Andreev Задачи по РЗА

Ток срабатывания защиты должен отстраиваться от максимального тока небаланса, возникающего при пусках электродвигателя. Обычно ток срабатывания выражают через номинальный ток электродвигателя

Защита от замыкания на землю предусматривается на электродвигателях мощностью Sд 2000 кВт при токе замыкания на землю Iз 10 А. На электродвигателях мощностью более 2000 кВт такая защита предусматривается при токах замыкания на землю Iз 5 А [2]. Реле тока подключается к однотранс-

форматорному фильтру тока нулевой последовательности. Ток срабатывания защиты отстраивается от бросков собственного емкостного тока электродвигателя при внешних замыканиях на землю.

Защита от перегрузки. В соответствии с [2] защита от перегрузки предусматривается на электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, а также на электродвигателях с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска длительностью 20 с и более. Перегрузка является симметричным режимом, поэтому защита от нее может быть выполнена одним реле, включенным в любую фазу электродвигателя. Выдержка времени защиты отстраивается от длительности пуска электродвигателя в нормальных режимах и самозапуска после действия АВР и АПВ. Защита от перегрузки обычно осуществляется индукционными элементами реле типа РТ-80, электромагнитные элементы которых используются для выполнения токовой отсечки.

Минимальная защита напряжения. В общем случае защита выполняется двухступенчатой. Первая ступень предназначена для облегчения самозапуска ответственных электродвигателей; она отключает электродвигатели неответственных механизмов. Напряжение срабатывания первой ступени устанавливает-

ся примерно равным UсI.з 0,7Uном , а выдержка времени принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующих защит от многофазных коротких замыканий; tс.з = 0,5...1,5 с. Вторая ступень защиты от-

ключает часть электродвигателей ответственных механизмов, самозапуск которых недопустим по условиям техники безопасности из-за особенностей технологического процесса.

4.2. Защита синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ

Для синхронных электродвигателей предусматриваются те же защиты, что и для асинхронных. Однако при выборе параметров токовой отсечки и продольной дифференциальной защиты учитываются дополнительные условия. Кроме того, синхронные электродвигатели должны иметь защиту от асинхронного режима.

181

Решение.

1. Определим номинальный ток электродвигателя и его пусковой ток

Iпскmax 45,5 4,3 196 А

Из анализа следует, что любое реле можно использовать для выполнения токовой отсечки, так как во всех случаях kч(2) 2, но, имея в виду, что на элек-

тродвигателе должна быть защита и от перегрузок, целесообразно использовать реле РТ-80.

4.2

В примере 4.1 для токовой отсечки использован электромагнитный элемент реле РТ-80. С помощью этого реле выполнена и защита от перегрузки.

183

Необходимо выбрать ее параметры и уточнить ток срабатывания отсечки. В расчетах принять коэффициент отстройки kотсIII 1,1, коэффициент возврата

kв=0,8 и коэффициент трансформации трансформаторов тока KI = 50/5 (10).

Решение.

1. Ток срабатывания реле защиты от перегрузки выбирается, исходя из следующих требований [1]:

реле не должно срабатывать в нормальном режиме работы электродвигателя, т.е.

реле должно приходить в действие при пусках электродвигателя, т.е.

Принимаем ток срабатывания реле IсIII.р =10 А.

Используем реле РТ-82/1 с уставкой времени срабатывания 16 с, чем обеспечивается несрабатывание реле при нормальных режимах пуска и самозапуска электродвигателя,

2. У реле РТ-80 ток срабатывания отсечки IсI.р связан с током IсIII.р . Отношение IсI.р IсIII.р = 2...8 . Из примера 4.1 IсI.з = 352,8 А.

Найдем ток срабатывания реле

IсI.р kсх(3) IсI.з KI 3 352,810 60А

и кратность IсI.р IсIII.р 6010 6.

Принятое реле позволяет установить такую кратность. При этом ток срабатывания отсечки остается равным расчетному.

4.3

Группа асинхронных электродвигателей напряжением 6 кВ питается от системы бесконечной мощности через трансформатор.

Проверить наличие условия самозапуска электродвигателей после отключения токовой отсечкой наиболее мощного электродвигателя и есть ли необходимость в минимальной защите напряжения. Самозапуск обеспечивается при Uост 0,6Uном . При определении сопротивления электродвигателя в режиме

184

Решение.

Расчет самозапуска сводится к определению остаточного напряжения на выводах электродвигателя в режиме, который соответствует трехфазному КЗ за сопротивлением электродвигателя. А поэтому прежде всего необходимо определить расчетные сопротивления элементов схемы, т.е. трансформатора и самозапускающихся электродвигателей, составить расчетную схему, упростить ее относительно точки КЗ, т.е. выполнять обычный расчет трехфазного КЗ с определением остаточного напряжения на секции шин (на выводах электродвигателей).

1. Определим расчетные сопротивления.

Для упрощения расчета в режиме самозапуска допустим, что электродвигатель остановлен (скольжение s = 1).

Самозапускаются электродвигатели № 1…4 после отключения поврежденного электродвигателя № 5 токовой отсечкой.

При этом сопротивление электродвигателя №1

Аналогично определяются сопротивления других электродвигателей

Результирующее сопротивление всех самозапускающихся электродвигателей

185

Следовательно, самозапуск обеспечивается и минимальная защита напряжения не нужна.

4.4

На рис. 4.1, а дана защита синхронного электродвигателя от асинхронного режима. В схему защиты включено промежуточное реле KLT с задержкой при

возврате. Время задержки tв.р обеспечивает срабатывание защиты при асинхронном режиме, когда через реле проходит уравнительный ток Iур , изменяющийся так, как показано на рис. 4.1, б.

Рис. 4.1. К примеру 4.4. Защита синхронного электродвигателя от асинхронного режима

Выбрать ток срабатывания защиты Iс.з , время задержки tв.р реле KLT и

определить коэффициент чувствительности kч при асинхронном режиме работы электродвигателя. Выдержка времени реле КТ принимается, как обычно, больше времени пуска и самозапуска электродвигателя.

Принять коэффициент отстройки kотс =1,2, коэффициент возврата kв = 0,85. При определении tв.р принять коэффициент отстройки kотс =1,5. В асинхронном

186

режиме частота в системе fном =50 Гц, сопротивление системы X с= 4 Ом, угловая скорость вращения ротора электродвигателя соответствует частоте электрического тока fд = 45 Гц, ЭДС системы Eс и двигателя Eд равны по величи-

не фазному напряжению сети Uс 6 3 , угол δ сдвига фаз векторов ЭДС Eс и Eд изменяется от 0 до 360°. Параметры синхронного электродвигателя:

Pд.ном =630 кВт, Uном = 6 кВ, Iд. ном = 71 A, Iпск = 400А. Сопротивление электродвигателя при асинхронном режиме принять равным его сопротивлению при пуске. Характер изменения уравнительного тока в зависимости от угла δ показан на рис. 4.1, б. Здесь же указаны ток срабатывания Iс.р и ток возврата реле

Iв.р .

Из рисунка следует, что при асинхронном режиме реле тока КА периодически размыкает контакты в пределах каждого цикла и держит их разомкнутыми в течение времени t . Поэтому для обеспечения беспрерывной подачи напряжения на обмотку реле времени КТ необходимо, чтобы промежуточное реле

KLT имело выдержку времени на размыкание своего контакта tв.р большую,

чем время t .

Решение.

Рассчитаем уравнительный ток и определим время t . 1. Из рис. 4.1, б следует, что мгновенное значение тока

2. Сопротивление электродвигателя при асинхронном режиме

Iв.з kвIс.з 0,85 100 85А

187

6. Коэффициент чувствительности защиты

kч iур.max 775 7,75

Iс.з 100

7. Из выражения пункта 1 углы δ и соответствующие им времена:

t2 14360,94 TS 0,0415 TS с;

Таким образом, время t 0,2 0,0765 = 0,0153 с, а выдержка времени

tв.р реле KLT tв.р 1,5 0,0153 0,023с.

4.5

В четырехпроводной электрической сети с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В на электродвигателе мощностью 38 кВт (cos φ = 0,9; h% = 95) установлен магнитный пускатель с тепловыми реле от перегрузки и предохранители от КЗ. Выбрать номинальный ток плавкой вставки предохранителя, магнитный пускатель и параметры его тепловых реле.

Ток однофазного КЗ на выводах электродвигателя Iк1. = 2150 А. Кратность пускового тока Iпск Iд.ном 7 . Принять коэффициент отстройки kотс =1,2 и коэффициент перегрузки kпер = 2,5.

Решение.

1. Определим номинальный ток электродвигателя

Iд.ном 38 3 0,38 0,9 0,95 68А

2. Используя выражения [1]:

188

Iвс.ном kотс Iд.ном ;

Iвс.ном Iпер kпер ; Iвс.ном Iк. min 10 ,

определим номинальный ток плавкой вставки

Iвс.ном 1,2 68 81,6 А;

Iвс.ном 7 682,5 190 А;

Iвс.ном 215010 215 А.

Выбираем предохранитель ПН-2 с номинальным током патрона 250 А и плавкую вставку с Iвс.ном 200 А. (табл. 2.1)

3. Номинальный ток магнитного пускателя Iмп.ном должен быть не меньше номинального тока электродвигателя. Этому соответствует магнитный пускатель ПМЛ5 с Iмп.ном = 80 A. В него встраиваются тепловые реле PTJI. Необходимо, чтобы ток несрабатывания реле Iн.р был не менее номинального тока

электродвигателя [1]. Этому соответствует реле РТЛ206304, которое позволяет регулировать ток Iн.р пределах 63...86 А [15].

4.6

На асинхронном электродвигателе с легкими условиями пуска мощностью 37 кВт напряжением 660 В (cos φ = 0,91; h% = 91,5) в качестве устройства защиты и коммутации установлен автоматический выключатель А3700 с полупроводниковым и электромагнитным расцепителями. (§ 2.2.2, табл. 2.3.)

Полупроводниковый расцепитель содержит две ступени: первую и третью. Выбрать параметры этих ступеней. Кратность пускового тока равна 7,5.

Минимальный ток однофазного КЗ на выводах электродвигателя Iк(1) 1750 А. Принять коэффициент отстройки kотсI = 1,5.

Решение.

1 . Определим номинальный ток электродвигателя

Iд.ном 37 3 0,66 0,91 0,915 39,4А

2. Выбираем номинальный ток расцепителя, используя выражение

[15]: Iрц.ном 1,1 Iд.ном; Iрц.ном 1,1 39,4 43,3 А.

Выбираем выключатель А3714Б с номинальным током Ia,ном=160 А и

Iрц.ном 50 А.

3. Найдем ток срабатывания первой ступени (отсечки)

189

ность kсI.з IсI.зIрц.ном 44350 8,86. Принимаем kсI.з 10 . При этом ток срабатывания отсечки IсI.з 10 50 500 А, а коэффициент чувствительности kчI 1750 / 500 3,5, что удовлетворяет требованиям [1].

5. Ток срабатывания максимальной токовой защиты (третьей ступени) тоже связан с номинальным током расцепителя коэффициентом

может сработать, если такой ток будет продолжаться не менее 5 с (рис. 2.3.). При легких условиях пуска его продолжительность менее 5 с, и защита не успевает сработать.

4.7

Для защиты асинхронного электродвигателя напряжением до 1 кВ от коротких замыканий использованы предохранители. В этом случае следует считаться с возможным возникновением неполнофазных режимов вследствие перегорания предохранителя в одной из фаз защищаемого электродвигателя и

190