Защита и автоматика асинхронного двигателя 6(10) кВ

В данной статье мы разберем РЗА стандартного асинхронника малой и средней мощности, т.е. такого, где по нормам не требуется продольной дифференциальной защиты (ДЗТ, ДТО).

Согласно ПУЭ дифф. защита требуется для двигателей мощностью 5 МВт и выше, либо для двигателей 2 МВт и выше, если обычная токовая отсечка оказывается нечувствительной. Такие двигатели мы рассмотрим в следующей статье.

Кроме того, мы не будем касаться каких-то специальных защит вроде защиты от колебаний нагрузки (помпажа) или минимальной токовой защиты. Они нужны далеко не везде и начинающему специалисту не стоит делать упор на их изучении. Это позже.

 

Токовая отсечка (МТЗ)

По сути это стандартная МТЗ, которая отстраивается от максимального тока двигателя и работает без выдержки времени. Но в ПЭУ и технической литературе ее почему-то упорно называют отсечкой. Почему именно — я сказать не могу, но давайте придерживаться общепринятого обозначения.

Отсечка — это основная защита двигателя потому, что защищает весь двигатель и срабатывает быстрее остальных защит. Отстраивается от тока самозапуска двигателя с учетом апериодики. Выполняется без выдержки времени.

 

Защита от перегрузки

Защищает двигатель от длительных симметричных перегрузок, которые могут возникнуть по технологическим причинам или при снижении напряжения сети. Работает на измерении фазных токов (одного и более). Выполняется с выдержкой времени, на сигнал или отключение двигателя (в зависимости от условий работы)

Это простая и надежная защита, но она не учитывает температуру окружающей среды и полученный двигателем тепловой импульс от токов нормального режима (когда защита не пускается). Для устранения данных недостатков в микропроцессорных защитах используют тепловую модель двигателя

 

Защита по тепловой модели

Это еще один вариант защиты от перегрузок, только более технологичный. Основная опасность при перегрузке двигателя — это перегрев обмоток статора. Если температуру обмоток нельзя измерить непосредственно, при помощи термозондов, то пытаются предсказать температуру двигателя по заранее заданной характеристике.

Эта характеристика учитывает постоянные времени нагрева и охлаждения конкретного типа двигателей и эквивалентный ток, который состоит из геометрической суммы фазного тока и тока обратной последовательности с различными коэффициентами.

В общем алгоритм сложный, расчет уставок сложный, найти исходники на двигатель еще сложнее. Но если все получается, то вы сможете защищать двигатель от перегрузки более эффективно, чем в случае использовать максимальной токовой защиты

Защита по тепловой модели имеет несколько ступеней — на сигнализацию и на отключение. После достижения определенной точки перегрева на характеристике защита блокирует дальнейшие пуски на время охлаждения двигателя, с учетом его постоянной времени охлаждения.

 

Защита от неполнофазного режима

Защита на принципе замера токов обратной последовательности. Эти токи появляются при обрыве фазы/двух фаз или ослаблении контактого соединения.

В принципе эта защита полезна для любого присоединения, но для двигателя она особо важна потому, что токи обратной последовательности, даже при малом значении, разогревают двигатель. Напишите в комментариях если знаете “почему?”

 

Защита от блокировки ротора и затянутого пуска

По сути это одна защита, которая может различать пусковое и рабочее состояния двигателя. Делает она это при помощи фиксации начального тока статора, перед его увеличением.

Если увеличивается от нуля, то затянутый пуск. Если от номинального тока, то механическая блокировка ротора.

В общем это еще один тип защиты от перегрузки двигателя

 

Токовая защита от ОЗЗ

Стандартная функция работающая по 3Io, однако, при больших токах замыкания на землю, действует на отключение двигателя (ПУЭ п.5.3.48.)!

Если мощность двигателя до 2 МВт, то отключение следует производить мгновенно, при уровне токов ОЗЗ 10А и более. Если двигатель более 2 МВт, то при 5 А.

Как мы уже говорили ранее, ОЗЗ для двигателя — это очень опасное явление. Особенно при неустойчивых и близких замыканиях. Виной всему дуговые перенапряжения, возникающие при подобных анормальных режимах.

 

Защита минимального напряжения

Обычно применяется на неответственных двигателях, когда нужно их отключить для обеспечения самозапуска ответственных. Аналогична групповой ЗМН в ТН 6(10) кВ, только выполняется индивидуальной.

 

Если говорить прямо, то даже в асинхронном двигателе 6(10) кВ может быть просто куча разных защит, в том числе и технологических (вентиляция, давление масла и т.д.) Все зависит от технологического процесса, который он обслуживает. Рассматривать их все мы не будем, ограничимся только самыми базовыми.

 

В следующей статье рассмотрим РЗА синхронных двигателей 6(10) кВ большой мощности

На рисунке

Терминал защиты и автоматики двигателя 6(10) кВ типа БМРЗ-152-ЭД.

Разработчик НТЦ «Механотроника», www.mtrele.ru

Терминал содержит все перечисленные в статье защиты и автоматику

  • http://vk.com/id13043386 Алексей Зайков

    Токи обратной последовательности перегревают двигатель, потому что создают магнитное поле, вращающееся с частотой ротора, но в противоположную сторону. То есть ротор оказывается в магнитном поле, изменяющемся относительно его с удвоенной частотой сети, и как следствие, в нем наводятся значительные токи.

    • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

      Да, все правильно. Мне даже добавить нечего 🙂

  • http://vk.com/id215009996 Иван Филин

    Ток обратной последовательности создаёт эффект «реверса» и получается что двигатель крутиться в одну сторону, а его вращению противодействует магнитное поле тока I2 , защита от тока I2 обязательно применяется для защиты синхронных генераторов, этот ток опасен тем, что он может быть очень не значительным, и если не будет данной защиты, двигателю или генератору наступит хана.

  • http://vk.com/id66864002 Александр Ряжских

    Дмитрий, МФТО не защищает весь двигатель. Она не будет чувствительна при К2 и К3 близком к звезде. И абсолютно не не чувствительна к витковым замыканиям. Также и перегрузка не обязательно может быть тепловая, может быть обычная токовая — по сути это технологическая защита, работающая в симметричном режиме 1,2-1,4 номинала двигателя и действующая на разгрузку механизма и сигнал, а при невозможности разгрузки — на останов двигателя.

    • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

      И что из этого следует?

    • http://vk.com/id215009996 Иван Филин

      Сударь, вы пьяны?)

      • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

        Иван, предлагаю не переходить на личности. Мы же здесь все-таки пытаемся разобраться с релейной защитой, а это высокая тема)
        Я в принципе согласен с тем, что написал Александр, просто не понимаю, что нужно сделать с этой информацией и как она влияет на мою статью

        • http://vk.com/id215009996 Иван Филин

          Прошу прощения, у вас и Александра, вы меня не правильно поняли) Я человек дружелюбный, на личности не хотел переходить, просто не удачная шутка. А я вот с Александром не полностью согласен.

          • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

            Понятно)

          • http://vk.com/id66864002 Александр Ряжских

            Можете сформулировать с чем вы не согласны? Только технически, а не лозунгами. Готов вам пояснить ваши пробелы.

          • http://vk.com/id215009996 Иван Филин

            Цитата «МФТО не защищает весь двигатель. Она не будет чувствительна при К2 и К3 близком к звезде.» Из этих слов я подумал что вы считаете, что она вообще не чувствительна при любом близких коротком, в любом случае, что на это вообще ничего не повлияет. Я согласен с тем, что в каких то случаях действительно она не будет чувствительна,но на это будет влиять следующее: величина тока КЗ (возле звезды),мощность двигателя (то есть уставка), самозапуск двигателя, питание ЭД через токоограничивающий реактор, проверка ТТ на погрешность.По крайней мере это все можно вычислить и проверить, а так же мне рассказывали про один случай, было 2ф КЗ на КЛ-6 кВ питающая ЭД (мощность не знаю), расстояние примерно 10 м от ячейки КРУ, отключение произошло от ТО, длинна КЛ примерно 100 м, ну я считаю что 10 м это довольно таки близкое расстояние. Если я не прав, то я буду очень благодарен вам, за пояснения моих ошибок и пробелов. С Уважением.

          • http://vk.com/id66864002 Александр Ряжских

            Читайте фразу Дмитрия: » Отсечка — это основная защита двигателя потому, что защищает весь двигатель и срабатывает быстрее остальных защит».
            Я ответил, что это не так — расшифрую свой ответ: «токовая отсечка защищает всю КЛ к двигателю до зажимов и всего лишь только часть обмотки двигателя, т.к. при КЗ вблизи «звезды» она будет нечувствительна по простой причине — токи КЗ в этих случаях будут незначительны, близки к пусковым, от которых она отстроена и будут ограничены величиной Uн/Xd». На витковые же КЗ отсечка вообще не реагирует. Поэтому МФТО не может защищать весь двигатель.» Картинка вам для понимания ситуации.

          • http://vk.com/id215009996 Иван Филин

            Спасибо Александр, я все понял, действительно ток КЗ будет маленький, не намного больше пускового, я вас изначально не правильно понял, я думал вы про звезду ТТ ))) прошу прощения за не внимательность.

          • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

            Александр, это так, но у любого присоединения согласно ПУЭ должна быть основная защита. Какая тогда основная защита у АД по вашему мнению?

          • http://vk.com/id66864002 Александр Ряжских

            3.2.14. На каждом из элементов электроустановки должна быть предусмотрена основная защита, предназначенная для ее действия при повреждениях в пределах всего защищаемого элемента с временем, меньшим, чем у других установленных на этом элементе защит.

            Дмитрий, разве АД является элементом электроустановки? На двигатели не распространяется действие главы №3, т.к. для них выпущена специально глава №5 и требования конкретно к защитам АД выше 1000 В заданы в п.5.3.43.

            Кабель же является элементом электроустановки и должен быть защищен согласно п.3.2.93

          • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

            Двигатель — это безусловно элемент электроустановки!

            ПУЭ 1.1.3. Электроустановка — совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.

            Двигатель — это электрическая машина для преобразования электрической энергии в механическую, а значит попадает под п.1.1.3 и, соответственно, под 3.2.14.

          • http://vk.com/id66864002 Александр Ряжских

            5 глава ПУЭ не конкретизирует понятия основной и резервной защиты двигателя. Логически согласно 5.3.46 основная защита АД выше 1000В — отсечка или ДЗД. Но как я вам уже сказал нечувствительное КЗ вблизи звезды приведет к развитию повреждения в те зоны, когда отсечка станет чувствительной, либо повреждению на станину или якорь с успешной работой ОЗЗ и выключатель двигателя в итоге будет отключен от защит. Только мы потом удивляемся — ох, как разворотило двигатель, да и осциллограмма какая-то странная однако.

          • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

            В п.3.2.14 написано «на каждом элементе электроустановки», без примечаний «кроме двигателя» или чего-то еще. То что в 5-ой главе не сказано про основные и резервные защиты, это упущение, но не смертельное. Потому, что ранее все уже было сказано в главе 3. Это мое мнение. Оно не обязательно на 100% правильное, но по крайней мере я понимаю почему я так говорю и могу аргументировать.

            Если же идти по вашему пути, то у трансформаторов тоже нет основных защит потому, что в них тоже могут быть витковые замыкания и КЗ вблизи нейтрали, которые не почувствует МТЗ. И у генераторов тоже нет основных защит, из-за тех же моментов? А эти элементы описаны в гл.3. Странно получается.

            Тем более, что я должен написать в слайде напротив ТО — «не совсем основная защита»?)

          • http://vk.com/id66864002 Александр Ряжских

            Дмитрий, насчет основной защиты — согласен, мне не понравилось слово «весь» в словосочетании «весь двигатель» — оно явно лишнее и в ПУЭ этого слова тоже нет.

            Мои замечания не принимайте близко к сердцу. От витковых замыканий пока нет защит, подобной чувствительностью может обладать только диффзащита с уставкой не выше 2% от номинала, а не минимальной 5% как сейчас. Может быть в скором времени и будет нечто такое адаптивное. Хотя с переменным успехом витковые на ранней стадии хорошо цепляет защита по I2.

            Продолжайте дальше работать над статьями, они написаны просто и понятны молодым релейщикам. Совет: старайтесь только не злоупотреблять терминами, которые могут приводить к дуализму.

          • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

            А, теперь понял о чем вы. Хорошо, постараюсь давать больше пояснений. Спасибо за замечания!

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.