д гя явнополюсных двигателей С дв, Ф, определяется по форму-
ле [8]:
~ M5homJB10-6
дв'’зфиомд;+збоорл«ном
(2.7)
где 5Н0М дв — полная мощность электродвигателя, МВ Д; Ц1ОМ лв —
номинальное междуфазное напряжение двигателя. В; л|ЮМ — номи-
нальная частота вращения ротора, мин-1.
Значение удельного емкостного тока кабельной линии /Ск>л с
бумажной изоляцией определяется из табл. 2.2.
При отсутствии данных на параметры кабельной линии емко-
стной ток кабельной линии с бумажной изоляцией 1, к л, А, можно
определить по приближенной формуле [7]:
Ск.л
ном.кл'к.л
(2.8)
где t/HOM к л — номинальное линейное напряжение кабельной ли-
нии, кВ; L — длина кабельной линии, км.
39
Таблица 2.2. Значение удельного емкостного тока кабельной линии 1Скл с
бумажной изоляцией [7]
Сечение жил кабеля мм2 /Ск л, А/км, при напряжении сети
6 кВ 10 кВ
16 0,4 0.55
25 0,5 0,65
35 0,58 0,72
50 0,68 0,8
70 0,8 0,92
95 0,9 1,04
120 I 1,16
150 1,18 1,3
185 1,25 1 1.47
240 1,45 1,7
Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена точное зна-
чение удельного емкостного тока необходимо запросить у заво-
да-изготовителя на данную партию кабельной продукции.
В сетях с резистивным заземлением нейтрали суммарное зна-
чение тока 033 /q33 v, А, определяется по формуле:
оззх -
(2.9)
где — суммарное значение емкостного тока сети; 1R — активный
ток. протекающий через резистор заземления нейтрали.
Для машин небольшой мощности и при коротких кабельных
линиях подключения электродвигателя расчетное значение пара-
метра срабатывания защиты может оказаться меньше минималь-
ного тока срабатывания терминала. В этом случае ток срабатыва-
ния защиты принимают равным минимальному току срабатыва-
ния реле.
Проверка чувствительности защиты при 033 выполняется по
выражению:
(2.10)
40
где /t, — суммарное значение емкостного тока сети при 033 (без
учета емкостного тока защищаемого присоединения), Л.
Значение коэффициента чувствительности защиты от 033
должно быть больше или равно 1,5 [1].
В некоторых сетях с изолированной нейтралью токи 033 малы
и чувствительность защиты может оказаться недостаточной. Для
повышения чувствительности защит в сетях с изолированной и
частичнокомпенсированной нейтралью можно применять сле-
дующие мероприятия:
• выполнение защиты с выдержкой времени 0,1 — 0,5 с при
введенной защите от двойных замыканий на землю, работающей
без выдержки времени;
• применение направленной токовой защиты от 033.
В этом случае ток срабатывания защиты может быть уменьшен,
если принять в выражении А6р = 1. Это позволит в 2 раза повысит ь
чувствительность зашиты.
Коэффициенты трансформации трансформатора тока нулевой
последовательности (ТТНП) приведены в табл. 2.3.
Трансформаторы типа ТЗР при дуговых 033 трансформируют
составляющую промышленной частоты значительно хуже, чем
литые IT (T3JTM. ТЗЛ), что может вызвать загрубление защиты и
ее отказ, поэтому применение трансформаторов типа ТЗР не ре-
комендуется |7].
Для реализации защиты от однофазных замыканий на землю
двухскоростных двигателей рекомендуется применять отдельные
трансформаторы тока нулевой последовательности на каждую
статорную обмотку (частоту) двигателя. В БМРЗ-ДВА для этого
предусмотрены два входа для подключения I 1 НП. Для двухско-
ростного двигателя расчет защиты от 033 выполняется отдельно
для каждой частоты двигателя.
Таблица 2.3. Коэффициенты трансформации трансформатора тока нулевой
последовательности
Тип ТТНП Коэффициен трансформации
ТЗЛ 1/25
тзлм 1/25
ТЗР 1/18
ТЗРЛ 1/30
41
2.3. Расчет защиты электродвигателя
ст двойных замыкании на землю
Защита от двойных замыканий на землю необходима в случае
выполнения защиты от 033 с действием на сигнализацию или
если защита от 033 работает с выдержкой времени О J — 0,5 с. За-
щиту можно не применять, если зашита двигателя от междуфаз-
ного КЗ осуществляется ТО или продольной дифференциальной
защитой в трехфазном исполнении [1 . При использовании для
защиты электродвигателя терминалов (в том числе и БМРЗ),
имеющих в своем составе защит}7 от двойных замыканий на зем-
лю, эту защиту целесообразно ввести.
Первичный ток срабатывания защиты от двойных замыканий
на землю без расчетов принимается равным 10 А. Защита выпол-
няется без выдержки времени.
2.4. Расчет направленной токовой защиты двигателя
от однофазных замыканий на землю
Направленная токовая защита от 033 может применяться в се-
тях с изолированным или резистивным заземлением нейтрали для
обеспечения необходимом чувствительности защиты в случаях,
когда ток срабатывания защиты от однофазных замыканий на
землю равен или больше суммарного значения тока 033 сети
/<1)
7О332Г
Для обеспечения коэффициента чувствительности не менее 1,5
ток срабатывания зашиты должен удовлетворять условию:
O33L
<2Л1)
Характеристика направленной зашт гы от 033 для сети с изо-
лированной нейтралью приведена на рис. 2.2.
В блоках БМРЗ предусмотрена возможность изменения угла
Фм ч. Дня сети с изолированной нейтралью рекомендуется уста-
навливать угол <рм ч равным +54°. Это обусловлено тем, что емко-
стной ток сети на поврежденном присоединении будет отставать
от напряжения 3 U(l на 9(Г (при принятом положительном направ-
42
Рис, 2.2. Характеристики направленной защиты от 033 сети с изолированном
нейтралью
Ленин от шин). При этом возможные угловые погреш ности 1 । НП
компенсируются смещением характеристики на указанный угол.
Для сети с нейтралью, заземленной через высокоомный рези-
стор. рекомендуется устанавливать угол срм ч, равным +135
(рис. 2.3).
В блоках БМРЗ, выпущенных ранее 2012 г., характеристика на-
правления мощности нулевой последовательности может отли-
чаться от приведенной. В таком случае следует руководствовать-
ся характеристикой, описанной в руководстве по эксплуатации на
конкретный блок.
Расчет угла между векторами тока 3/0 и напряжения 360 при
033 выполняется по формуле
ср =90° + arcsin
7ovo
(2.12)
где /д — активная составляющая тока 033, А; — емкостная со-
ставляющая тока 033, А.
43
Рис. 2.3. Характеристики направленной защиты от 033 сети, заземленной через
высокоомный резистор
При применении направленной защиты от 033 обязательно
вводится в работу защита от двойных замыканий на землю, по-
скольку при двойных замыканиях на землю вектор тока может
оказаться вне зоны действия направленной защиты.
2.5. Неселективная сигнализация замыканий на землю
и функция селектора направления 033
На всех подстанциях применяют групповое устройство контро-
ля изоляции сети с действием на сигнализацию, выполненное с
использованием открытого треугольника трансформатора напря-
жения секции и подключенного к нему реле напряжения нулевой
последовательности 3t/0. Эта функция реализована в терминале
трансформатора напряжения секции. Напряжение срабатывания
этого реле принимают из условия отстройки от напряжения неба-
ланса (/н6 трансформатора напряжения 3£/0 в нормальном режиме
работы:
I > L TJ
с.з ^отс мнб’
(2.13)
гдеЛ0ТС — коэффициент отстройки, принимается равным двум.
44
Обычно значение UC3 выбирается из диапазона 7 — 15 В (во
вторичных значениях).
При небольших значениях токов 033, когда селективную за-
щиту от 033 выполнить невозможно, а также в случаях, когда до-
пускается действие защит 033 только на сигнал, это устройство
является основным средством обнаружения 033 в сети. После
срабатывания защиты на сигнал обслуживающий персонал не-
медленно приступает к выявлению присоединения с 033.
Для уменьшения числа операций отключения в терминале за-
щиты двигателя предусмотрена функция селектора направления
033 (СНОЗЗ), которая сразу укажет присоединение с 033. Реко-
мендуется завести сигнал срабатывания СНОЗЗ на светодиод на
передней панели. Сброс сигнала светодиода должен осуществ-
ляться квитированием.
Работа СНОЗЗ осуществляется на основе измерения напряже-
ния нулевой последовательности и направления производной
мощности нулевой последовательности на начальном участке пе-
реходного процесса. Для правильной работы СНОЗЗ необходимо
задать уставку по уровню аварийной составляющей напряжения
нулевой последовательности 31/0 > (ориентировочно 10 В) и устав-
ку по углу максимальной чувствительности для реле направления
мощности нулевой последовательности <рм ч при 033.
2.6. Примеры расчета защит от замыканий на землю
Пример 2,1. Расчет защиты от замыканий на землю асинхрон-
ного электродвигателя серии А4, работающего в сети с изолиро-
ванной нейтралью.
Исходные данные для расчета.
Номинальная мощность на валу двигателя РНом.лв’ ..........630
Коэффициент мощности cos<p...............................0,88
Номинальное напряжение LB, кВ...............................6
КПД п................................................. 0,952
Кратность пускового тока £Пуск............................5,5
Ток трехфазного КЗ на вводах питания АД кА................5,5
Электродвигатель подключен кабелем с бумажной изоляцией и
медными жилами сечением 185 мм2. Длина кабеля — 40 м.
Суммарное значение тока 033 на частоте 50 Гц сети, в которой
работает этот АД, на вводах питания двигателя /q33 z = 1,4 А .
45
В схеме защиты применен ГIНП типа ТЗР.
Определяем полную мощность двигателя по (2,4):
' _ ^НОМ.ДВ _ 0 >63
номдв " rjcosip 0.952-0,88
= 0,752 А.
Определяем значение емкостного тока вига геля по (2.2):
/Сдв « 0,0175НОМ ДЙ =0,017 • 0,752 = 0,0128 А.
В учебных целях определим значение емкостного тока двигате-
ля вторым способом.
Значение электрической емкости электродвигателя Сдв для од-
ной фазы по (2.6)
0,01875'ном.дв10-6_______ 0,0187-0,752-10 6
* * 1,2^(/11ОЧ.ЯП(1 ^0.08б;[)М~ ) 1,2Л 6(f+0,08^6 j
значение емкостного тока двигателя Д н по (2.5):
/Сдн = 2л/иом ЛСДВ(/НОМДВ = 2-3.14-50-1.73-3.93-Ю'9 -6000 = 0.0128 А.
Результаты расчетов емкостного тока электродвигателя обои-
ми способами получились одинаковы.
По табл. 2.2 определяем значение емкостною тока кабельной
линии:
Ск.л
«1,25
40
1000
= 0,05 А.
Определяем ток срабатывания защиты от 033 по (2.1):
I = . + / ) = .(0,0128 + 0,05) «0,15 А .
V 1гД,Е> VK.J1 ' 0 95 ' * J
46
Определяем вторичное значение тока срабатывания защиты с
учетом коэффициента трансформации трансформатора тока ну-
левой последовательности типа ТЗР:
з4 3 втоо > —°- = — * 0,009 А.
Терминал не может надежно работать с уставкой по вторично-
му току 9 мА по условию электромагнитной совместимости. Уве-
личим первичный ток срабатывания зашиты от 033 до значения
0,5 А, В этом случае вторичный ток срабатывания защиты соста-
вит 0,5/18 = 0,028 А.
Определяем коэффициент чувствительности зашиты при 033
по (2.10)
*<'> =Ь± = 2,8.
1 0,5
Полученное значение коэффициента чувствительности соот-
ветствует требованиям fl |.
Принимаем выдержку времени срабатывания первой ступени
защиты от замыканий на землю 0,1 с.
Принимаем уставку срабатывания зашиты от двойных замыка-
ний на землю, равной 100 А. Защита от двойных замыканий на
землю работает без выдержки времени.
Пример 2.2. Расчет защиты от замыканий на землю синхрон-
ного электродвигателя типа СТД-6300-2, работающего в сети с
изолированной нейтралью:
Исходные данные для расчета.
Номинальная мощность на валу двигателя /^омдн, кВт.... 6300
Коэффициент мощности cos9 (см. ГОСТ Р 52776-2007)...... 0.9
Номинальное напряжение t/H0M лв, кВ.....................10
КПД п................................................ 0,975
Кратность пускового тока £„уск.........................6,28
Электродвигатель подключен тремя трехфазными кабелями с
бумажной изоляцией. Сечение медных жил — 185 мм2. Длина ка-
беля — 100 м.
Суммарное значение тока 033 на частоте 50 Гц на вводах пита-
ния двигателя ^оззх -0,5 А.
47
Выполняем защиту от 033 с выдержкой времени 0,1 с для от-
стройки от переходных процессов, связанных с перезарядом ем-
костей сети.
Значение емкости статорной обмотки этого двигателя выбира-
ем из табл. 2.1. Выполняем расчет значения емкостно! о тока этого
электродвигателя по (2.5):
- 2л/ном ЗСД/ НОМ IB
2-3,14-501,73
Ю-МОЮ3 -0,004 А.
Определяем емкостный ток трех кабельных линий по (2.8)
JhOM.J . Ю А! =
Ск.л ~ 1() 10
Первичный ток срабатывания защиты от 033 электродвигате-
ля СТД-6300-2 рассчитываем по формуле (2.1):
_ ^гЛбр / г г
с.з ~ 1 Осдв + 1Ск.л
к
1,2-2
0,95
(0,004+0,3) =0,77 А.
Ток срабатывания защиты от 033 /с 3 оказался больше суммар-
ного емкостного тока сети /q33e, поэтому для повышения чувст-
вительности защиты выполним ее направленной.
Уставку срабатывания по 7оку направленной зашиты от 033
выбираем исходя из условия (2.11):
с.з
ОЗЗЕ =ГП= 0,333 А.
Выбираем ток срабатывания защиты /с 3 =0,3 А.
При этом коэффициент чувствительности защиты
0,5
0,3
= 1,67.
48
Коэффициент чувствительности > 1,5, зашита удовлетворя-
ет требованиям [ 1 ].
Двигатель работает в сети с изолированной нейтралью — харак-
теристику работы направленной защиты от 033 выбираем в соот-
ветствии с рис. 2.2.
Определяем вторичное значение тока срабатывания защиты с
учетом коэффициента трансформации ТТНП типа ТЗР:
34.з.ВТОР^^ =0,0167 А.
Принимаем ток срабатывания защиты от двойных замыканий
на землю 100 А.
Защита от двойных замыканий на землю работает без выдерж-
ки времени.
49
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
Расчет защиты
минимального напряжения
Защита минимального напряжения (ЗМН) применяется в каче-
стве основной защиты асинхронных электродвигателей и в каче-
стве резервной для синхронных.
Защита минимального напряжения электродвигателей выпол-
няется групповой, т. е. на секцию питания электродвигателей ус-
танавливается о 1ин комплект в ячейке трансформатора напряже-
ния (например, БМРЗ-104-ТН), действующий на все электродви-
гатели.
Первая ступень (ЗМН- 1) этой защиты предназначена .для от-
ключения неответственных электродвигателей при кратковре-
менных перерывах питания в целях облегчения самозапуска от-
ветственных электродвигателей после восстановления питания.
Вторая ступень (ЗМН-2) предназначена для отключения всех
электродвигателей при длительном исчезновении напряжения по
условиям технологического процесса и техники безопасности.
Уставка срабатывания ЗМН-1 принимается больше, чем оста-
точное напряжение, при котором возможен самозапуск электро-
двигателей, и меньше, чем остаточное напряжение при пусках от-
дельных электродвигателей:
^сзмн1 (0’6 : 0,7)(/ном>
(3.1)
Время срабатывания принимается по условию отстройки от
времени срабатывания быстродействующих защит присоедине-
ний:
fc3MHi 0,5 с
50
Уставка срабатывания ЗМН-2 принимается по условию воз-
врата при самозапуске электродвигателей:
^сзМН2 = ^Т=(0Л^0,5):/ном,
* н* в
(4.3)
где £/сзп — остаточное напряжение при самозапуске электродвигате-
лей; кц — коэффициент надежности, принимается равным 1.1 — 1,2:
кь — коэффициент возврата реле минимального напряжения.
Время срабатывания ЗМН-2 обычно принимают
?сЗМН2 5 : Ю с-
(3.4)
Действие ЗМН осуществляется через общесекционные шинки
1ШМН и 2ШМН и индивидуальные выходные реле, установлен-
ные в ячейках электродвигателей.
На подстанциях с СД ЗМН выполняет следующие дополни-
тельные функции:
• резервирует защиту от потери питания (ЗПП) при близких
КЗ, когда последняя может отказать из-за глубокого снижения
напряжения;
• ЗМН-1 отключает выключатели и запускает АПВ электро-
двигателей, участвующих в самозапуске (возможно также гаше-
ние поля без отключения выключателей), через шинку 1LIIMH
осуществляется также отключение СД с пуском АПВ при сраба-
тывании ЗПП или АВР;
• при длительном исчезновении напряжения ЗМН-2 отклю-
чает выключатели электродвигателей, запрещает их АПВ и дает
команду в схемы технологической автоматики на полный останов
технологии приводного агрегата (закрытие кранов, задвижек, от-
ключение маслонасосов и т. п.).
Отметим, что при применении для защиты электродвигателей
цифровых многофункциональных терминалов имеется возмож-
ность реализовать функцию ЗМН в каждом терминале. Обычно
такое решение не применяют, ЗМН по-прежнему выполняют
групповой (в терминале трансформатора напряжения) из следую-
щих соображений:
• ввод уставок выполняется в одном, а не в ряде терминалов;
• проще выполнять блокировку от ошибочных действий пер-
сонала и КЗ в цепях напряжения;
• проще выполнять проверки ЗМН;
• меньше загрузка сетей АСУ;
• проще вторичная коммутация. На пример, шинка 1ШМНис-
пользуется также для передачи команд на отключение СД с пус-
ком АП В при срабатывании ЗПП или АВР, а также и для отключе-
ния СД и ускорения АВР при КЗ в зоне дифференциальной заши-
ты трансформатора.
На электродвигателях с изменяемой частотой вращения ответ-
ственных механизмов, самозапуск которых допустим и целесооб-
разен, защита минимального напряжения должна производить
автоматическое переключение на низшую частоту вращения.
Выполнение ЗМН на терминалах БМРЗ. Групповая защита ми-
нимального напряжения предусмотрена в терминале БМРЗ-
152-1 Н. Индивидуальный комплект защиты минимального на-
пряжения, предусмотренный в терминале БМРЗ-152-ЭД или
БМРЗ-УЗД, может использоваться для одиночных двигателей в
случаях, когда групповая защита минимального напряжения по
каким-либо причинам не установлена или ее использование не
представляется возможным.
Параметры срабатывания защиты выбираются по выражениям
(3.1)-(3.4).
52
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
Расчет защиты от потери питания
Защита от потери питания предназначена для выявления режи-
ма потери питания и подпитки во внешнюю сеть со стороны син-
хронных двигателей.
На подстанциях с преобладающей нагрузкой СД защита вы-
полняется групповой и устанавливается на вводном выключателе
подстанции. Она действует на отключение (или гашение поля) СД
секции (при включенном секционном выключателе — и на от-
ключение или гашение поля СД смежной секции), блокировку
АЧР, и блокируется от частотного органа АВР (для предотвраще-
ния срывов АВР).
На подстанциях с одиночными СД защита выполняется в тер-
минале защиты двигателя с действием на его отключение, для это-
го в блоке БМРЗ-УЗД предусмотрена функция ЗПП.
Выполнение защиты от потери питания синхронных электродви-
гателей на терминалах БМРЗ. Предусмотрена универсальная схе-
ма, реагирующая на снижение частоты и изменение направления
активной мощности. Органы направления мощности предусмот-
рены в двух фазах, так как при двухфазном КЗ за трансформато-
ром со схемой соединения обмоток Y/A (на питающей ВЛ) один
орган защиты может сработать неправильно.
Органы направления мощности выполнены по 90-градусной
схеме и включены так, что при направлении мощности от шин к
двигателю они находятся в сработанном состоянии и запрещают
работу ЗПП (рис. 4.1). При направлении мощности от двигателя к
шинам (обратное направление мощности) органы направления
мощности заклинены, при этом при снижении частоты ЗПП сра-
батывает. Таким образом, ЗПП срабатывает в случаях, когда мощ-
53
Рис. 4.1. Характерно гика реле направления мощности
ность направлена от двигателя в сеть или равна нулю, а частота
снижается до уставки срабатывания.
Обычно принимают уставку по час юге срабатывания ЗПII
Лзпп 48,5 I ц.
(4.1)
Выдержка времени ЗИП вводится для предотвращения излиш-
него срабатывания ЗПИ в переходных режимах (например, при
снижении и восстановлении напряжения), когда реле частоты
может кратковременно замыкать свой контакт. Выдержка време-
ни срабатывания зашиты [10]:
^зпп 0,3 0,4 с.
(4.2)
Поскольку цифровое реле направления мощности включается
но 90-1радусной схеме, значение уставки угла максимальной чув-
ствительности <рм ч следует выбирать в диапазоне от —30’ до —60’
[11].
54
ГЛАВА ПЯТАЯ
Расчеты защиты от неполнофазного
режима работы электродвигателя
При неполнофазном режиме работы электродвигателя ток в
каждой из двух рабочих фазах составляет от 1,6 до 2,5/ном 1В. По-
этому неполнофазный режим работы электродвигателя приводит
к недопустимому разогреву зубцов ротора, пазовых клиньев и
бандажных колец, а также к увеличению механической вибрации.
При возможности обрыва фазы на линии внешнего электроснаб-
жения рекомендуется применять для двигателей защиту от непол-
нофазного режима (ЗНР).
Выполнение защиты от неполнофазного режима на терминалах
БМРЗ и выбор уставок. Для защиты от неполнофазных режимов
на терминалах БМРЗ применена токовая защита обратной после-
довательности. Защита может работать с независимой или зависи-
мой выдержкой времени. Для независимой и обратнозависимой
ступеней предусмотрены отдельные уставки по току.
1 (ервичный ток срабатывания защиты по обратной последова-
тельности выбирается из условия несрабатывания защиты отто-
ков небаланса нормального режима двигателя:
2с з лнЬ7ном.дв
1,5 * 0,1 4юм.ДВ 0’ 1 5 4гом.дв’
(5.1)
где ки — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,5; с —
коэффициент несимметрии по току в нормальном режиме, учиты-
вающий несимметрию линейных напряжений, разное сопротивле-
ние фаз электродвигателя и погрешность трансформаторов гока,
принимается равным 0,1; /номдв — номинальный ток двигателя, Л.
Чувствительность защиты обычно достаточно высока и может
не проверяться.
55
При обрыве фазы двигателя токи прямой и обратной последо-
вательностей:
/, = /2 = //Л,
(5.2)
где / —ток неповрежденной фазы, т. е. защита пускается при токах
неповрежденных фаз, равных х 3* 0,15/ном дв = О,26/номлв.
При внешнем близком двухфазном КЗ значение тока /?, прохо-
дящего через двигатель, составляет примерно 0,5 пускового тока,
и срабатывание защиты также обеспечивается, если это КЗ не бу-
дет отключено «своей» защитой.
Уставка по времени срабатывания защиты выбирается наи-
большей из следующих условий:
• несрабатывание при пуске (самозапуске) двигателя, по-
скольку в этом режиме ток небаланса (обратной последовательно-
сти) существенно увеличивается:
/с з = (1,21,3)/п
(5.3)
где Гп — длительность пуска (самозапуска) двигателя;
• согласование с временем срабатывания пускового органа
АВР по напряжению обратной последовательности (для предот-
вращения излишнего отключения перед АВР, если такой орган
используется):
гс.з - гавр F
(5.4)
где Д/ — ступень селективности, принимается равной 1 с.
В терминалах БМРЗ-ДА и БМРЗ-ДД значение тока /2 опреде-
ляется из значений фазных токов. Для использования защиты от
неполнофазного режима в этих терминалах необходимо наличие
трансформаторов тока в каждой фазе питания двигателя.
В БМРЗ-152-ЭД, БМРЗ-УЗД и БМРЗ-ДВА предусмотрена воз-
можность вычисления тока /2 из токов двух фаз и тока 3 /0, и защи-
ту от не полнофазного режима в этих терминалах можно реализо-
вать при наличии трансформаторов тока в двух фазах питания
двигателя.
56
ГЛАВА ШЕСТАЯ
Расчеты защит электродвигателя
от перегрузок
6.1. Общие положения
Защита от перегрузки должна предусматриваться для электро-
двигателей [I]:
• подверженных перегрузке по технологическим причинам;
• с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска (длитель-
ность прямого пуска непосредственно от сети 20 с и более);
• перегрузка которых возможна при чрезмерном увеличении
длительности пускового периода при понижении напряжения
питающей сети.
Защиту от симметричной перегрузки следует предусматривать
в одной фазе с зависимой или не зависимой от тока выдержкой
времени, отстроенной от длительности пуска электродвигателя в
нормальных условиях и самозапуска после действия АВР и АПВ.
Для исключения излишних срабатываний зашиты от перегрузки
при форсировке возбуждения синхронных электродвигателей вы-
держка времени срабатывания защиты выбирается близкой к пре-
дельно допустимой тепловой перегрузочной характеристике
электродвигателя.
На электродвигателях, подверженных перегрузке по техноло-
гическим причинам, зашита, как правило, должна выполняться с
действием на сигнал и автоматическую разгрузку механизма.
Действие защиты на отключение электродвигателя допускается:
• на электродвигателях механизмов, для которых отсутствует
возможность своевременной разгрузки без останова, или на элек-
тродвигателях, работающих без постоянного дежурства персонала;
57
• на электродвигателях механизмов с тяжелыми условиями за-
пуска или самозапуска.
На электродвигателях, имеющих принудительную вентиля-
цию, следует устанавливать защиту, действующую на сигнал и от-
ключение электродвигателя при повышении температуры или
прекращении действия вентиляции.
В отличие от указаний [1] в настоящее время рекомендуется
вводить в работу защиту от перегрузок в любом случае, если она
предусмотрена в терминале, поскольку она предотвращает пере-
грев и возможное возгорание кабелей.
6.2. Выполнение защиты двигателей от перегрузок
на терминалах БМРЗ
В терминалах БМРЗ предусмотрено два варианта исполнения
защиты двигателя от перегрузок:
• в виде токовой защиты от симметричных перегрузок;
• в виде тепловой защиты, основанной на программируемой
тепловой модели двигателя.
К достоинствам зашиты от симметричных перегрузок, выпол-
няемой по максимальному фазному току, следует отнести се про-
стоту и несложный способ расчета уставок, к недостаткам — отсут-
ствие учета температуры окружающей среды и температуры ста-
торной обмотки от ранее полученного теплового импульса.
Исполнение защиты в виде тепловой модели сложнее, для рас-
чета уставок может потребоваться запрос у производителей двига-
телей дополнительных данных Достоинством такого исполнения
защиты является учет предыдущего нагрева и охлаждения двига-
теля. возможность учета температуры окружающей среды (охла-
дителя). При наличии в терминале входа для датчика измерения
температуры окружающей среды рекомендуется использование
такого датчика. Датчик необходимо установить в условиях окру-
жающей среды, аналогичных тем, в которых установлен двига-
тель. К недостаткам тепловой модели можно отнести отсутствие
возможности точного учета погрешности измерения, отсутствие
обобщенного опыта ее применения, а также то, что существую-
щие тепловые модели не учитывают отдельные индиви; уальные
особенности деталей электрических машин.
Дейст вие защиты от симметричных перегрузок рекомендуется
выполнять на отключение. Действие защиты на базе тепловой мо-
58
дели рекомендуется выполнять на сигнализацию. Решение о дей-
ствии тепловой защиты на отключение двигателя должно прини-
маться совместно с технологическим персоналом и утверждаться
главным инженером. При принятии решения должны быть со-
поставлены размеры материального ущерба при повреждении
электродвигателя вследствие его неотключения и материальный
ущерб вследствие нарушения технологического процесса при не-
правильном отключении электродвигателя.
6.3. Расчет токовой защиты от симметричных
перегрузок электродвигателя
Защита от затянутого пуска и блокировки ротора является вспо-
могательным элементом тепловой защиты и осуществляет резер-
вирование защиты от симметричных перегрузок.
Принцип действия защит состоит в сравнении максимального
из фазных токов с уставкой защиты. При этом учитывается,
сколько времени прошло с момента возрастания тока от нуля до
0,1 А (вторичные значения) — это признак пуска двигателя. Если
с момента пуска прошло время большее уставки то при превы-
шении током уставки запускается защита от блокировки ротора.
Если с момента пуска прошло времени меньше Тп, запускается за-
щита от затянутого пуска.
Защиты выполняются с независимыми характеристиками и ра-
ботают каждая со своей выдержкой времени, но с обшей уставкой
по току срабатывания. Защиты выполнены с действием на отклю-
чение электродвигателя.
Ток срабатывания защит от блокировки ротора выбирается
меньше пускового тока электродвигателя и определяется по фор-
муле
к
_ л пуск ,
с.зБР — 'номлв?
(6-1)
где Апуск — кратность пускового тока электродвигателя; кК =0.95 —
коэффициент возврата (уточняется в руководстве по эксплуатации
на конкретное изделие); /ном дв — номинальный ток двигателя, А.
59
Время срабатывания зашиты от затянутого пуска принимают
больше времени пуска (самозапуска) электродвигателя:
гс.зЗП - 0 >5 4- 2)/п
(6.2)
Время срабатывания защиты от блокировки ротора /с зБР при-
нимают большим из двух условий:
• условия согласования с временем срабатывания быстродей-
ствующих защит смежных двигателей из расчета, чтобы ток под-
питки КЗ от рассматриваемого двигателя не приводил к его из-
лишнему отключению, ориентировочно 1 — 2 с;
• условия согласования с временем выхода двигателя на нор-
мальный режим после кратковременных снижений напряжения
питающей сети, ориентировочно 0,2 — 0,4 времени пуска двигате-
ля.
Защита от перегрузки с действием на отключение двигателя. В
терминалах БМРЗ защита от перегрузки выполняется примене-
нием третьей ступени МТЗ. Защита выполняется с инверсной ха-
рактеристикой, она должна соответствовать перегрузочной ха-
рактеристике двигателя.
Время срабатывания защиты рассчитывает сам терминал, ис-
пользуя выражение
где А — тепловая постоянная времени охлаждения статора для за-
щищаемого электродвигателя (может находиться в диапазоне от 60
до 300 с, в зависимости от типа защищаемого двигателя); А* — крат-
ность тока статорной обмотки двигателя по отношению к номина-
льному току элекгродвигатсля.
Если производитель не предоставил значение тепловой посто-
янной времени охлаждения статора на защищаемый электродви-
гатель, в дальнейших расчетах можно использовать значение ми-
нимальнодопустимой постоянной времени охлаждения статора.
Серийные двигатели общего назначения отечественного про-
изводства изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ Р
52776-2007 (введен 1 января 2008 г.), согласно которым трехфаз-
ные двигатели переменного тока мощностью не менее 0,55 кВт с
косвенным охлаждением обмоток статора должны выдерживать
60
ток, равный 1,5 номинального тока, в течение 2 мин. Серийные
двигатели общего назначения отечественного производства, из-
готовленные до 1 июля 2010 г., как правило, соответствуют требо-
ваниям 1 ОСТ 183—74 [12], в котором также указано приведенное
выше требование.
Исходя из указанного требования, можно рассчитать допусти-
мую постоянную времени охлаждения статора [5]
А = /доп(Л.2-1) = 120 (1,52-1) = 150с, (6.4)
где гдоп — допустимое время работы при кратности тока, с.
Тепловая постоянная А рассчитывается автоматически при
вводе уставок в блок, исходя из значений уставок кратности тока и
допустимого времени.
Принимая во внимание реальные диапазоны значений этих ус-
тавок (по кратности тока — от 1,1 до 10,00; по времени — от 1,0 до
20,0 с), можно из (6.3) найти значения уставок.
Например, если значение кратности тока, протекающего по
статорной обмотке двигателя равна четырем, то время срабатыва-
ния защиты по (6.3) составит
, _ 150 _1П .
^с.зЗП ~ ^2 । 0 С*
Если электродвигатель имеет тяжелые условия пуска, то защи-
та от перегрузок выводится при пуске такой машины. При этом
нужно понимать, что каждый пуск такого двигателя приводит к
быстрому старению электрической изоляции двигателя и ремонт-
ные работы по восстановлению электрической изоляции нужно
проводить после ограниченного числа циклов включения такого
электродвигателя.
Защита от перегрузки с действием на сигнал выполняется с неза-
висимой характеристикой и предназначена для применения на
объектах с дежурным персоналом. Ток срабатывания защиты, А,
определяется по формуле
Л.зСП
1г
^ОТС
К
НОМ.ДВ ’
(6.5)
где &отс =1,05 — коэффициент отстройки защиты от симметричных
перегрузок (для электродвигателей с допустимой длительной пере-
61
грузкой 10 %ЛОТС = Ц)ДВ =0,95 — коэффициент возврата (уточняет-
ся в руководи ве по эксплуатации на конкретное изделие).
Если двигатель не подвержен технологическим перегрузкам,
время срабатывания зашиты выбирается больше времени пуска
электродвигателя из диапазона J0 — 20 с. Если двигатель подвер-
жен перегрузкам, время выбирается большим, чем допустимое
время технологической перегрузки (как правило, от 10 до 180 с) и
также отстраивается от времени пуска электродвигателя.
6.4. Расчет тепловой защиты электродвигателя
Тепловая зашита позволяет продлить ресурс работы изоляции
статорной обмотки и предотвратить активное старение и повреж-
дения изоляции при тепловой першрузке, ограничить перегрев
двигателя при протекании сверхтоков в обмогке статора.
Часто в высоковольтных электродвигателях устанавливаются
датчики температуры в обмотки и активное железо статора. Это
позволяет выполнить тепловую защиту электродвигателя путем
непосредственного измерения температуры. Такая зашита эф-
фективна и имеет высокую точност измерения температуры при
установившихся тепловых переходных процессах. Для высоко-
вольтных двигателей с большой толщиной изоляции и большими
постоянными времени нагрева эта зашита небыстродействую-
щая. Поэтому для выполнения быстродействующей зашиты дви-
гателя от тепловых перегрузок (перегрева) следует использовать
тепловую защиту на базе тепловой модели (ТМ) двигателя.
При нагреве двигателя критической величиной является тем-
пература, которую может выдержать его изоляция. При различ-
ных значениях температуры окружающей среды двигатель может
допускать большую или меньшую допустимую тепловую пере-
грузку. Поэтому для более точного выполнения защиты рекомен-
дуется использование в терминале датчика температуры окру-
жающей среды. Отметим, что ГОС I Р 52'76—2007 допускает уве-
личение предельно допустимого значения перегрева не более чем
на 40 С (при температуре окружающей среды 0 С; значение за-
висит от класса изоляции, см. ГО( I Р 52776—2007, ГОСТ
8865-93).
Рассмотрим работу тепловой модели двигателя. Относитель-
ный перегрев статорной обмотки электродвигателя £нагр, %, за
62
временной интервал работы (нагрева) электродвигателя гна оп-
ределяет микропроцессорная система терминала по формуле
Е =100 экв
^нагр j
к УТМ 7
(6.6)
где /экв — эквивалентный ток электродвигателя, А; /тм — расчетный
ток тепловой модели, (выбирается равным номинальному току дви-
гателя, в руководствах по эксплуатации терминалов БМРЗ назван
штатным током), А; / — время нагрева, мин; — постоянная
времени нагрева электродвигателя, мин; Fv — относительный пере-
грев двигателя на момент начала процесса нагрева, %.
В выражение (6.6) микропроцессорная система терминала под-
ставляет измеренное значение эквивалентного тока / кв и посто-
янную времени нагрева гн в минутах. Таким образом определя-
ется текущее относительное значение температуры статорной об-
мотки электродвигателя и, если расчетное относительное
значение температуры превышает относительное значение пара-
метра срабатывания защиты, срабатывает защи га от тепловой пе-
регрузки.
Значение эквивалентного тока /экв, А, рассчитывается по фор-
муле
(6.7)
где /ф тах — значение максимального из фазных токов, А; А2 ~ ко"
эффициент учета тока обратной последовательности, учитывает
тепловое воздействие тока обратной последовательности; 12 — зна-
чение тока обратной последовательное™, А.
Для использования ТМ в БМРЗ-ДА и БМРЗ-ДД необходимо
наличие трансформаторов тока в каждой фазе двигателя.
В БМРЗ-152-ЭД, БМРЗ-УЗД и БМРЗ-ДВА предусмотрена воз-
можность вычисления тока /2 из токов двух фаз и тока 3/0. Таким
образом. ТМ в этих терминалах можно использовать при наличии
трансформаторов тока в двух фазах двигателя. Коэффициент К7 в
БМРЗ-152-ЭД, БМРЗ-УЗД и БМРЗ-ДВА, назначаемый для элек-
тродвигателей отечественного производства, рекомендуется при-
нять равным четырем, для зарубежных — шести.
63
Рис. 6.1. Характеристика работы тепловой модели электродвигателя
Процесс охлаждения остановленного электродвигателя E_vn>
XX А-1 1
%, аппроксимируется формулой
^охл = ^0 е ’
(6.8)
где £п — перегрев двигателя на момент начала процесса охлаждения»
%; Те2 — постоянная времени охлаждения электродвигателя, мин;
LYn — время охлаждения, мин.
хх AJ1
Возможность задания постоянных времени нагрева и охлажде-
ния позволяет учитывать условия охлаждения остановленного
двигателя (например, если используется вентилятор, закреплен-
ный на валу).
Характеристика работы защиты представлена на рис. 6.1.
На объектах с персоналом защиту рекомендуется выполнять
двумя ступенями с действием на сигнализацию и отключение. На
объектах без персонала защиту рекомендуется выполнять одной
ступенью с действием на отключение.
Для настройки защиты используются следующие характери-
стики электродвигателя:
64
/тм — расчетный ток тепловой модели (выбирается равным но-
минальному току двигателя, в руководствах по эксплуатации тер-
миналов БМРЗ назван штатным током);
ТеХ — постоянная времени нагрева электродвигателя (задается
заводом-изготовителем или определяется способами, приведен-
ными в § 6.5), мин;
Те2 — постоянная времени охлаждения электродвигателя (зада-
ется заводом-изготовителем или определяется способами, приве-
денными в § 6.5), мин;
£51 — параметр разрешения включения электродвигателя после
срабатывания защиты, %;
£л2 “ параметр срабатывания зашиты на сигнализацию (вторая
ступень), %;
— параметр срабатывания защиты на сигнализацию или от-
ключение (первая ступень), %.
Определим значения Те1, Те2 двигателя из его предельной до-
пустимой нагрузочной характеристики. Рекомендуется данные
величины определять в два этапа. На этапе проектирования вы-
полняется теоретический расчет, на этапе пусконаладочных работ
постоянные времени нагрева и охлаждения уточняются экспери-
ментально.
Исходя из требований к серийным двигателям общего назначе-
ния отечественного производства (см. § 6.3), рассчитываем мини-
мальнодопустимую постоянную времени охлаждения статора [5]:
Л = 'дап(**2 -1) = 120 (1.52 -1) = 150 с. (6.9)
Определяем минимально допустимую постоянную времени
нагрева электродвигателя Tei, мин, по формуле [13]:
(6.10)
(6.Н)
где £тах — предельная кратность тока перегрева двигателя (относи-
тельно нагрева двигателя номинальным током), определяется клас-
сом изоляции двигателя (табл. 6.1).
65
Т а б л и ц a 6.1. 1 (редельно допустимые характеристики для различных классов
изоляции
Характсристи ка Класс изоляции
А Е(исп. по А; В(исп. по Е) г(исп. по В) Н(исп. по F)
Предельно допустимая температура иеретрена, С 65 80 90 115 140
к Лг1пач 1,231 1,125 1,278 1,217
Таблица составлена для работы двигателя при температуре ок-
ружающей среды 40 С на основе ГОСТ 8865-93; при составлении
таблицы учитывалось, что при гоках не превышающих номиналь-
ный ток двигателя, изоляция обычно используется по более низ-
кому температурному классу, например F с использованием по
классу В, при других условиях работы машины требуется допол-
нительный расчет.
Постоянную времени охлаждения 7, выбирают пропорцио-
нально эффективности работы системы охлаждения на останов-
ленном электродвигателе. При наличии системы охлаждения, эф-
фективность которой не зависит от частоты вращения вала двига-
теля (нет вентилятора внутри вигателя и т.п.), значение 7
равно постоянной времени нагрева. Если двигатель охлаждается
вентилятором, закрепленным на валу, значение как правило,
в 2 — 4 раза больше постоянной времени нагрева.
Для более точной настройки тепловой защиты рекомендуется
при проведении пусконаладочных работ экспериментальное оп-
ределение реальных постоянных времени нагрева и охлаждения
эл о кт род в и гате л я.
Для расчета параметра £х| необходимо на основе времени пуска
и пускового тока определить расчетное относительное значение
нагрева двигателя за время пуска, %:
(6.12)
где Аг — кратность пускового тока машины (как правило, от
(3 — 8)7НОМ в); Е — относительный расчетный нагрез двигателя
за время пуска, %.
66
Определяем расчетное допустимое значение относительного
перегрева, %, при котором разрешается пуск машины:
100 % - £11уск.
(6.13)
Параметры пуска тепловой защиты электродвигателя на сигна-
лизацию и отключение, %, определяем по формуле
£.23 =100%
(6.14)
л НОМ.ДВ у
где 100 % — относительная температура нагрева двигателя, когда по
его статорным обмоткам протекает номинальный ток; /дв — ток, по-
требляемы * электродвигателем, А; /ном ;ш номинальный ток
эл ею родвигателя. А.
Д/я первой ступени (сигнализация или отключение):
—— = 1.1, соответственно Es2 = ‘ (U0)2 ~ 121 %,
НОМ.ДВ
Значение 1,1 выбрано, исходя из допустимой возможной дли-
тельной работы электродвигателя в сети с напряжением, состав-
ляющим 90 % номинального ( ГОС [ 13109—97);
Д?я второй ступени (сигнализация):
дв— = 0т9, соответственно £,2 = 100 (0,9)2 = 81 %.
НОМ.ДВ
Значение 0,9 выбрано, исходя из возможной длительной рабо-
ты двигателя в сети с напряжением, составляющим 110 % номи-
нального (ГОСТ 13109-97).
Для обеспечения более точном работы тепловой защиты элек-
тродвигателя рекомендуется выполнять измерение температуры
окружающей среды с помощью датчика температуры, подклю-
ченного к соответствующему входу терминала (при его наличии).
67
6,5. Экспериментальное определение
постоянных времени тепловоз модели двигателя
Тепловая модель включает в себя две постоянных времени: по-
стоянную времени нагрева 7 , и постоянную времени охлаждения
Те2, а также уставку по номинальному (штатному) току двигателя
^тм-
Постоянные времени определяются экспериментально при
оценке скорости нагрева и охлаждения двигателя. При наличии
встроенных тепловых датчиков двигателя температура определя-
ется по ним. При отсутствии встроенных датчиков температуру
можно определить косвенным образом по температуре поверхно-
сти двигателя. Желательно, чтобы при проведении эксперимента
температура окружающей двигатель среды оставалась постоян-
ной. Рекомендуется всегда проводить экспериментальное опреде-
ление параметров тепловой модели при проведении пусконала-
дочных работ.
Экспериментальное определение уставок тепловой модели
осуществляется в следующем порядке:
а) электродвигатель /( останавливается на промежуток вре-
мени, необходимый для полного остывания как внешней поверх-
ности двигателя, так и его внутренних частей (зависит от конст-
рукции двигателя, порядка 10 — 20 ч при отсутствии независимо-
го охлаждения). Независимое охлаждение двигателя, если оно
имеется, должно быть включено на остановленном двигателе, в
этом случае время охлаждения двигателя существенно сокращает-
ся (1 — 2 ч). Измеряется температура охлажденного двигателя,
после чего двигатель запускается;
б) снимается график нагрева эчектролвигателя (рис. 6.2) с ин-
тервалом времени 60 с. Нагрузка двигателя постоянная, не менее
50 % номинальной. Выполняется 120 измерений или больше,
если температура двигателя не дост игла установившегося значе-
ния;
в) по полученному графику определяется установившееся зна-
чение температуры электродвигателя при постоянной нагрузке;
г) двигатель останавливается и снимается график (рис. 6.3) ох-
лаждения остановленного двигателя. При наличии независимых
устройств охлаждения двигателя они должны находиться в таком
состоянии (включены или отключены), в каком они будут нахо-
диться при остановленном двигателе в процессе эксплуатации;
68
Рис. 6.2. Определение постоянной времени нагрева 7 ,, по графику нагрева двига-
теля
Рис. 6,3. Определение постоянной i ремени охлаждения 7^ по графику охлажде-
ния двигателя
д) по полученному графику определяется установившееся зна-
чение температуры остановленного электродвигателя (должна
соответствовать температуре до пуска);
е) определяется постоянная времени нагрева как время от мо-
мента измерения температуры ^аверш.пуск’ °C, до момента достиже-
ния температурой значения
GaBcpurnycK Л^н0,632,
(6.15)
где ^завсрш.пуск температура двигателя через 60 с после запуска из
холодного состояния, С, Д/н —/постн 4аверш.пуск’^пост.н темпера-
тура двигателя при постоянной нагрузке;
69
ж) определяется постоянная времени охлаждения Те2, °C, как
время от момента отключения двигателя до достижения темпера-
турой значения
^ПОЛН.ОСТ ^ОСтО’368,
(6J6)
где ;полн,ост “ температура полностью остывшего после включения
на постоянную нагрузку двигателя, ’С; Д/^ = /ПОС] н - /полн осг
Как правило, постоянная времени охлаждения в 2 — 6 раз боль-
ше постоянной времени нагрева;
з) ток тепловой модели режима 7ТМ должен быть равен номи-
нальному току двигателя во вторичных значениях;
и) после задания в терминале постоянных времени и Ге2, а
также тока тепловой модели /тм необходима проверка правиль-
ности работы тепловой модели. Проверка осуществляется анало-
гично пунктам а — д' при этом кроме текущей температуры двига-
теля каждые 60 с фиксируется значение перегрева, индицируемое
на дисплее БМРЗ. После завершения эксперимента на основе по-
лученных значений строится график процессов нагрева и охлаж-
дения, где установившееся значение перегрева, индицируемое
БМРЗ, приравнивается к установившейся температуре двигателя
при постоянной нагрузке. По графику определяется погрешность
тепловой модели в каждой точке измерения по формуле
_ ^ГМ i з.уст
^ГМуст
(6.17)
где — текущее значение перегрева, индицируемое БМРЗ, %;
(аэ уст — установившееся значение повышения температуры двига-
теля относительно температуры полностью остывшего двигателя,
С; /гмуСТ — установившееся значение перегрева, индицируемое
БМРЗ, %; /,1Ц — текущее значение повышения температуры двигате-
ля относительно температуры полностью остывшего двигателя, (С.
Если погрешность нс превышает ±5 С, настройка зашиты по
тепловой модели считается успешной;
к) на точность настройки тепловой модели существенное
влияние оказывают условия охлаждения двигателя (изменение
температуры окружающей среды, наличие ветра при наружной
установке и т. п.). В случае, если погрешность превышает указан-
70
ное допустимое значение, необходимо повторить шаги а - и. При
невозможности настройки модели путем повторного экспери-
мента, а также при существенном отличии полученных характе-
ристик нагрева и охлаждения двигателя от представленных на
рис. 6.2 и 6.3, целесообразно направить экспериментальные дан-
ные для их анализа в ООО «НТЦ «Механотроника».
6.6. Примеры расчета защит двигателя от перегрузок
Пример 6.1. Расчет защиты от симметричных перегрузок АД
серии А4.
Исходные данные для расчета.
Номинальная мощность на валу двигателя tE, кВт..........800
Номинальный ток двигателя /11ОМ _R, А....................57
Напряжение 6'номдв, кВ....................................Ю
КПД п........\........................................0,975
Кратность пускового тока £пуск..........................5,5
Время пуска Гпуск (по проекту), с.........................5
Пуск АД прямой от напряжения питающей сети.
Охлаждение обмоток статора — косвенное. Вентилятор охлаж-
дения закреплен на валу двигателя.
Асинхронный двигатель соответствует требованиям ГОСТ
183-74.
Определяем первичный ток срабатывания зашиты от перегру-
зок при затянувшемся пуске и при блокировке ротора по (6.1):
^с.зБР
к
^пуск
1,2£в
НОМ .ДБ
5.5
1,20,95
•57 =275A=4,82ZHOM
Время срабатывания защиты от затянувшегося пуска iтринима-
ем по (6.2):
^с.зЗП - 1,5 * 5 7,5 с.
Время срабатывания защиты от блокировкгт ротора
^с.зБР 0.4 *5 2 с.
Защита от перегрузки с действием на отключение электродви-
гателя выполняется с инверсной характеристикой. Ток срабаты-
71
вания принимается равным номинальному току электродвигате-
ля 57 А.
Время срабатывания защиты рассчитывается в БМРЗ автома-
тически по (6.3) при А — 150 с:
Гс.зСП -
150
для этого в блок вводим уставку кратности тока, равной четырем,
уставку'по времени, равной 10 с.
Защиту от перегрузки с действием на сигнал выполняем с неза-
висимой характеристикой. Первичный ток срабатывания опреде-
ляем по (6.5):
Аг.зСП
oiC / _ _____
номдв 0.95
57 =66 А.
Асинхронный двигатель не подвержен технологическим пере-
грузкам, а расчетное время его пуска /пуск = 5 с. Принимаем время
срабатывания ступени защиты на сигнализацию /с зСп = Ю с.
При мер 6.2. Расчет защиты от перегрузок АД серии А4 с помо-
щью тепловой модели.
Исходные данные для расчета.
Номинальная мощность на валу двигателя /?юмдв, кВт........800
Номинальный ток двигателя /Н0МгД(ИА........................57
Напряжение^номдв» кВ.......................................10
Кратность пусковою тока ..................................5,5
Время пуска rnvcK (по проекту), с..........................10
Кратность пускового момента...............................1,9
Номинальная частота вращения двигателя соном, мин-1......1000
Асинхронный двигатель соответствует требованиям ГОСТ Р
52776-2007.
Пуск АД прямой от напряжения питающей сети.
Охлаждение обмоток статора косвенное. Вентилятор охлаж-
дения закреплен на валу двигателя.
Класс изоляции двигателя F с использованием по классу В.
72
1 ок тепловой модели (штатный, в РЭ на терминалы БМРЗ) вы-
бираем равным номинальному току двигателя:
ТМ 2ноч.дв
Минимально допустимая постоянная времени охлаждения
статора двигателя по (6.4)
А = 120 (1,52-1) = 150 с,
где А — тепловая постоянная времени охлаждения статорной обмот-
ки, определяемая конструкцией электродвигателя, с; /доп — допус-
тимое время работы двигателя при перегрузке поскольку двига-
тель соответствует ГОСТ Р 52776—2007, принимаем, Гдоп = 120с,
к, =1,5.
Определяем минимально допустимую постоянную времени
нагрева электродвигателя Те[, мин, с учетом его соответствия
ГОСТ Р 52776 -2007 по (6.11):
150
*9.94 мин,
60 In
I, L52-1,278 J
где Атах — предельная кратность перегрева, определяемая классом
изоляции двигателя при изоляции класса I с использованием по
классу В, составляет 1,278 (см. габл. 6.1).
Вентилятор охлаждения закреплен на валу двигателя. 1 рини-
маем постоянную охлаждения двигателя
7^2 = 4Те1 *40 мин.
Определяем расчетный нагрев в процессе пуска двигателя
(6.12):
= 5,52 1-е 5964 100 « 503 %.
Исходя из допустимой температуры двигателя, определяем
максимально допустимое значение уставки:
Evl <100%-EnvCK =100-50,3 = 49,7%.
73
Рис. 6.4. Характеристика работы тепловой модели двигателя серии А4 мощно-
стью 800 кВт
Принимаем ^=49%; Е4.2=81%; Е& -121%.
Характеристика работ ы тепловой модели приведена на рис. 6.4.
74
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
Расчет защиты электродвигателя
с возбуждением от асинхронного хода
Традиционный способ выполнения защиты основан на фикса-
ции периодических колебаний тока статора. Защита выполняется
на основе пускового органа максимального тока с независимой
характеристикой с задержкой на отпускание защиты.
( ок срабатывания защиты принимается по выражению
'с.зЗАР
НОМ.ДВ’
(7.1)
где ки — коэффициент надежности, принимается равным 1,2 — 1,3;
= 0,95 — коэффициент возврата (уточняется в руководстве по экс-
плуатации на конкретное изделие).
Время срабатывания ступени защиты, действующей на перевод
СД в асинхронный режим без возбуждения и разгрузку механиз-
ма, принимается на ступень селективности больше времени от-
ключения КЗ в сети, сопровождающихся током подпитки от дви-
гателя большим, чем ток срабатывания, выбранный по (7.1), но не
менее 1,5 с.
Время срабатывания ступени защиты, действующей на отклю-
чение, принимается по условию
/ > к t
*с.зЗАР — н пуск.дв’
где — коэффициент надежности, принимается равным 1,2—1,3;
/. скдв — длительность пуска (самозапуска) СД, с.
Время срабатывания таймера логической схемы, обеспечиваю-
щего устойчивое действие защиты при колебаниях тока статора
75
(или время возврата токового органа) принято равным 1,5 с. При
этом отсчитанные выдержки времени сохраняются в течение 1,5 с
после возврата защиты и если вновь будет превышена уставка по
току, отсчет выдержек будет начинаться от сохраненного значе-
ния.
Рассмотренная защита позволяет просто и надежно защитить
СД при асинхронном ходе с возбуждением.
76
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
Расчет защиты
от асинхронного режима
при потере синхронным
двигателем возбуждения
Защита от асинхронного режима с потерей возбуждения в
БМРЗ выполнена с использованием реле сопротивления (как в
защитах генератора) [14].
При нормальном режиме работы (с опережающим coscp = 0,9)
вектор полного сопротивления прямой последовательности на
выводах питания двигателя расположен вблизи оси А в I и IV квад-
рантах комплексной плоскости Z(pnc. 8.1). Пои потере возбужде-
ния двигатель начинает позреблять из сети значительную реак-
тивную мощность, при этом продолжает потреблять активную
мощность. Вектор полного сопротивления смещается против ча-
совой стрелки и попадает в область круговой характеристики реле
сопротивления, опирающейся на точки ZCM и ZcpJ т. е. в область
срабатывания реле.
Согласно экспериментальным исследованиям [15], сопротив-
ление на выводах синхронной машины при потере возбуждения
может изменяться в диапазоне от (0,3 — 0,5)xj до (1,1 — l,4)Xj, где
X' — сверхпереходное сопротивление СД, О; — индуктивное со-
противление прямой последовательности СД, Ом.
Поэтому характеристика срабатывания защиты, выполненная
в виде окружности, расположенной на комплексной плоскости
симметрично относительно оси jX (рис. 8.1), проходит через точ-
ки с координатами:
(О,3-О,5)а5 и (1,1 - 1,4)^.
77
Рис. 8.1. Характеристика защиты электродвигателя от потери возбуждения
Положительным направлением токов для двигателя считается
направление «в двигатель» (для синхронного генератора — «из ге-
нератора»), характеристика срабатывания защиты находится в
верхней полуплоскости.
Если значения сопротивлений двигателя заданы в относитель-
ных единицах, то для их перевода в именованные единицы можно
использовать следующие выражения:
Ю05ном дв ’
/ном.дв
100 5НОМ дв
(8.1)
(8*2)
гдеЦюм дв — номинальное напряжение двигателя, кВ; 5НОМ в — но-
минальная полная мощность двигателя. MB A; (%) — сверхпере-
ходное индуктивное сопротивление двигателя, %; xd(%) — индук-
тивное сопротивление прямой последовательности, %.
Для предотвращения ложного срабатывания реле в режиме
асинхронного хода и качаний, когда вектор сопротивления двига-
теля может кратковременно попадать в область срабатывания
78
Рис. 8.2. Характеристика защиты электродвигателя СТД-4000-2 от потери воз-
буждения
реле, время срабатывания защиты принимают из диапазона от 1
до 2 с.
Работа защит СД от асинхронного режима автоматически бло-
кируется при формировании терминалом сигнала включения ав-
томата гашения поля (ЛГИ), а также и при наличии внешнего сиг-
нала на включение АГ 11 (например при управлении гашением
поля в ручном режиме).
К достоинствам такой зашиты следует отнести правильное вы-
явление потери возбуждения и простоту расчета уставок, а к не-
достаткам — зависимость от исправности измерительных цепей
напряжения. Защита реализована в БМРЗ-УЗД.
Пример. Расчет защиты от потери возбуждения электродвига-
теля СТД-4000-2.
Исходные данные для расчета.
Номинальная мощность на валу двигателя кВт............. 4000
Номинальная мощность на валу двигателя 5ном ;ш, кВт.... 4560
Напряжение (/ном дв, кВ...................................10
Сверхперсходное индуктивное сопротивление
двигателя xj, %........................................14,29
Индуктивное сопротивление двигателя xd, %..............181,5
79
Переведем значения сверхпереходного и установившегося со-
противлений двигателя в именованные единицы по (8.1) и (8.2):
14,29 Ю2
— --------= 3.13 Ом;
100-4,56
185,1-Ю2
'd “100-4.56
= 40,6 Ом;
Z р = 1,1-v = 1,1 • 40,6 = 44.66 Ом;
Z.M = 0,5У> = 0,5 3,13= 1.57 Ом.
Выдержку времени зашиты принимаем 2 с. По результатам
расчетов строим характеристику работы защиты (рис. 8.2).
80
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
Расчет уставок
устройства резервирования
при отказе выключателя
Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ)
предназначено для отключения смежных выключателей электри-
ческой сети при отказе выключателя электродвигателя. ПУЭ не
требует применения УРОВ для электроустановок 6 — 10 кВ [1J.
Тем не менее при использовании терминалов микропроцессор-
ной релейной защиты применение УРОВ следует рекомендовать,
поскольку небольшие затраты на организацию такой схемы по-
зволяют минимизировать повреждения распределительного уст-
ройства в случае отказа выключателя электродвигателя.
Устройство резервирования терминала БМРЗ выполняет кон-
троль тока в защищаемой цени после сигнала отключения выклю-
чателя. При отключении двигателя выключателем УРОВ должен
зафиксировать значение тока ниже значения уставки УРОВ (при
исправном выключателе). Если после выдачи сигнала на отклю-
чение выключателя терминал продолжает контролировать ток на
отключаемом присоединении значением больше уставки УРОВ,
то с выдержкой времени формируется выходной сигнал «УРОВ ».
Ток пуска УРОВ fypG[3 выбирают из диапазона (0,05 —
- 0,20)/ном дв.
Исходя из вышеизложенного, в качестве уставки по току пуска
УРОВ может быть рекомендовано значение из диапазона
(0,05 — 0,1)/ном_дв.
81
Время задержки формирования выходною сигнала «УРОВр*
при срабатывании защит, действующих на отключение, опреде-
ляется по формуле [14]
ЧрОВ А<ык + ^возРЗ ’ oiiiPB ^загг
(9.1)
где /ВГ>|К — время отключения выключателя (как правило,
0,05 — 0,1 с); /возрз — время, необходимое для возврата РЗ, пускаю-
щей УРО В (для терминала БМРЗ 0,01 с); /(1(|РВ — время допустимой
погрешности реле времени УРОВ в сторону ускорения действия
(для термината БМРЗ 0,025 с при уставках 0,05—1 с); /т — запас по
времени (как правило. 0.1 с).
Рекомендуемое значение — 0.3 ч- 0.5 с.
82
ГЛАЗА ДЕСЯТАЯ
Расчет минимальной токовой защиты
электродвигателя
Минимальная токовая защита является технологической за-
щитой и предназначена для выявления ненормального режима
работы при аварийном сбросе нагрузки на валу электродвигателя.
Ток срабатывания защиты выбирается из условий минимально
возможной нагрузки электродвигателя во всех технологических
режимах его работы при проведении пусконаладочных работ и по
согласованию с технологическим персоналом. Зашита выполняет-
ся с действием на сигнализацию и с регулируемым значением тока
срабатывания А выбираемым из диапазона (0,2 — 0,6)/11ОМ 1В.
Время срабатывания защиты регулируется от 2 до 5 с.
83
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
Зашита от колебаний нагрузки
Зашита от колебаний нагрузки (ЗКН) является технологиче-
ской защитой и предназначена для выявления колебаний нагруз-
ки компрессорных или вентиляторных установок (помпажа).
Принцип действия защиты основан на выявлении колебаний
активной мощности синхронного двигателя с периодом от 2 до 8 с
и амплитудой, превышающей минимальную амплитуду колеба-
ний активной мощности синхронного двигателя /1,0J1.
Зашита имеет три ступени. Пуск ступеней ЗКН производится
при фиксации первого колебания активной мощности с амплиту-
дой, превышающей Лкол. Возврат ступени защиты в исходное со-
стояние производится в том случае, если очередное колебание ак-
тивной мощности, превышающее заданную уставку, не зафикси-
ровано в течение 10 с.
Алгоритм работы зашиты может быть разделен на шесть раз-
личных режимов (рис. 11.1). Первый, режим соответствует
нормальной работе двигателя с постоянной нагрузкой. В нем вы-
является первое колебание нагрузки (пуск 1- й ступени ЗКН), ко-
торое, возможно, является началом помпажных колебаний. Во
втором режиме зашита либо выявляет наличие колебания нагруз-
ки и формирует команду на срабатывание 1-й ступени защиты от
колебаний нагрузки (срабатывает реле ЗКН1), либо не выявляет
колебания нагрузки и тогда возвращается к первому режиму. 7 ре-
тин режим возникает в том случае, если во втором режиме было
выявлено колебание нагрузки (произошло срабатывание ЗКН1).
В нем защита ожидает заданное время (10 с), пока в системе уста-
новится новый установившейся режим после срабатывания
ЗКН1.
84
Рас. II. I. Характеристика работы тащи гы от колебаний нагрузки
В четвертом режиме защита вновь пытается зафиксировать на-
личие колебания нагрузки и, если оно выявлено, то формируется
команда на срабатывание 2-й ступени защиты (срабатывает реле
ЗКН2), а если нет, то защита переходит в первый режим работы.
Пятый режим возникает в том случае, если сработала 2-я ступень
защиты от колебания нагрузки (произошло срабатывание реле
ЗКН2). Он аналогичен третьему режиму, в нем защита ожидает за-
данное время, пока в системе установится новый установившейся
режим после срабатывания ЗКН2.
Шестой режим аналогичен четвертому режиму: защита вновь
пытается зафиксировать наличие колебания нагрузки и, если оно
выявлено, то формируется команда на срабатывание 3-й ступени
защиты (отключение двигателя), а если нет, то защита перехо ит в
первый режим работы.
85
В качестве уставки зашиты от колебаний нагрузки задается от-
носительное значение амплитуды колебаний, %, вычисляемое но
формуле
Лол =^--100,
Люм.дв
(Н.1)
где APmin — минимальная амплитуда колебаний мощности синхро-
нного двигателя, кВт; Р110МДВ —номинальная мощность электродви-
гателя, кВт.
86
Приложение.
Рекомендации применения защит
Вид защиты Вид потребителя
Односкоростной асинхронный двигатель Д ву хскоростн о й асинхронным двигатель Синхронны й двигатель
Токовая отсечка (ТО) Необходима Необходима для каждой обмотки статора Необходима
Дифференциаль- ная зашита с тор- можением (ДЗТ) Необходима при мощности двигателя более 5 МВт, либо если ТО не удовлетворяет требованиям по чувствительности
Дифференциаль- ная токовая от- сечка (ДТО) Рекомендуется к применению всегда в качестве вспомогательного элемента при использовании ДЗТ
Защита от замы- каний на землю При мощности менее 2 МВт необходима при токе замыкания на землю 10 А и более, при мощности более 2 МВт необходима при токе замыкания на землю 5 А и более. Рекомендуется к применению всегда
Защита от двой- ных замыканий на землю Применяется при выполнении защиты от междуфазных КЗ в двухфазном исполнении. Необходима при использовании защиты от 033 с выдержкой времени или направленной защиты от 033. Рекомендуется к применению всегда.
Защита мини- мального напря- жения (ЗМН) Необходима, если отсутствует групповая ЗМН Необходима, если отсутствует групповая ЗМН Может быть использована для ре- зервирования ЗПП
Защита от потери питания (ЗПП) Нс используется Необходима, если отсутствует групповая ЗПП
Защи га от непол- нофазного режи- ма (ЗНР) Рекомендуется к применению всегда
Защита от перегрузки Рекомендуется к применению всегда
Защита от асин- хронного режима Не применяется Необходима
УРОВ Рекомендуется к применению всегда
Зашита от коле- баний нагрузки (ЗКН) Необходима в случае возможности режима колебаний нагрузки
87
Список литературы
1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 6-е изд. — М.: Эне-
огоа гомиздат, 1986.
2. РД 153-34.0-35,301—2002. Инструкция по проверке трансформа-
торов тока, используемых в схемах релейной защиты и измере-
ния.
3* Александров А. М. Выбор уставок срабатывания защит асинхрон-
ных электродвигателей напряжением выше 1 кВ. — С Пб.:
ПЭИПК, 2012.
4. Королев Е. П., Либерзон Э. М. Расчеты допустимых нагрузок в
токовых цепях релейной защиты. — М.: Энергия, 1980.
5. Корогодский В. И., Кужеков С. Л., Палерно Л. Б. Релейная защита
электродвигателей напряжением выше 1 кВ — М.: Энергоатом-
издат, 1987.
6. Шабад М. А. Трансформаторы тока в схемах релейной защиты,
Экспериментальная и расчетные проверки, конспект лекций. —
СПб.: ПЭИПК, 2012.
7, Шабад М. А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях
6-35 кВ. - СПб.: ПЭИПК. 2012.
8, Слодарж М. И. Режимы работы, релейная защита и автоматика
синхронных двигателей. — М.: Энергия, 1977.
9. Трансформаторы тока / В. В. Афанасьев и др. — Л.: Энергоатомиз-
дат, 1989.
10. Беляев А. В. Автоматика и затцита на подстанциях с синхронными и
частотно регулируемыми электродвигателями большой мощности. —
СПб.: ПЭИПК. 2012.
11. Чернобровой Н. В.» Семенов В. А. Релейная защита энергетических
систем. — М.: Энергоатомиздат, 1998.
12. ГОСТ 183-74. Межгосударственный стандарт. Машины электриче-
ские вращающиеся. Общие технические условия. Изд. июль 2001 г.
(отменен 01.07.10).
13. Сыромятников И. А. Режимы работы асинхронных и синхронных
двигателей. — М.: Энергоатомиздат. 1984.
14. Соловьев А. Л. Зашита генераторов малой и средней мощности тер-
миналами «Сириус-ГС». — М.: НТФ «Энергопресс», 2009.
15. Ваьин В. Н. Релейная защита блоков «турбогенератор — трансформа-
тор». — М.: Энергоиздат, 1982.
16. Пирогов М. Г., Михалев С. В. Проблема излишнего действия диффе-
ренциальной защиты при повреждении в измерительных токовых це-
пях // Новости электротехники. 2012. № 2(74).
88
Нормативные ссылки
ГОСТ Р 52776—2007. Национальный стандарт РФ. Машины электри-
ческие вращающиеся. Номинальные данные и характеристики,
(введен 01.01.08)
ГОСТ 8865—93. Межгосударственный стандарт. Системы электриче-
ской изоляции. Оценка нагревостойкости и классификация.
ГОСТ 13109—97. Межгосударственный стандарт. Электрическая
энергия. Совместимость технических средст в электромагнитная.
Нормы качества электрической энергии в системах электроснаб-
жения общего назначения.
ГОС I 7746—2001. Межгосударственный стандарт. Трансформаторы
тока. Общие технические условия.
89
Оглавление
Предисловие..............................................3
Обозначения и сокращения.................................5
ГЛАВА ПЕРВАЯ. Расчет защит от междуфазных коротких
замыканий в электродвигателе.............................6
1.1. Общие положения..................................6
1.2. Расчет максимальной токовой отсечки (ТО).........7
1.3. Дифференциальная защита электродвигателя........10
1.4. Примеры расчетов защит двигателя от междуфазных КЗ . . 16
ГЛАВА ВТОРАЯ. Расчеты защит от замыканий на землю
в статорной обмотке двигателя...........................36
2.1. Общие положения.................................36
2.2. Расчет защиты электродвигателя от однофазных
замыканий на землю...................................36
2.3. Расчет защиты электродвигателя от двойных
замыканий на землю...................................42
2.4, Расчет направленной токовой защиты двигателя
от однофазных замыканий на землю.....................42
2.5. Неселективная сигнализация замыканий на землю
и функция селектора направления 033 ................ 44
2.6. Примеры расчета защит от замыканий на землю.....45
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Расчет защиты минимального напряжения . . . 50
ГЛАВА ЧЕТВЕРЗ АЯ. Расчет защиты от потери питания.......53
ГЛАВА ПЯТАЯ. Расчеты защиты от неполнофазного режима
работы электродвигателя..............................55
ГЛАВА ШЕСТАЯ. Расчеты защит электродвигателя
от перегрузок...........................................57
6.1. Общие положения.................................57
6.2. Выполнение защиты двигателей от перегрузок
на терминалах БМРЗ...................................58
6.3. Расчет токовой защиты от симметричных перегрузок
электродвигателя.....................................59
6.4. Расчет тепловой защиты электродвигателя.........62
6.5. Экспериментальное определение постоянных времени
тепловой модели двигателя............................68
6.6. Примеры расчета защит двигателя от перегрузок...71
90
ГЛАВА СЕДЬМАЯ. Расчет защиты электродвигателя
с возбуждением от асинхронного хода.................75
ГЛАВА ВОСЬМАЯ. Расчет зашиты от асинхронного режима
при потере синхронным двигателем возбуждения........77
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ. Расчет уставок устройства резервирования
при отказе выключателя..............................81
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ. Расчет минимальной токовой защиты
электродвигателя....................................83
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ. Зашита от колебаний нагрузки. ... 84
Приложение............................................87
Список литературы.....................................88
Нормативные ссылки....................................89
91
Библиотечка злектоотехнпка
Приложение к производственно-маесовому журналу «Энергетик»
ГОНДУ РОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
МИХАЛЕВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
ПИРОГОВ МИХАИЛ ГЕННАДЬЕВИЧ
С ОЛОВЬЕВ АЛЕКСАНДР ЛЕОНИДОВИЧ
Релейная защита электродвигателем напряжением 6- 10 кВ
Мегодмка расчета
АДРЕС РЕДАКЦИИ:
115280, Москва, ул. Автозаводская, 14
Тел. (495) 675-19-06, тел./факс 234-74-21
Редакторы: Л. Л. Жданова. Н. В, Ольшанская
Сдано в набор 10.08.14. Подписано в печать 15.09.14.
Формат 60x84 l/i£. Печать офсетная.
Печ. л. 5,75. Заказ БЭТ/09( 189)-2014.
Макет выполнен издательством «Фолиум»: 127238, Москва, Дмитровское ш., 157,
От печатано типографией иадатсльстна^Филпум*: 127238, Москва, Дмитровское ш., 157.
Журнал «Энергетика за рубежом»
Приложение к журналу «Энергетик»
Подписывайтесь на специальное приложение к жур-
налу «Энергетик» — «Энергетика за рубежом». Это
приложение выходит один раз в два месяца.
Журнал «Энергетика за рубежом» знакомит читателей
с важнейшими проблемами современное зарубежной
электроэнергетики:
— развитие и надежность энергосистем и энерго-
объединений;
— особенности и новшества экономических и рыночных
отношении в электроэнергетике;
— опыт внедрения прогрессивных технологий в энерге-
тическое производство;
— модернизация и реконструкция (перемаркировка)
оборудования электростанций, электрических и теп
левых сетей;
— распространение нетрадиционных и возобновляе-
мых источников энергии;
— энергосбережение, рациональное расходование
топлива и экологические аспекты энергетики.
Подписку можно оформить в любом почтовом от-
делении связи по объединенному каталогу «ПРЕССА
РОССИИ». Том 1. Российские и зарубежные газеты
и журналы.
Подписное индекс журнала «Энергетика за рубежом» —
приложения к журналу «Энергетик»
87261
OS аиторах
Гондуров Сергеи Александрович —
выпускник Ленинградского электротехнического института (ЛЭТИ,
Работает в компании HTLL «Механотроника» практически с самого
основания С конца 2008 г. по настоящее время является генеральным
конструктором ООО НТЦ «Механотроника», Санкт-Петербург.
Михалев Сергей Владимирович —
выпускник Томского политехнического университета. Автор и соавтор
более 10 публикаций в области релейной защиты и автоматики, соав-
тор стандарта организации СТО ДИВГ-046-2012 «Терминалы релей-
ной защиты синхронных и асинхронных электродвигателей 6-10 кВ.
Расчет уставок. Методические указания». В качестве сотрудника НТЦ
«Механотроника» принимал участие в разработке устройств защиты
электродвигит етей: БМРЗ-УЗД БМРЗ ДВА. БМРЗ-152-ЭД, а также
устройств защиты генераторов.
Пи do гсо Михаил Геннадьевич —
выпускник Кыргызского государственного технического университе-
та. Занимается разработкой устройств релейной защиты и автомати-
ки 7 лет. В настоящее время занимает должность заместителя генераль-
ного конструктора в ООО НТЦ «Механотроника».
Соловье в Александр Леонидович —
выпускник Пензенского политехнического института (университета),
канд. техн, наук, доцент, почетный энергетик РФ. Автор 10 изобрете-
ний и 55 публикаций в области релейной защиты и автоматики, среди
которых книги: «Зашита асинхронных электрических двигателей на-
пряжением 0,4 кВ», «Защита генераторов малой и средней мощности
терминалами Сириус-ГС», «Релейная защита городских электриче-
ских сетей 6 и 10 кВ», «Выбор характеристик и уставок защиты элект-
рооборудования с использованием ми<ропроцессорных терминалов»,
«Методические указания по выбору характеристик и уставок защиты
электрооборудования с использованием терминалов серии SEPAM
производства фирмы "Шнейдер Электрик"» и др.
В настоящее время заведует кафедрой РЗА ПЭИЯК.
Задача релейной защиты — предотвращение аварий
и увеличение срока службы электродвигателей