Резервная защита высоковольтной стороны работает с первой (более короткой) выдержкой времени для отключения всех высоковольтных выключателей и второй (более длительной) выдержкой времени для отключения всех сторон.
Схема защиты электродвигателя
Причинами однофазного рабочего состояния в большинстве случаев являются ожоги, обрывы одного или двух фазных проводников, потеря контакта в точке подключения или срабатывание (перегорание) предохранителя.
Переходные замыкания из-за обрыва фазы особенно опасны в трехфазных асинхронных двигателях. Такая несимметричная работа характеризуется возникновением токов в обмотках двигателя — токи в обмотках могут в несколько раз превышать номинальный ток.
Когда трехфазный двигатель вводится в эксплуатацию на двух фазах, пуск обычно не происходит. Однако, если без контакта или выгорания (обрыва) одной из фаз во время работы, двигатель уже достиг скорости, равной или близкой к номинальной, и крутящий момент позволяет двигателю продолжать работать на пониженной скорости, остановки быть не должно.
В этом случае неисправность может быть заметна только по изменению шума двигателя. Это приводит к недопустимому нагреву магнитной цепи, повреждению изоляции двигателя и выходу его из строя.
Схема защиты трехфазного электродвигателя при возникновении неполнофазного режима работы
Схема, показанная ниже, может использоваться для управления и защиты трехфазных двигателей малой и средней мощности от однофазного режима работы.
Это слегка модифицированное стандартное подключение трехфазного двигателя через магнитный пускатель, которое отличается тем, что имеет дополнительный магнитный пускатель.
В случае обрыва фазы двигатель отключается путем размыкания питания катушки пускателя KM1.
Система устроена таким образом, что двигатель получает питание через силовые контакты пускателя KM1, катушка которого (должна быть рассчитана на рабочее напряжение 380 В) запитана через один из силовых контактов второго пускателя KM2 (отмечен красным пунктиром для пояснения), т.е. для запуска должны быть запитаны оба контакта.
Из-за низкого тока, потребляемого катушкой пускателя, вместо силового контакта KM2 можно использовать дополнительный нормально разомкнутый контакт.
- Главная
- Электросхемы
- Схема защиты электродвигателя
Перейти на форум
Этот сайт создан исключительно в информационных целях. Материалы данного ресурса предназначены только для ознакомления.
При цитировании материалов этого сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.
ПУЭ-7
Документ, определяющий правила проектирования, принципы проектирования и требования как к отдельным системам, так и к компонентам, узлам и коммуникациям электрического и электронного оборудования, а также условия настройки и монтажа.
ПТЭЭП
Требования и обязанности потребителей, ответственность за соблюдение требований, требования к персоналу по эксплуатации, управлению, ремонту, модернизации, вводу в эксплуатацию и обучению.
ПОТЭУ
Правила по охране труда при эксплуатации электрооборудования — документ, подготовленный на основе не вступивших в силу межотраслевых правил по охране труда (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150).
Защита от неполнофазного режима работы трансформатора
В распределительных сетях 6-110 кВ продольный/вертикальный дисбаланс (STU) может возникнуть из-за обрыва воздушных проводов и одновременного короткого замыкания (КЗ) в сети с эффективно заземленной нейтралью или замыкания на землю в сети с изолированной (резистивно заземленной) нейтралью или в сети с компенсированными емкостными токами. В большинстве случаев защита воздушных линий с ответвлениями и трансформаторами (ВЛ) или фидерных станций (ФС) недостаточно чувствительна к рассматриваемым функциям 1-3. Возникновение условий PZN и их длительное существование не только приводит к потерям электроэнергии в распределительных сетях, но и может вызвать повреждения силовых трансформаторов, чувствительных к небалансу напряжения нагрузок (электродвигателей), перенапряжения в незаземленных нейтралях силовых трансформаторов, повреждения измерительных трансформаторов напряжения и т.д. В случае параллельных воздушных линий возможно, что защитное реле неопасной линии перегружено, что приводит к отключению питания в обеих цепях 2,3. Обрыв фазы, на которой установлен выключатель короткого замыкания, может привести к отказу дистанционной резервной защиты, если она активирована защитой трансформатора, так как в этом случае ток короткого замыкания изменяется не более чем на 5-10 % и его величина недостаточна для срабатывания защиты ДР. Режимы продольно-поперечной асимметрии подробно изучены в работах отечественных и зарубежных ученых. Тем не менее, в распределительных сетях 6-110 кВ не существует специальной защиты от этого типа повреждений. В сетях с существенно заземленной нейтралью, например, основной защитой от такого рода повреждений является токовая защита нейтрали (ТЗН). Параметры его активации часто выбираются из условия резонанса вне условий LOS, иначе при возникновении LOS на соседней линии 2 может произойти сбой в работе. Это требует использования защитных устройств с более высокой чувствительностью и способностью обнаруживать различные режимы работы защищаемого оборудования, включая ПТСР.
Работа параллельных воздушных линий Формы продольно-перпендикулярной асимметрии (замыкания на землю) на магистральных участках транзитных воздушных линий не учитываются, так как в этом случае прерывается хотя бы одна сторона линии и неисправная линия работает в радиальном режиме. Поэтому режим работы параллельной воздушной линии имеет существенное значение, что особенно проявляется при наличии взаимной индукции между цепями линии. Эти режимы включают:
- работа одной из линий в радиальном режиме;
- отключение и заземление одной из линий с одной или двух сторон.
Одновременно определялось влияние переходного сопротивления на точку замыкания на землю, замыкания фаз за трансформаторами ответвительной станции, предшествующую работу нагрузки и взаимную индуктивность между цепями защищаемых воздушных линий. При изменении потока мощности по защищаемой воздушной линии в случае повреждения на участке магистральной линии (на рисунке: от источника G1 к источнику G2) происходит линейное изменение контролируемых токов, как фазных, так и токов симметричных составляющих. Ситуация проиллюстрирована на рисунке 2a, где показано, как прерывается проводник фазы O1. Изменение сверхтока в воздушной линии в случае повреждения линии в одном из фидеров (например, повреждение с одновременным коротким замыканием в трансформаторе Т1) приводит к почти неизменному изменению тока нулевой последовательности (рис. 2б). В качестве опорного тока принимается ток трехфазного металлического повреждения за трансформатором T1. Контроль симметричных составляющих токов позволяет определить тип повреждения и возможный участок повреждения, а контроль величин и их изменения во времени (динамика) фазных токов и токов положительной последовательности параллельных цепей позволяет селективно выбрать неисправную цепь. Это относится не только к участкам воздушных линий передающей подстанции, но и к участкам принимающей подстанции. Для повышения чувствительности рассматриваемых устройств защиты их параметры должны изменяться в зависимости от предыдущего состояния нагрузки. Кроме того, линейное изменение токов в режиме неисправности в зависимости от тока нагрузки в предыдущем режиме упрощает формирование настроек отключения.
Неполнофазный режим работы электрооборудования
Неполнофазная работа в электрооборудовании — это аварийная работа, когда необходимый ток не полностью поступает к непосредственному потребителю. Часто электрооборудование питается по воздушным линиям или защищено предохранителями. Сдвиг фаз также может произойти в случае обрыва фазы в воздушной или кабельной линии, что в основном происходит при подключении к воздушным линиям или фидерам в кабельных сетях 6-10 кВ или в многожильных кабелях в сетях 0,4 кВ.
В большинстве случаев однофазный режим работы опасен для асинхронных двигателей, так как они часто выходят из строя из-за перегрева обмотки и разрушения обмотки. Кроме того, для асинхронного электродвигателя практически не имеет значения, работает ли он в полнофазном или неполнофазном режиме, поскольку в неполнофазном режиме он должен передавать на вал предназначенную для него механическую мощность. Это, в свою очередь, заставляет асинхронный двигатель использовать оставшиеся две фазы для подачи энергии, необходимой для вращения вала под нагрузкой. Потребляемая асинхронным двигателем мощность, в свою очередь, заставляет асинхронный двигатель потреблять дополнительный ток из сети, который нагревает обмотку статора асинхронного двигателя.
Для предотвращения обрыва фазы двигателя может использоваться специальная релейная система защиты на основе трансформаторов тока, токовых реле или несимметричных или двух или трех реле напряжения. Если нет возможности использовать релейную защиту в качестве основной цепи для прерывания работы под фазой, тепловые реле, установленные непосредственно после магнитного пускателя или контактора, могут быть достаточно эффективными. Когда они установлены и оптимально настроены на ток отключения, они позволяют подавать сигнал отключения на магнитный пускатель или контактор в случае чрезмерного тока, протекающего по фазам. Да, такой тип защиты асинхронного двигателя не идеален, так как сначала необходимо установить тепловую защиту, и асинхронный двигатель будет работать в аварийном режиме некоторое время, прежде чем на него будет подано напряжение.
Да, автоматические выключатели с тепловой защитой должны также защищать асинхронные двигатели от пониженного напряжения, активируя тепловую защиту от перегрузки. Однако сетевые выключатели часто устанавливаются для защиты оборудования от коротких замыканий, и время срабатывания тепловой защиты от перегрузки сетевого выключателя довольно велико, если протекающие через него токи несколько выше. Поэтому в настоящее время только релейные схемы на основе несимметричного реле, реле напряжения или реле тока можно считать наиболее эффективной защитой от подфазных режимов.
ЗАЩИТА ОТ НЕПОЛНОФАЗНОГО РЕЖИМА
Этот тип автоматического защитного устройства не обязательно должен быть предусмотрен ЭМИ, хотя это очень желательно. Когда трехфазный двигатель работает на двух фазах, обмотки постепенно перегреваются, что приводит к разрушению изоляции обмоток.
Это может произойти, например, при потере контакта в одной из фаз выключателя.
Хуже всего в этой ситуации то, что потребляемый ток может быть сравним с номинальным, а это значит, что устройства защиты двигателя по току, включая тепловые расцепители перегрузки, могут не сработать в этой ситуации.
Некоторые модели электродвигателей имеют встроенные датчики обмотки (температуры). Эти модификации электродвигателей могут быть оснащены специальным устройством защиты двигателя, которое контролирует тепловое состояние электродвигателя.
Устройства тепловой защиты также полезны при перегреве в двухфазном режиме работы.
ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ ВЫШЕ 1000 ВОЛЬТ
Защита высоковольтных электрических машин обеспечивается только внешними релейными устройствами. Тепловые и электромагнитные выбросы являются привилегией низковольтных устройств.
Принцип действия и расчет защиты от отключения и перегрузки такие же, как и для низковольтных машин. Однако существуют специальные защитные устройства, которые не подходят для низковольтных применений.
Защита от однофазных замыканий на землю.
Особенностью высоковольтных сетей (6-10 кВ) является работа в режиме изолированной нейтрали. В таких сетях величина Iz замыкания на землю может достигать нескольких ампер, что находится вне диапазона чувствительности устройств защиты от сверхтоков.
Однофазные замыкания на землю характеризуются нулевыми токами, протекающими в одном направлении во всех трех фазах.
Реле защиты двигателя от заземления (так оно называется в терминологии реле) подключено к специальному трансформатору нулевого тока в форме бублика, через который проходит силовой кабель.
Силовой кабель не должен проходить через верхнюю часть тора, чтобы не блокировать выход кабельного экрана, иначе это приведет к неправильному срабатыванию выключателя.
Все материалы на этом сайте представлены исключительно в информационных целях и не должны использоваться в качестве руководства или нормативных документов.
Электрика своими руками
Электродвигатели, как переменного, так и постоянного тока, должны быть защищены от коротких замыканий, теплового перегрева и перегрузок, вызванных аварийными ситуациями или неисправностями в технологическом процессе, к которому относится агрегат. Для того чтобы избежать подобных ситуаций, промышленность выпускает различные типы устройств, которые образуют блок защиты двигателя как отдельно, так и в сочетании с другими средствами.
Кроме того, современные электросхемы обязательно содержат элементы для встроенной защиты электрооборудования в случае пропадания напряжения в одной или нескольких фазах электросети. В этих установках для предотвращения аварийных ситуаций и минимизации ущерба при их возникновении применяются меры, предусмотренные «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).
Отключение двигателя по току тепловым реле
Для исключения выхода из строя асинхронных электродвигателей, используемых в механизмах, машинах и других устройствах, где при нарушении технологического процесса может увеличиться нагрузка на механическую часть двигателя, применяются устройства защиты от тепловой перегрузки. Схема защиты от тепловой перегрузки, показанная на рисунке выше, включает тепловое реле для электродвигателя, которое является основным устройством для кратковременного или временного прерывания цепи электропитания.
Реле двигателя состоит из регулируемого или точно установленного механизма синхронизации, контакторов и электромагнитной катушки, а также термопары, которая является датчиком для индикации критических параметров. Устройства могут регулировать не только время срабатывания, но и величину перегрузки, что расширяет возможности применения, особенно для механизмов, где в зависимости от технологического процесса возможно кратковременное увеличение нагрузки на механическую часть электродвигателя. Одним из недостатков тепловых реле является функция ожидания, которая реализуется путем автоматического самовозврата или ручного управления и не дает оператору уверенности в том, что несанкционированный запуск не произойдет после включения электрической системы.
Цепь запуска двигателя обеспечивается кнопками «старт» и «стоп» и электромагнитным стартером, питание катушки которого контролируется (см. рисунок). Запуск осуществляется через контакты стартера, которые замыкаются при подаче напряжения на катушку соленоида стартера.
Схема реализует токовую защиту электродвигателя. Эту функцию выполняет тепловое реле, которое отключает один из выводов обмотки от земли, когда номинальный ток, протекающий через все, две или любую фазу сети, превышает номинальный ток. Защитное реле также отключает нагрузку при коротком замыкании в цепях электродвигателя. Устройство тепловой защиты работает по принципу механического отключения клемм управления путем нагрева соответствующих компонентов.
Существуют также другие устройства, которые служат для отключения электродвигателя в случае короткого замыкания в цепях тока и управления. Они имеют различные конструкции, каждая из которых обеспечивает практически мгновенное завершение работы без временной задержки. К ним относятся предохранители, электрические выключатели и электромагнитные реле.
