Расчет защит электрических двигателей

По ПУЭ на асинхронных двигателях 3¸10 кВ устанавливаются следующие защиты:

от коротких замыканий в обмотке статора;

от однофазных замыканий обмотки статора на землю;

от перегрузки;

от потери питания.

1. Защита от КЗ в обмотке статора на двигателях до 5 МВт выполняется в виде максимальной токовой защиты без выдержки времени. Обычно применяют однорелейную схему (на разность токов двух фаз). Коэффициент чувствительности при КЗ на выводах двигателя должен быть не менее 2. Если k_ч <2, то применяют двухрелейную схему неполной звезды (рис. 1.3).

а б

Р и с. 1.3. Схема МТЗ двигателя:

а – включение реле на разность токов 2-х фаз (k _сх= ;

б – включение реле по схеме неполной звезды (k _сх=1)

Обычно для выполнения защиты используют реле РТ-40. Возможно также применение реле прямого действия.

Использование реле с зависимой от тока выдержкой времени позволяет использовать одно реле сразу для двух защит: от многофазных КЗ и от перегрузки (если последняя требуется).

Ток срабатывания защиты выбирается по выражению

, (1.18)

где k_сх – коэффициент схемы соединения трансформаторов тока; k_отc – коэффициент отстройки (k_отc =1,8 – для реле РТ-40, k_отc = 2 – для реле РТ-80); I_пуск – пусковой ток электродвигателя.

, (1.19)

где k_n — кратность пускового тока.

Ток срабатывания реле определяется по выражению (1.10). Коэффициент трансформации трансформаторов тока KI определяется по номинальному току защищаемого двигателя:

.

На двигателях мощностью 5 МВт и более устанавливается продольная дифференциальная защита в двухфазном или трехфазном исполнении с реле типа РНТ-565. Ток срабатывания в этом случае определяется по выражению

. (1.20)

Ток срабатывания реле определяется по выражению (1.10).

2. Чувствительность защиты от многофазных КЗ оценивается при двухфазном КЗ на выводах двигателя:

, (1.21)

где I_р.мин определяется по выражению 1.12а.

Коэффициент чувствительности должен составлять не менее 2.

3. Защита от однофазных замыканий обмотки статора на землю. Защита для двигателей 3-10 кВ выполняется с помощью одного токового реле РТЗ-50, которое подключается к трансформатору тока нулевой последовательности типов ТЗ, ТЗЛ, ТЗР и др. Защита устанавливается на электродвигателях, если ток замыкания на землю I_з ³ 10 А при мощности двигателей Р _Н³ 2000 кВт и если I _З³5А при мощности двигателей Р _Н> 2000 кВт.

Расчет защиты в данной работе не приводить.

4. Защита двигателя от перегрузки устанавливается только для двигателей, подверженных перегрузке, и действует на сигнал или разгрузку механизма.

Использование защиты от перегрузки, действующей на отключение, целесообразно в том случае, если без остановки двигателя нельзя устранить причину перегрузки, или в случае отсутствия обслуживающего персонала.

Подверженность перегрузке электродвигателя оговаривается в задании к курсовой работе.

Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется по выражению

, (1.22)

где k_отс =1,1¸1,2, k_в =0,8¸0,85.

Ток срабатывания реле выбирается по выражению (1.10).

Время срабатывания реле выбирается из условия отстройки от времени пуска, t_с.з = (12¸16) с.

5. Защита от потери питания. В настоящей работе исполь­зовать защиту минимального напряжения по четырехрелейной схеме на реле минимального напряжения типа РН-54.

Защита имеет две ступени.

Первая ступень защиты предназначена для отключения неответственных двигателей, чтобы обеспечить самозапуск ответственных двигателей. Напряжение срабатывания первой ступени

. (1.23)

Выдержка времени первой ступени отстраивается от от­сечек электродвигателей и устанавливается равной 0,5¸1,5.

Вторая ступень защиты предназначена для отключения двигателей при исчезновении напряжения на них, если необходимо осуществлять пуск схемы АВР электродвигателей, или по условиям технологического процесса и техники безопасности.

Напряжение срабатывания второй ступени защиты:

(1.24)

Выдержка времени второй ступени принимается равной 10¸15 c для того, чтобы защита не действовала на отключение двигателей при снижении напряжения вследствие КЗ и самозапуска электродвигателей.