Файл: Характеристики и тробования к защите синхронного электродвигателя 4.docx

трансформаторов тока нулевой последовательности, установленных, как правило, в РУ. В тех случаях, когда установка трансформаторов тока нулевой последовательности в РУ невозможна или может вызвать увеличение выдержки времени защиты, допускается устанавливать их у выводов электродвигателя в фундаментной яме. Если защита по условию отстройки от переходных процессов должна иметь выдержку времени, то для обеспечения быстродействующего отключения двойных замыканий на землю в различных точках должно устанавливаться дополнительное токовое реле с первичным током срабатывания около 50–100 А. Защита должна действовать на отключение электродвигателя, а у синхронных электродвигателей - также на устройство АГП, если оно предусмотрено.

Защита от перегрузки должна предусматриваться на электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, и на электродвигателях с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска (длительность прямого пуска непосредственно от сети 20 с и более), перегрузка которых возможна при чрезмерном увеличении длительности пускового периода вследствие понижения напряжения в сети. Защиту от перегрузки следует предусматривать в одной фазе с зависимой или независимой от тока выдержкой времени, отстроенной от длительности пуска электродвигателя в нормальных условиях и самозапуска после действия АВР и АПВ. Выдержка времени защиты от перегрузки синхронных электродвигателей во избежание излишних срабатываний при длительной форсировке возбуждения должна быть по возможности близкой к наибольшей допустимой по тепловой характеристике электродвигателя. На электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, защита, как правило, должна выполняться с действием на сигнал и автоматическую разгрузку механизма.

Защита синхронных электродвигателей от асинхронного режима может осуществляться при помощи реле, реагирующего на увеличение тока в обмотках статора; она должна быть отстроена по времени от пускового режима и тока при действии форсировки возбуждения. Защита, как правило, должна выполняться с независимой от тока характеристикой выдержки времени. Допускается применение защиты с зависимой от тока характеристикой на электродвигателях с отношением КЗ более 1. При выполнении схемы защиты должны приниматься меры по предотвращению отказа защиты при биениях тока асинхронного режима. Допускается применение других способов защиты, обеспечивающих надежное действие защиты при возникновении асинхронного режима.

Защита синхронных электродвигателей от асинхронного режима должна действовать с выдержкой времени на одну из схем, предусматривающих:

1) ресинхронизацию;

2) ресинхронизацию с автоматической кратковременной разгрузкой механизма до такой нагрузки, при которой обеспечивается втягивание электродвигателя в синхронизм (при допустимости кратковременной разгрузки по условиям технологического процесса);

3) отключение электродвигателя и повторный автоматический пуск;

4) отключение электродвигателя (при невозможности его разгрузки или ресинхронизации, при отсутствии необходимости автоматического повторного пуска и ресинхронизации по условиям технологического процесса).

Для облегчения условий восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечения самозапуска электродвигателей ответственных механизмов следует предусматривать отключение защитой минимального напряжения электродвигателей неответственных механизмов суммарной мощностью, определяемой возможностями источника питания и сети по обеспечению самозапуска. Выдержки времени защиты минимального напряжения должны выбираться в пределах от 0,5 до 1,5 с – на ступень больше времени действия быстродействующих защит от многофазных КЗ, а уставки по напряжению должны быть, как правило, не выше 70% номинального напряжения. При наличии синхронных электродвигателей, если напряжение на отключенной секции затухает медленно, в целях ускорения действия АВР и АПВ может быть применено гашение поля синхронных электродвигателей ответственных механизмов с помощью защиты минимальной частоты или других способов, обеспечивающих быстрейшую фиксацию потери питания. Эти же средства могут быть использованы для отключения неответственных синхронных электродвигателей, а также для предупреждения несинхронного включения отключенных двигателей, если токи выключения превышают допустимые значения.

В электроустановках промышленных предприятий в случаях, когда не может быть осуществлен одновременный самозапуск всех электродвигателей ответственных механизмов

, следует применять отключение части таких ответственных механизмов и их автоматический повторный пуск по окончании самозапуска первой группы электродвигателей. Включение последующих групп может быть осуществлено по току, напряжению или времени.

Защита минимального напряжения с выдержкой времени не более 10 с и уставкой по напряжению, как правило, не выше 50% номинального напряжения должна устанавливаться на электродвигателях ответственных механизмов также в случаях, когда самозапуск механизмов после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности и, кроме того, когда не может быть обеспечен самозапуск всех электродвигателей ответственных механизмов. Кроме указанных случаев эту защиту следует использовать также для обеспечения надежности пуска АВР электродвигателей взаиморезервируемых механизмов.

На синхронных электродвигателях должно предусматриваться автоматическое гашение поля. Для электродвигателей мощностью менее 2 МВт допускается осуществлять АГП путем введения сопротивления в цепь обмотки возбуждения возбудителя. На синхронных электродвигателях, которые снабжены системой возбуждения, выполненной на управляемых полупроводниковых элементах, АГП независимо от мощности двигателя может осуществляться инвертированием, если оно обеспечивается схемой питания. В противном случае АГП должно осуществляться введением сопротивления в цепь обмотки возбуждения.

1 2 3 4 5 6

Исходные данные для расчетов и выбора релейной защиты и автоматики синхронных электродвигателей

Синхронные двигатели СДСЗ предназначены для механизмов, не требующих регулировки скорости вращения. Данные двигатели предназначены для работы в продолжительном режиме - от сети переменного тока частотой 50, 60 Гц. Серии СДСЗ изготавливаются на напряжение 6000 В и 10000 В. При необходимости поставки на экспорт, могут изготавливаться на напряжение 6300 В, 6600 В. Двигатели выполняются на подшипниках скольжения с кольцевой и комбинированной смазкой, с одним или двумя валами.

Электродвигатели марки СДСЗ должны иметь следующие виды защит от ненормального и аварийных режимов работы:

Защита электродвигателей от коротких замыканий. Чаще всего междуфазное короткое замыкание возникает в обмотке статора электрической машины, что приводит к масштабным ее разрушениям. Также во время междуфазного короткого замыкания снижается напряжение сети, что сказывается и на работу остальных электроприемников.
Защита электродвигателей от замыкания на землю. Следующим видом защиты электродвигателей является защита от замыкания на землю. Т.к. электродвигатели получают питание от сети с изолированной нейтралью, то однофазные замыкания на землю обмотки статора электрической машины являются не очень опасными.
Защита электродвигателей от перегрузки. Защита электродвигателей от перегрузки – это самый распространенный вид защиты электродвигателей, потому как перегрузка по току чаще всего возникает во время эксплуатации электрической машины. В зависимости от условий работы, эксплуатации и обслуживания электродвигателей, защита от перегрузки выполняется с действием:

на сигнал оперативному персоналу
на отключение от питающей сети, путем отключения коммутационных аппаратов, питающих электродвигатель
на снижение нагрузки с вала двигателя

Защита минимального напряжения. Еще один вид защиты электродвигателей, который мы рассмотрим – это защита минимального напряжения. Иногда по условиям технологического процесса, а также для ограничения токов, возникающих при самозапуске синхронных двигателей, применяют защиту минимального напряжения, которая действует на отключение малоответственных электродвигателей от питающей сети.

В качестве объекта курсового проекта выбран электродвигатель марки СДСЗ-1600-10-500 УХЛ4:

С – синхронный

Д – двигатель

С – специальный

З – закрытого исполнения

1600 – мощность, кВт

10 – напряжение, кВ

500 – частота обновлений в минуту

УХЛ4 – климатическое исполнение, изделия для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом с категорией размещения 4 (в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями).

Технические характеристики электродвигателя марки СДСЗ-1600-10-500 УХЛ4 напряжением выше 1 кВ приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики электродвигателя

Мощность, кВт	Напряжение, В	Частота обновления/мин	КПД, %	Коэффициент мощности	Напряжение возбуждения, В	Ток возбуждения, А
1600	10	500	93,6	0,9	88	260

Глава 2. РАСЧЕТ и выбор РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Расчет активной, реактивной и полной мощности

При выборе мощности трансформатора необходим расчёт электрических нагрузок. В качестве защищаемого электродвигателя выбран СДСЗ-1600-10-500 УХЛ4. Произведем выбор силового трансформатора исходя из условий, что на объекте одновременно работают два двигателя.

Основные характеристики электродвигателя приведены в таблице 1.

Кратность пускового тока двигателя составляет – 5.

Используя данные таблицы 1, находим суммарную активную мощность по формуле: