РЕЛІЙНИЙ ЗАХИСТ, РОЗРАХУНОК ЗАХИСТИ ВИСОКОВОЛЬТНОГО ЕЛЕКТРОДВИГУНА - Проект електрокотельної ГРОШУ
РОЗРАХУНОК ЗАХИСТИ ВИСОКОВОЛЬТНОГО ЕЛЕКТРОДВИГУНА
Двигуни напругою вище 1000 В, що обслуговують невідповідні механізми, при незначній їх потужності (до 200-300 кВт) можуть захищатися плавкими запобіжниками. Вибір запобіжників у випадках проводиться за кривими рис. 20-13 [8]. З кривих випливає, що при IП.В.НОМ ІДВ.НОМ і при крайності пускового струму 6-7 запобіжники забезпечують час пуску двигуна 4-60 з відповідно до умов пуску; тут IП.В.НОМ- номінальний струм плавкою вставки; IДВ.НОМ - номінальний струм двигуна при повному завантаженні. Якщо плавкі запобіжники не забезпечують вимоги до захисту двигунів, застосовують релейний захист.
На синхронних та асинхронних двигунах напругою понад 1000 В. встановлюють релейний захист від наступних видів ушкоджень та ненормальних режимів роботи:
1) багатофазних замикань в обмотці статора та на її висновках;
2) замикань на землю в обмотці статора;
3) струмів навантаження;
4) зниження напруги;
Для синхронних двигунів передбачається, крім того, захист від асинхронного режиму та замикання ланцюга збудження.
Для захисту від багатофазних КЗ в обмотках статора двигунів потужністю до 5000 кВт використовується струмове відсікання без витримки часу потужністю 5000 кВт і вище - поздовжній диференціальний захист. Обидва захисту діють на відключення вимикачів або іншого відключаючого апарату, а для синхронних двигунів і на автомат гасіння поля (АГП). Струмова відсікання виконується одним реле, включеним на різницю фазних струмів (для електродвигунів потужністю до 2000 кВт), або двома реле, включеними на фазні струми (для двигунів потужністю 2000-5000 кВт). Поздовжній диференційний захист у двофазномувиконанні застосовується для двигунів потужністю 5000 кВт і більше, а також для двигунів потужністю менше 5000 кВт, якщо струмове відсікання не задовольняє вимогам чутливості.
ДАЗО 4 - 400ХК - 4У3. РН = 315 кВт; UН = 6 кВ; сosц = 0.86; з = 0.937;
Визначимо пусковий струм електродвигуна:
Визначимо повну потужність електродвигуна:
Для визначення струму двигуна в нормальному та аварійному режимах використовуємо трансформатор струму типу ТКЛ-10-У3 0.5/10Р з коефіцієнтом трансформації. Для живлення вибрали кабель ААГУ 6 кВ (3*35)
Струм трифазного замикання на висновках статора кА. Час запуску 8 секунд.
Визначимо струм спрацьовування захисту (захист відбудовується від багатофазних КЗ): де КОТС=1.5 коефіцієнт відбудови для реле РТ-40 і при захисті асинхронного двигуна.
Тоді струм спрацьовування захисту: A
Визначимо тепер за струмом спрацьовування захисту струм спрацьовування реле:
де КСГ - коефіцієнт схеми дорівнює при з'єднанні реле на різницю струмів двох фаз.
Вибираємо реле РТ 40/50 із діапазоном уставок 12.5-50 А. Секції обмоток з'єднані паралельно. Визначимо коефіцієнт чутливості захисту:
Як видно коефіцієнт чутливості більше двох, а отже, згідно з вимогами ПУЕ, цей вид захисту можна вважати основним та надійним.
Розрахунок захисту від струмів навантаження. МТЗ.
Перевантаження двигуна виникає:
1) внаслідок порушення технологічного режиму;
2) через несправність виконавчого механізму або електродвигуна (вихід з ладу підшипників, збільшення тертя за відсутності або застиглої мастила, поломки окремих вузлів, низька якість напруги мережі живлення, обрив однієї з фаз кабелю живлення або обмотки статора, небезпечному перевантаженні при пуску).
Захиствід струмів перевантаження виконується як однофазна або двофазна максимальна струмовий захист і встановлюється тільки на двигунах, схильним до технологічних навантажень, як правило, з дією на сигнал або розвантаження механізму. У установках без обслуговуючого персоналу вона діє відключення двигуна механізму.
Визначимо струм спрацьовування захисту:
де КН=1.2 - коефіцієнт надійності при дії захисту сигналу,
КВ = 0.85 - коефіцієнт повернення, для реле РТ-40.
Визначимо струм спрацьовування реле:
Вибираємо реле типу РТ - 40/10 та встановимо на реле струм спрацьовування 9,2 А.
На реле часу встановимо витримку 10 с, щоб надійно виключити помилкове спрацьовування реле при пуску, але не дати виникнути тривалому перевантаженню. Вибираємо електромагнітне реле часу типу ЕВ-143 із можливою уставкою витримки часу від 1 до 20 секунд, з максимальним розкидом 0.8 сек. Відмінною особливістю реле ЭВ-143 і те, що реле може тривалий час працювати у режимі перенапруги, коли U=1.1·UНОМ
Захист від замикання на землю.
Для захисту від однофазних замикань на землю обмотки статора двигуна застосовується максимальний струмовий захист нульової послідовності, що виконується за допомогою одного струмового реле, яке підключається до трансформатора струму нульової послідовності. Цей захист передбачається при струмах замикання на землю 10 А і більше двигунів потужністю до 2000 кВт або 5 А і більше для двигунів потужністю вище 2000 кВт.
Схема захисту складається з напівпровідникового реле типу РТЗ-50 підключеного до вторинної обмотки кабельного трансформатора струму, осердя якого охоплює трифазний кабель, що живить двигун.
Для визначення струму спрацьовування захисту використовують умову відбудовивід ємнісного струму електродвигуна: де КН=1.2 - коефіцієнт надійності КБР=3 - коефіцієнт відбудови від кидків ємнісного струму двигуна при перехідних процесах. Приймається до реле РТЗ-50.
Визначаємо ємнісний струм електродвигуна:
1) Ємнісний струм самого двигуна:
визначимо невідомі множники у цій формулі:
Місткість фази електродвигуна:
2) Ємнісний струм живильної кабельної лінії:
У нас один кабель живлення довжиною l=0.045 км, перетин S=35 мм2 його питомий ємнісний струм:IC.УД=0.65 А/км, кількість кабелів, прокладених паралельно m=1
Загальний ємнісний струм електродвигуна:
Визначимо струм спрацьовування захисту:
Розрахований струм спрацьовування захисту порівнюємо з мінімальним струмом спрацьовування, який для реле РТЗ-50 з одним трансформатором струму нульової послідовності типу ТЗЛ дорівнює 3 А. Приймаємо IСЗ=3 А.
Прийняте значення струму спрацьовування перевіряємо за умови чутливості:
де ICУ = 6 А - сума власних ємнісних струмів всього обладнання 10 кВ.
де - сумарний ємнісний струм усієї мережі;
39,7 > 1.25 – вимоги ПУЕ до чутливості захисту виконуються.
захист мінімальної напруги
Захист від зниження напруги виконується для надійності дії за допомогою трьох реле мінімальної напруги та встановлюється для відключення невідповідальних двигунів, забезпечуючи цим самозапуск відповідальних. При тривалій відсутності напруги релейний захист відключає і відповідальні двигуни, що необхідно, наприклад, для запуску АВР схеми двигунів або за технологією виробництва. Витримка часу релейного захисту відбудовується від відсічок двигунів та встановлюється рівною 0.5-1.5 с. Витримка часу на вимкнення відповідальних двигунівприймається рівною 10-15 с., щоб релейний захист не діяла на їх відключення при зниженні напруги, викликаного КЗ або самозапуском двигунів.
Доцільно для всіх двигунів, що живляться від однієї секції шин, виконати загальний захист мінімальної напруги. Цей захист необхідний на додаток до захисту мінімальної частоти з блокуванням за частотою мережі.
Захист виконують на реле мінімальної напруги РН 54/160 напруги, що живиться від трансформаторів. Напруга спрацьовування визначається:
де Umin.раб = 0.7 · UНОМ10 = 0.7 · 6000 = 4200 В - мінімально можлива напруга на даному рівні, КН = 1.1 - коефіцієнт надійності, КВ = 1.25 - коефіцієнт повернення для реле мінімальної напруги.
Для використання в релейному захисті вибираємо трансформатор напруги НТМІ-6 з коефіцієнтом трансформації
Для захисту вибираємо реле мінімальної напруги миттєвої дії типу РН-54/160.