Трансформаторная подстанция

3. Выбор типов приборов высоковольтных электронных коммутаторов электрических цепей. Расчёт системы защиты от короткого замыкания и схемы подключения контрольных измерительных приборов.

В каждом РП устанавливаются электронные коммутаторы электрической цепи необходимые для включения и выключения электродвигателей. Для одного из электродвигателей, пользуясь расчётом номинальных токов необходимо выбрать тип электронного коммутатора. Для этого необходимо начертить выходную вольт – амперную характеристику выбранного электронного прибора.

По результатам расчета токов потребляемых всеми двигателями проводится выбор типов приборов для высоковольтных электронных коммутаторов. На вольтамперной характеристике выбранного элект­ронного прибора строится рабочая характеристика, и отмечаются ра­бочие точки, соответствующие выключенному и включенному коммутато­ру.

Использование бесконтактных электронных переключателей позволя­ет решить проблему зашиты от короткого замыкания. На­ибольшее распространение в настоящее время получили тиристорные системы защиты с L–C контуром. Необходимо выбрать схему и типы электронных приборов и рассчитать параметры L–C контура.

рис.2 Вольтамперная характеристика тиристора

Для подключения контрольных измерительных приборов использу­ются стандартные измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Осуществляя выбор тиристора для пускового коммутатора, исходим из значения напряжения, подаваемого на двигатель (380 В), и значения номинального прямого тока (≈21,13А) (для примера взяли двигатель №4). Выбор производим из расчетных таблиц, и по параметрам наиболее подходит тиристор КУ202Н со следующими показателями:

напряжение пусковое: Uп=400 В;

номинальный ток: Iн=10 А;

максимальный ток: Imax= 30 А;

ток управления: Iупр=300 мА;

время включения и выключения соответственно: τ_вкл=50 мкс;

τ_выкл=150 мкс.

Для подключения контрольных измерительных приборов использу­ются стандартные измерительные трансформаторы тока и напряжения.

4. Разработка схемы и расчёт системы защиты обмоток электродвигателей от перегрева.

Перегрев обмоток - основная причина выхода из строя электрод­вигателей. Даже кратковременное превышение предельно-допустимой температуры изоляции проводов обмотки приводит к быстрому выходу из строя электродвигателя. Широко применяемые системы защиты, ос­нованные на использовании биметаллических пластин, не обеспечива­ют защиту обмоток от перегрева из-за повышения температуры окру­жающей среды. Использование для контроля температуры обмоток термисторов и позисторов возможно только для двигателей, при изго­товлении которых в обмотки введены соответствующие приборы. В нас­тоящее время наибольшее распространение получили системы непре­рывного контроля температуры обмоток по величине сопротивления обмотки постоянному току. Известно, что сопротивление; обмотки пос­тоянному току линейно увеличивается по мере роста температуры.

Для реализации такой системы зашиты, через обмотки двигателя пропускается постоянный ток, что весьма просто достигается при использовании тиристорных или транзисторных электронных коммута­торов.

В очень мощных двигателях и трансформаторах контроль темпе­ратуры в каждой точке обмотки может осуществляться методом оценки интенсивности импульсного сигнала отраженного от каждой точки световода. Для реализации такой системы контроля обмотки трансформатора или электродвигателя наматываются трубчатым проводом внутри, которого находится световод.

При эксплуатации асинхронных электродвигателей, как и любого другого электрооборудования, могут возникнуть неполадки – неисправности, часто приводящие к аварийному режиму работы, повреждению двигателя.  преждевременному выходу его из строя.

Прежде, чем перейти к способам защиты электродвигателей  стоит рассмотреть основные и наиболее частыепричины возникновения аварийной работы асинхронных электродвигателей:

• Однофазные и межфазные короткие замыкания– в кабеле, клеммной коробке электродигателя, в обмотке статора (на корпус, межвитковые замыкания).

Короткие замыкания – наиболее опасный вид неисправности в электродвигателе, т. к. сопровождается возникновением очень больших токов, приводящих к перегреву и сгоранию обмоток статора.

 

• Тепловые перегрузки электродвигателя– обычно возникают, когда вращение вала сильно затруднено (выход из строя пошипника, попадание мусора в шнек, запуск двигателя под слишком большой нагрузкой, либо его полная остановка).

Частой причиной тепловой перегрузки электродвигателя, приводящей к ненормальному режиму работы является пропадание одной из питающих фаз. Это приводит к значительному увеличению тока (в два раза превышающего номинальный) в статорных обмотках двух других  фаз.

Результат тепловой перегрузки электродвигателя – перегрев и разрушение изоляции обмоток статора, приводящее к замыканию обмоток и негодности электродвигателя.

 

Защита электродвигателейот токовых перегрузок заключается в своевременном обесточивании электродвигателя при появлении в его силовой цепи или цепи управления больших токов, т. е. при возникновении коротких замыканий.

Для защиты электродвигателей от коротких замыканийприменяют плавкие вставки, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем, подобранные таким образом, чтобы они выдерживали большие пусковые сверхтоки, но незамедлительно срабатывали при возникновении токов короткого замыкания.

Длязащиты электродвигателей  оттепловых перегрузок в схему подключения электродвигателя включаюттепловое реле, имеющееконтакты цепи управления– через них подаётся напряжение на катушку магнитного пускателя.

При возникновении тепловых перегрузок    эти контакты размыкаются, прерывая питание катушки, что приводит к возврату группы силовых контактов в исходное состояние – электродвигатель обесточен.

Простым и надёжным способом  защиты электродвигателя от пропадания фазбудет добавление в схему его подключения дополнительного магнитного пускателя:

Включение автоматического выключателя 1приводит к замыканию цепи питания катушки магнитного пускателя2(рабочее напряжение этой катушки должно быть ~380 в) и замыканию силовых контактов3этого пускателя, через который (используется только один контакт) подаётся питание катушки магнитного пускателя4.

Включением кнопки «Пуск» 6через кнопку «Стоп»8замыкается цепь питания катушки4второго магнитного пускателя (её рабочее напряжение может быть как 380 так и 220 в), замыкаются его силовые контакты5и на двигатель подаётся напряжение.

При отпускании кнопки «Пуск» 6напряжение с силовых контактов3пойдет через нормально разомкнутый блок-контакт7, обеспечивая неразрывность цепи питания катушки магнитного пускателя.

Как видно из этой схемызащиты электродвигателя, при отсутствии по каким-то причинам одной из фаз напряжение на электродвигатель поступать не будет, что предотвратит его от тепловых перегрузок и преждевременный выход из строя.