Защита электродвигателей. 
Расчет релейной защиты электроустановок

Защита электродвигателей должна реагировать на внутренние повреждения и опасные ненормальные режимы. В соответствии с требованиями ПУЭ на высоковольтных асинхронных электродвигателях устанавливают релейные защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

• — многофазных замыканий в электродвигателе и на его выводах;
• — однофазных замыканий на землю;
• — токов перегрузки;
• — снижения напряжения.

Выбираются типы защит и определяются их уставки по следующим данным: U_ном = 6 кВ; P_д.ном = 1500 кВт; коэффициент пуска k_п = 5,3; ток трехфазного короткого замыкания в точке К₂ в максимальном режиме.

I_кз = 3648 А; ток замыкания на землю I_з < 10 А. Указанный двигатель подвержен перегрузке и является неответственным, возможен самозапуск двигателя.

Выбор трансформатора тока (ТТ).

Трансформаторы тока для релейной защиты выбираются по нормальному режиму исходя из тока нагрузки защищаемого элемента и его рабочего напряжения. Необходимо выполнение условий:

U_уст? U_н ;

I_раб.max? I_н ,.

Где U_н; I_н — номинальные значения напряжения и тока ТТ;

U_уст — напряжение электроустановки в месте включения ТТ;

I_раб.max — рабочий максимальный ток защищаемого элемента.

Номинальный ток ТТ должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как нагрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей.

В данном случае принимается: I_раб.max = I_д.ном = P_д.ном /(•U_ном•cosц) =.

= 1500/•6•0,8) = 180,63 А, по которому по справочнику выбирается трансформатор тока ТПЛ-10 (400/5) с коэффициентом трансформации: n_т = 400/5 (U_н = 10 кВ; I_н = 400 А). Трансформаторы тока установлены в фазах, А и С. По ПУЭ на неответственных двигателях подверженных перегрузке мощностью менее 2000 кВт применяют однорелейную двухфазную токовую защиту без выдержки времени (отсечку), отстроенную по току от токов самозапуска, и защиту от перегрузки, отстроенную от токов от самозапуска по времени.

Первичный ток срабатывания отсечки отстраивается от пускового тока электродвигателя по выражению:

I_сз.отс = k_н•k_п•I_д.ном ,.

где k_н = 1,8 — для реле серии РТ-80.

I_сз.отс = 1,8•5,3•180,63 = 1732 А.

Ток срабатывания реле:

где коэффициент схемы k_сх = при включении реле на разность токов двух фаз ТТ (рисунок 2).

Коэффициент чувствительности защиты для однорелейной схемы определяется при двухфазном к.з. на выводах (точка К₂) электродвигателя в минимальном режиме между фазами, А и В или В и С, при которых ток в реле в 2 раза меньше, чем при к.з. между фазами, А и С, по выражению:

По ПУЭ требуется обеспечить не менее 2.

Поскольку в нашем случае коэффициент чувствительности получился равным меньше 2, то используется схема с двумя реле, показанная на рисунке 2. Тогда значение полученного коэффициента умножается на v3 и получается:

Ток срабатывания реле от перегрузки равен:

Принимаем реле типа ТР-84/2 с ближайшей стандартной уставкой индукционного элемента = 6 А и выдержкой времени в независимой части характеристики 16 с.

Кратность тока срабатывания отсечки к уставке индуцированного элемента:

Данная кратность необходима для настройки реле РТ-84. Коэффициент чувствительности защиты от перегрузки не определяется, так она не предназначена для действия при коротких замыканиях.

Далее рассчитывается защита электродвигателя от понижения напряжения. Схема защиты приведена на рисунке 3. Напряжение срабатывания защиты принимается в соответствии с ПУЭ равным 0,7•U_н. Учитывая, что вторичное напряжение измерительных трансформаторов напряжения составляет 100 В, напряжение срабатывания защиты составит 70 В. В качестве реле напряжения принимаем реле типа РН-154. Время срабатывания защиты в соответствии с требованиями ПУЭ должно быть на 0,5 с больше выдержки времени основных токовых защит электродвигателя.

Рисунок 3 — Схема защиты электродвигателя от понижения напряжения.