Автоматичне регулювання збудження синхронних машин 4 page

I _вс.ном≥ kI _роб.max

I _вс.ном≥ І _пер/ k _пер

I _вс.ном≤ I _k.min/(10...15)

I _роб.max – номінальний струм ЕД I _д.ном, а струм перевантаження вибирається рівним пусковому струму І _пск електродвигуна.

Захист розчеплювачами автоматичних вимикачів більш досконалий, ніж захист запобіжниками. Даний захист має три функції: 1) захист від КЗ; 2) захист від перевантаження; 3) спад напруги. Для використання електромагнітних максимальних розчеплювачів повинні виконуватись наступні умови:

І _сз.к≥(2,5...3) І _д.ном – двигун з фазним ротором;

І _сз.к≥(1,5...1,8) І _пск – двигун з короткозамкнутим ротором;

І _рд.ном≥ І _д.ном – загальна умова для фазного і короткозамкнутого ротора.

Захист максимального реле струму виконується у виді струмової відсічки. Для цього переважно використовуються електромагнітні первинні реле непрямої дії типу РЕВ-200, РЕВ-570. Параметри реле струмової відсічки:

І _д.ном≥ І _д.ном; І _с.р.≥(1,3...1,5) І _пск

Можна використовувати і вторинні реле через трансформатори струму:

І _с.р= k _зап І _пск/ K_I (9.1)

k _ч≥2,0

Захист від перевантажень. При перевантаженнях з’являються надструми і підвищується температура обмотки електродвигуна. Тому для захисту від перевантажень можна використовувати струмовий захист, який реагує на збільшення струму або температурний захист.

Захист від перевантажень, який виконаний безпосередньо електромагнітним реле, яке вмикає реле струму, встановлено безпосередньо в фазу двигуна або у вторинне коло трансформатора струму і реле часу. Струм спрацювання реле вибирають виходячи з наступних умов: реле не повинно спрацьовувати в нормальному режимі роботи електродвигуна, тобто

І _с.р≥ k _зап І _д.ном/(k _В K_І); (9.2)

реле не повинно спрацьовувати при пусках електродвигуна

І _с.р≤0,75 І _пск/ K_I. (9.3)

Бездіяльність захисту в нормальному пусковому режимі забезпечується витримкою часу, який перевищує час нормального пуску(t ≥3c).

Захист від перевантажень, виконаний безпосередньо електротепловим реле, переважно використовують реле, вбудовані в магнітний пускач.

Щоб використовувати електротеплові реле для захисту електродвигунів від роботи на двох фазах, магнітний пускач містить два теплових реле KST1 і KST2.

Номінальний струм електротеплового реле І _р.ном і номінальний струм його змінного нагрівача І _нг.ном вибирають, виходячи з номінального струму електродвигуна:

І _р.ном≥ І _нг.ном≈ І _д.ном/ K_І,

І _у.ном≥ І _нг.ном≈ І _д.ном/ K_І.

При реле ТВП і ТРН струм може мінятися в межах

І _у.ном=(0,75...1,25) І _н.ном, (9.4)

тому для них І _д.ном/(0,75 K_І)≥ І _нг.ном≥ І _д.ном/1,25 K_І.

Температурний захист використовує вимірювальні перетворювачі нагріву обмоток електродвигуна: температурні реле і терморезистори, які вбудовані в лобову частину обмоток статора і поблизу неї.

Рисунок 9.1 – Захист від обриву фаз

Захист від обриву фази – якщо для електродвигуна, який захищається запобіжниками, виникає необхідність в захисті від обриву фаз, то вона може виконуватись по одній із схем, показаних на рисунку 5.1. В першій схемі – при перегоранні одного із запобіжників F1 - F3 на обмотці (KS1 - KS3) виникає напруга, реле розмикає коло KM і двигун відмикається.

В другій схемі при замиканні струму KT відмикається електродвигун.

В третій схемі – одно реле KV, що реагує на захист нейтралі обмотки статора при обриві фази. U _с.р≈0,3 U _ном; I _c.p≤0,3 I _д.ном.

9.3 Захист і автоматика електродвигунів напругою вище 1000 В

Захист від багатофазних КЗ. Для захисту від багатофазних КЗ використовують плавкі запобіжники, струмові захисти без витримки часу і повздовжні диференційні захисти.

Плавкі запобіжники можуть бути використані при ввімкненнях електродвигунів до мережі.

Струмова відсічка без витримки часу встановлюється на двигунах Р _д<5000 кВт, причому для електродвигунів потужністю Р _д<2000кВт використовують однорелейну з ввімкненням реле на різницю струмів двох фаз.

Диференційний струмовий захист встановлюється на двигунах Р _д≥5000 кВт і більшої потужності.

Первинний струм спрацювання диференційного захисту:

І _с.з= k _зап І _д.ном, (9.5)

де k _зап=1,4...2,0 для захист0у з реле РТМ або РТ-40 і k _зап=0,5...1,0 для захисту з реле РНТ.

Захист від перевантаження і КЗ на землю. РТ-80 і РТ-84 – з роздільними положеннями індукційного і електромагнітного елементів.

t _пск=10...15 с

Рисунок 9.2 – Схема пристрою АПВ електродвигуна
напругою більше 1000 В

Пристрій АПВ і АВР. Пристрій АПВ електродвигуна високої напруги починає роботу при дії мінімального захисту напруги і вимкнення двигуна, одночасно ввімкнення KL1; після відновлення U до (0,8...0,4) U _ном реле KV запускає КТ (ЕВ-225), або (ЕВ-245), яке імпортується контактним КТ1, короткочасно замикає коло обмотки вихідного реле KL2 через

t _В>0,1...0,2 с

t =0,45...0,65 с, бо t =1,0...1,5 c.

KT2 служить для повернення схеми у вихідний стан.

Рисунок 9.3 – Схема пристрою АВР електродвигуна

3 двигуна ввімкнені до джерела живлення вимикачами з пружинно-вантажним приводом. Любий з трьох двигунів може бути робочим або резервним, це встановлюється ключем SA1. Р– резерв; М – місцеве управління; Д – дистанційне.

Ключ SA2 служить для дистанційного управління і зупинки двигуна, а кнопочні вимикачі SB1 і SB2 – для місцевого управління.

Реле КСС здійснює пуск ЕД при дії АВР. Робочий двигун, дистанційне і місцеве управління, резервний SA1 в схемі робочого двигуна знаходиться в положенні Д; ключ SA2 – в нейтральному положенні (після ввімкнення). При цьому замкнуті контакти SA1.2, SA1.4, SA2.3. в схемі резервний електродвигун ключ SA1 знаходиться в положенні Р, а ключ SA2 – в нейтральному положенні (після відмикання). Замкнутими є контакти SA1.3 і SA1.4. як і в тій, так і в другій схемі всі реле не збудженні.

В загальних колах УАВР збуджено реле КВ заборони автоматики, які забезпечують кратність дії УАВР. Його контактом КВ підготовлюється обмотка реле ввімкнення резерву КСС. При аварійному вимкненні електродвигуна в колах управління замикається коло невідповідності, утворене контактом SA2.3 ключа SA2 і допоміжним контактом Q1.5 в коло обмотки реле KQT1. Реле спрацьовує і контактом KQT1.1 розмикає коло автоматичного пуску електродвигуна, а контакт KQT1.2 замикає коло аварійної сигналізації. В загальних колах схеми УАВР реле контактом KQT1.3 розмикає коло обмотки реле блокування КВ і контактом KQT1.4 замикає коло обмотки реле ввімкнення резервного КСС. Реле спрацьовує і замикає контакти КСС в колах управління всіх електродвигунів. Але при цьому замкнутим залишає тільки коло обмотки реле KL1 в схемі резервного двигуна (контакт SA1.3 ключа SA1 і контакт реле KCC1 KQT1.1), яке після спрацювання самоутримується контактом KL1.1 і подає (контакт KL1.2) напругу на двигун М, який заводить пружина приводу.

Після закінчення заведення пружини кінцевий вимикач Q1.4 вимикає ЕДМ, допоміжний контакт готовності приводу Q1.6 замикає коло ЕМ ввімкнення YAC і вмикає резервний двигун ввімкнення. При цьому самоутримання реле KL1 припиняється (розмикаються контакти Q1.1). Проміжне реле KL2 діє у випадку дистанційного вимкнення ЕД.

Всі електродвигуни мають захист від перевантажень, виконаний на змінному струмі (реле струму з залежною характеристикою, контакт КТ якого і вказівне реле КН показані на рисунку 5.3). Захист від КЗ і від падінь напруги виконується з допомогою реле прямої дії, які вбудовані в приводі.

10 АВТОМАТИЧНЕ ВВІМКНЕННЯ РЕЗЕРВУ ЖИВЛЕННЯ

10.1 Вимоги до пристроїв АВР

В системах електропостачання при наявності двох (і більше) джерел живлення часто краще працювати за розімкнутою схемою. При цьому всі джерела ввімкнуті, але не зв’язані між собою; кожен із них забезпечує живлення окремих споживачів. Це дозволяє зменшити струм КЗ, спростити релейний захист, створити необхідний режим по напрузі, зменшити втрати електричної енергії. Електропостачання споживачів, які втратили живлення, можна відновити автоматично ввімкнувши до другого джерела живлення за допомогою пристроїв автоматичного ввімкнення резерву (ПАВР).

Вимоги до схем ПАВР:

– знаходитися в системі в постійній готовності до дії і спрацювання в разі припиненні живлення споживачів з будь-якої причини і при наявності напруги на другому, резервному джерелі живлення;

– мати мінімальний можливий час спрацювання t_{АВР 1}. Це необхідно для скорочення тривалості перерви живлення і забезпечення самозапуску електродвигунів;

– володіти однократністю дії, що необхідно для попередження багатократного ввімкнення резервного джерела на стійке КЗ;

– забезпечити разом з захистом вимкнення резервного джерела живлення і його споживачів від пошкодженої резервної секції шин, тим самим зберегти їх нормальну роботу. Для цього використовуються прискорення захисту після АВР;

– недопускати небезпечні несинхронні ввімкнення синхронних двигунів і перевантаження обладнання.

U _c.p.1=0,25..0,4(U _ном/ K_U) (10.1)

U _c.p.2=0,65..0,7(U _ном/ K_U) (10.2)

10.2 Способи пуску і розрахунок параметрів ПАВР

Пристрій АВР (рисунок 10.1) перш за все повинен вимикати вимикач, наприклад Q 2, якщо він залишається ввімкненим при зникненні напруги на шинах. Для цих цілей в схему АВР вводять пусковий орган, в якому переважно використовують мінімальне реле напруги. Пусковий орган не повинен спрацьовувати при понижених напругах на шинах секції І до U _ост.к, які були спричиненні короткими замиканнями в точках K ₁- K ₃, або до U _ост.сз, обумовлених само- запуском електродвигуна, тобто:

U _c.p.1= U _ост.к/(k _зап K_U) (10.3)

U _c.p.2= U _ост.сз/(k _в k _зап K_U) (10.4)

де k _в=1,25 – коефіцієнт повернення мінімального реле;

k _зап=1,2..1,3.

Приймається менше значення напруги спрацювання.

І _с.р= І _{роб min}/(k _зап K_I) (10.5)

де k _зап=1,5.

При зникненні напруги на шинах мінімального реле напруги може подіяти з затримкою, яка досягає t _с.р=1 с і більше, за рахунок енергії, яку запасли електродвигуни і синхронні компенсатори. Тому в якості пускового органу краще використовувати реле зниження частоти, час затримки якого не перевищує t _с.р=0,1..0,2 с.

Дія АВР має зміст при наявності напруги на резервному джерелі живлення. Тому в пусковий орган вмикають максимальне реле напруги, яке контролює наявність напруги на шинах ІІ.

U _с.р2= І _{роб min}/(k _в k _зап K_U) (10.6)

де k _в=0,8 – коефіцієнт повернення максимального реле;

k _зап=1,1..1,2 – коефіцієнт запасу.

Рисунок 10.1 – Схема кола з пристроями АВР на секційному вимикачі

Пристрої АВР, які діють з мінімальною витримкою часу, повинні бути налаштовані по часу від дії захисту, який вимикає пошкодження в точках K ₄– K ₆, при яких кінцева напруга понижується до значення, яке менше спрацювання мінімального реле напруги пускового органу, тобто за умови:

t _АВР1= t _{с.з max}+Δ t. (10.7)

Вимоги однократності дії АВР задовольняються, якщо прийняти тривалість дії на ввімкнення вимикача резервного джерела:

t _АВР2= t _в.в+ t _зап, (10.8)

де t _в.в – час ввімкнення вимикача;

t _зап – 0,3..0,5 с.

Вимикач, який вмикається від ПАВР, повинен мати захист, що діє з прискоренням після АВР. У випадку якщо при дії ПАВР резервне джерело живлення перевантажується і не забезпечує самозапуск електродвигунів, то треба вимкнути частину навантаження, наприклад, із мінімальним захистом напруги.

10.3 Схеми пристроїв автоматичного ввімкнення резерву

Пристрої АВР на змінному оперативному струмі переважно використовуються в установках з вимикачами, в обладнанні з вантажними або пружинними приводами. На рисунку 10.2, а показана підстанція, яка отримує живлення від робочого джерела живлення. Вимикач Q 1 ввімкнений, а вимикач Q 2 резервного джерела вимкнений. В якості пускового органу ПАВР використано вторинне реле напруги KVT прямої дії типу РНВ (рисунок 10.2, б), воно спрацьовує при зникненні напруги на шинах підстанції і вимикає вимикач Q 1 з заданою витримкою часу. При цьому допоміжний контакт вимикача Q 1.1 замикає коло електромагніту ввімкнення YAC 2 вимикача Q 2, який вмикає лише при наявності напруги від резервного джерела живлення, – електромагніт примикається до TV 2 (рисунок 10.2, в).

Пристрої АВР на постійному оперативному струмі використовуються в установках, які мають вимикачі з електромагнітним приводом, електромагніти вимкнення і тим більше електромагніти, ввімкнення яких споживають порівняно великі потужності. При цьому, як схеми релейного захисту, так і схеми автоматики виконують на постійному або випрямленому оперативному струмі з використанням блоків живлення і потужних випрямлячів (рисунок 10.3).

Рисунок 10.2 – Схеми кола і пристроїв АВР вимикачів з пружинними або вантажними приводами

Рисунок 10.3 – Схема пристроїв АВР вимикачів з електромагнітним приводом

11 АВТОМАТИЧНЕ ПОВТОРНЕ ВВІМКНЕННЯ

11.1 Схеми пристроїв автоматичного повторного ввімкнення

Механічні АПВ вантажних і пружинних приводів тиску ПГ-10; ПГМ-10; УПГ-51 не вимагають оперативного струму; застосовуються реле прямої дії.

Недоліки – відсутність витримки часу.

11.2 Пристрої АПВ на змінному оперативному струмі.

В залежності від того, з якими деталями чи вузлами приводу зв’язані ці контакти, їх можна поділити на три групи:

1) зв’язана з механізмом натягу вмикаючої пружини і перемикається при зміні стану пружини і контакти замикаються тільки в момент їх повного натягу; інші в зворотному напрямку Q4, Q6.

2) зв’язана з валом приводу і перемикається при зміні положення вимикача по любій причині. Ці контакти використовуються як в колах управління, так і колах сигналізації. Q1, Q2, Q3.

3) аварійний доповнений контакт, який замикається при ввімкненні вимикача, залишається замкнутим при дії релейного захисту і розмикається тільки при оперативному вимкненні вимикача. Q5.

11.3 Пристрої АПВ на випрямленому оперативному струмі.

В пристроях АПВ використовують комплектні реле РПВ-358, в які входять:

– реле часу KT, які створюють витримку часу t_АПВ1 від моменту пуску АПВ до замикання кола контактора ввімкнення вимикача; проміжне реле KL1 з двома обмотками – обмоткою струму KL1.1 і напруги KL1.2; реле при спрацюванні замикає коло ввімкнення вимикача;

– конденсатора С1, в результаті розряду якого спрацьовує KL1 і забезпечується однократність дії ПАПВ;

– резистора R1, який забезпечує термічну стійкість реле часу; R2, який зменшує швидкість заряду конденсора С1; R3 – розряджає конденсатор С1 при спрацюванні пристроїв захисту, після дії яких не повинно проходити АПВ, і при вимкненні вимикача ключем SA (заборона АПВ).

– діод VD, який перешкоджає розряду конденсатора С1 при понижені напруги на блоці живлення і заряду (KGV) внаслідок близьких КЗ.

Для живлення електромагніту вимкнення YAT вимикача використовують попередньо заряджений конденсатор С2 блоку живлення і заряду UGV; KL2 для розподілу оперативних кіл електромагніту вимкнення і реле РПВ-358. Електромагніт вимкнення YAC вимикача одержує живлення від трансформатора власних потреб через випрямляч VS.

Принцип роботи. При вимкненні вимикача з будь-якої причини внаслідок замикання його доповненого контакту Q.1 спрацьовує реле положення вимикача KQT і замикає свій контакт KQT.1 в колі пуску АПВ. Якщо вимкнення виникло не від ключа управління SA, то він залишається в положенні „ввімкнено”, а його контакт SA.1 замкнутий. Таким чином фіксується невідповідність положення ключа управління і вимикача, яке необхідне для пуску реле часу KT. Його контакт KT.1 розмикається без витримки часу, вмикає резистор, забезпечуючи термічну стійкість реле, а контакт KT.2 з заданою витримкою часу під’єднює обмотку KL1.2 проміжного реле до конденсатора С1. Внаслідок розряду конденсатора реле KL1 спрацьовує і замикає контакт KL1.1 в колі контактора ввімкнення вимикача, в яке ввімкнена послідовна обмотка KL1.1 реле. Вона утримує реле KL1 в збудженому стані до повного ввімкнення вимикача. При успішному АПВ вимикач залишається у ввімкненому стані. Дія пристрою АПВ фіксується вказівним реле KH.

Схема готова до нового пуску після заряду конденсатора С1. Час заряду приймається t_АПВ2=20 с. При цьому забезпечується однократність дії пристрою АПВ, так як конденсатор заряджається тільки при ввімкненому вимикачі. Ввімкнення вимикача при неуспішному АПВ не проходить.

В схему пристрою АПВ ввімкнено двообмоткове реле блокування з сповільненим повтором t_в.р.=0,3..0,4 с. Сповільнення досягається закорочуванням послідовної обмотки KBS.2 реле його замикаючим контактом KBS.3. Реле застосовується для запобігання багаторазових ввімкнень вимикача при пошкодженнях в оперативних колах, наприклад, при зварюванні контакту KL1.1. В таких випадках при першій дії на відмикання реле KBS спрацьовує і стримується контактом KBS.1 в колі обмотки KBS.1, а його контакт KBS.2 розмикає коло контактора KM електромагніта ввімкнення YAC вимикача.

Рисунок 11.1 – Схема пристрою АПВ на випрямленому оперативному струмі з використанням реле типу РВ-358