ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ЗАМЫКАНИИ ОДНОЙ ФАЗЫ НА ЗЕМЛЮ

⇐ ПредыдущаяСтр 68 из 75Следующая ⇒

Защита от замыкания на землю устанавливается на двигателях до 2000 кВт только в том случае, если ток замыкания на землю I₃ ≥ 10 А. В связи с небольшой стоимостью маломощных электродвигателей установка на них защиты от замыканий на землю считается нецелесообразной.

На мощных двигателях (2000 кВт и больше) защита устанавливается так же, как и на генераторах при токе I₃≥ 5 А. Защита выполняется с действием на отключение без выдержки времени (рис. 18-9) с использованием трансформатора тока нулевой последовательности (ТНП) типа ТЗЛ или ТЗРЛ.

18-6. ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Перегрузка электродвигателя возникает в следующих случаях:

а) при затянувшемся пуске или самозапуске;

б) по техническим причинам и перегрузке механизмов;

в) в результате обрыва одной фазы;

г) при повреждении механической части электродвигателя
или механизма, вызывающем увеличение момента М_c и торможение электродвигателя.

Перегрузки бывают устойчивыми и кратковременными. Для электродвигателя опасны только устойчивые перегрузки.

Сверхтоки, обусловленные пуском или самозапуском электродвигателя, кратковременны и самоликвидируются при достижении нормальной частоты вращения. Эти токи могут представлять опасность, только если процесс развертывания электродвигателя затянется или если при самозапуске окажется, что М_д.нач < М_с.нач. В последнем случае электродвигатель развернуться не сможет и длительно будет обтекаться пусковым током.

Значительное увеличение тока электродвигателя получается также при обрыве фазы, что встречается, например, у электродвигателей, защищаемых предохранителями, при перегорании одного из них. При номинальной загрузке в зависимости от параметров электродвигателя увеличение тока статора при обрыве фазы будет составлять примерно (1, 6 ÷ 2, 5) I_ном. Эта перегрузка носит устойчивый характер. Также устойчивый характер носят сверхтоки, обусловленные механическими повреждениями электродвигателя или вращаемого им механизма и перегрузкой механизма.

Основной опасностью сверхтоков для электродвигателя является сопровождающее их повышение температуры отдельных частей и в первую очередь обмоток.

Повышение температуры ускоряет износ изоляции обмоток и снижает срок службы электродвигателя.

Перегрузочная способность электродвигателя определяется характеристикой зависимости между величиной сверхтока и допускаемым временем его прохождения:

где t — допустимая длительность перегрузки, с; Т — постоянная времени нагрева, с; α — коэффициент, зависящий от типа изоляции двигателя, а также периодичности и характера сверхтоков; для асинхронных электродвигателей в среднем а = 1, 3; k — кратность сверхтока, т. е. отношение тока двигателя I_дк его номинальному току:

Вид перегрузочной характеристики при постоянной времени нагрева Т = 300 с представлен на рис. 18-10.

При решении вопроса об установке защиты от перегрузки на электродвигателе и характере ее действия руководствуются условиями его работы.

а) На электродвигателях механизмов, не подверженных технологическим перегрузкам (например, электродвигателях циркуляционных, питательных насосов и т. п.) и не имеющих тяжелых условий пуска или самозапуска, защита от перегрузки не устанавливается.

б) На электродвигателях, подверженных технологическим перегрузкам (например, электродвигателях мельниц, дробилок, багерных насосов и т. п.), а также на электродвигателях, самозапуск которых, не обеспечивается, защита от перегрузки должна устанавливаться.

в) Защита от перегрузки выполняется с действием на отключение в случае, если не обеспечивается самозапуск электродвигателей или с механизма не может быть снята технологическая перегрузка без остановки электродвигателя.

г) Защита от перегрузки электродвигателя выполняется с действием на разгрузку механизма или сигнал, если технологическая перегрузка может быть снята с механизма автоматически или вручную персоналом без остановки механизма и электродвигатели находятся под наблюдением персонала.

д) На электродвигателях механизмов, могущих иметь как перегрузку, устраняемую при работе механизма, так и перегрузку, устранение которой невозможно без остановки механизма, целесообразно предусматривать действие защиты от сверхтоков с меньшей выдержкой времени на разгрузку механизма (если это возможно) и большей выдержкой времени на отключение электродвигателя. Ответственные электродвигатели собственных нужд электрических станций находятся под постоянным наблюдением дежурного персонала, поэтому защита их от перегрузки выполняется преимущественно с действием на сигнал.

Защиту электродвигателей, подверженных технологической перегрузке, желательно иметь такой, чтобы она, с одной стороны, защищала от недопустимых перегрузок, а с другой — давала возможность наиболее полно использовать перегрузочную характеристику электродвигателя с учетом предшествовавшей нагрузки и температуры окружающей среды. Наилучшей характеристикой защиты от сверхтоков являлась бы такая, которая проходила бы несколько ниже перегрузочной характеристики (пунктирная кривая на рис. 18-10).

Защита с тепловым реле. Лучше других могут обеспечивать характеристику, приближающуюся к перегрузочной характеристике электродвигателя, тепловые реле, которые реагируют на количество тепла Q_р, выделенного в сопротивлении его нагревательного элемента:

Тепло, выделяемое в тепловом реле, пропорционально теплу, выделяемому в электродвигателе, т. е. Q_р ≡ Q_д

Реле настраивается так, чтобы его уставка срабатывания соответствовала теплу, выделение которого в электродвигателе считается предельно допустимым:

Наиболее часто тепловые реле выполняются на принципе использования различия в коэффициенте линейного расширения различных металлов под влиянием нагревания. Основой такого теплового реле, является биметаллическая пластинка 1 (рис. 18-11), т. е. пластина, состоящая из спаянных по всей поверхности металлов а и б с сильно отличающимися коэффициентами линейного расширения. При нагревании пластинка 1 прогибается в сторону пластины а с меньшим коэффициентом расширения и освобождает защелку рычага 2, который, поворачиваясь, под действием пружины 3 вокруг оси 5 за мыкает контакты реле 4. Нагревание пластинки 1 осуществляется нагревательным элементом 6 при прохождении по нему тока I. В некоторых конструкциях реле нагревание биметаллической пластинки осуществляется непосредственным пропусканием по ней тока.

Тепловые реле сложны в обслуживании и наладке, имеют различные характеристики отдельных экземпляров реле, часто не соответствуют тепловым характеристикам двигателей и имеют зависимость от температуры окружающей среды, что приводит к нарушению соответствия тепловых характеристик реле и электродвигателя. Поэтому тепловые реле следует применять лишь в тех случаях, когда более простые токовые реле не обеспечивают защиты двигателей.

Защита от перегрузки с токовыми реле. Для защиты электродвигателей от перегрузки обычно применяются максимальные токовые защиты с использованием токовых реле с ограниченно зависимыми характеристиками выдержки времени типа РТ-90 или максимальные токовые защиты, выполненные комбинацией мгновенных токовых реле и реле времени (рис. 18-12).

Преимуществами токовых защит по сравнению с тепловыми являются более простая эксплуатация их и более легкий подбор и регулировка характеристик защиты. Однако токовые защиты не позволяют использовать перегрузочные возможности электродвигателей из-за недостаточного времени действия их при малых кратностях тока. Для двигателей, не имеющих технологических перегрузок, этот недостаток не имеет значения, поэтому на собственных нуждах электростанций применяются только токовые защиты.

Защита от перегрузки выполняется одним токовым реле, включенным на один из фазовых токов, или по двухфазной однорелейной схеме (рис., 18-6), когда по этой же схеме выполнена защита от междуфазных к. з.

В случае выполнения защиты от междуфазных к. з. при помощи токовых реле типа РТ-90 эти же реле используются и для защиты от перегрузки. Если при этом защита от сверхтоков должна действовать не на отключение, а на сигнал, то применяются реле типа РТ-94, имеющие раздельные контакты отсечки и индукционного элемента. Схема защиты в таком исполнении приведена на рис. 18-12, а.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты от перегрузки устанавливается из условий отстройки его от номинального тока электродвигателя по выражению

Время действия защиты от перегрузкой должно быть таким, чтобы оно было больше времени пуска электродвигателя при эксплуатационно возможном понижении напряжения, а у электродвигателей, для которых предусмотрен самозапуск, — больше времени самозапуска. С другой стороны, это время не должно превышать допустимой для двигателя длительности прохождения сверхтока.

Обычно эти условия удовлетворяются, так как первая величина значительно меньше второй.

Время пуска асинхронных электродвигателей обычно составляет 10—15 с. Поэтому характеристика реле типа РТ-90 должна иметь в независимой части время, не меньшее 12—15 с. На защите от перегрузки с независимой характеристикой выдержка времени принимается 12—20 с.

⇐ Предыдущая 63 64 65 66 676869 70 71 72 Следующая ⇒