Меню Рубрики

Установка защиты от перегрузки

Устройство и работа аппаратов защиты от перегрузки

Согласно ПУЭ и ПБ для асинхронных электродвигателей напряжением до 1000 В требуется защита от перегрузки. Она должна устанавливаться в случаях, когда возможна перегрузка по технологическим причинам, а также, когда при особо тяжелых условиях пуска или самозапуска необходимо ограничить длительность пускового периода при пониженном напряжении. Допускается применять рассматриваемую защиту и при работе оборудования без постоянного обслуживающего персонала.

Наиболее часто для создания защиты от перегрузки используется тепловое реле. Чувствительным органом реле являются специальные элементы, которые под воздействием тепла, выделяющегося при протекании через реле тока защищаемого электродвигателя, изменяют свои физические свойства или конфигурацию. Такими элементами могут быть легкоплавкие сплавы или биметаллические пластины.

В тепловых реле первого типа с легкоплавкими сплавами используется сплав Вуда. В холодном состоянии он тверд и не позволяет механизму контактов реле изменить свое положение. При перегрузке электродвигателя ток увеличивается, температура сплава повышается и при определенном ее значении он расплавляется. Заведенный пружиной механизм освобождается и контакты реле размыкаются.

Биметаллическая пластинка – пластина, изготовленная из биметалла или из механически соединённых кусков двух различных металлов. Как правило, используется как основная часть термомеханического датчика. При нормальной температуре (между 0 и 20 °С) полоски имеют одинаковую длину, а при её повышении пластинка 1 (рис. 8) изгибается кверху и при определённом положении освобождает рычаг 2, который под воздействием пружины 3 поворачивается и размыкает контакты 4 и 5. Очевидно, что чем больше нагрев пластины, тем больше и быстрее она изогнется и тем быстрее сработает тепловое реле.

Ток защищаемого электродвигателя в тепловом реле проходит непосредственно через биметаллическую пластинку (прямой нагрев), через нагревательный элемент 6 (косвенный нагрев) или комбинацию, т.е. через биметаллический элемент и нагреватель. Величина тока срабатывания может быть изменена путем смены биметаллической пластины или нагревательного элемента (нихромовое сопротивление) на другие, имеющие разную форму и сечение.

В некоторых типах теплового реле предусматривается регулятор, позволяющий в довольно широких пределах плавно изменять величину тока и время срабатывания. Например, при изгибании регулировочным винтом (на рис. 8 не показан) скобы 7 изменится относительное положение биметаллической пластинки и рычага, а следовательно, и ток срабатывания.
Рис. 8. Схема устройства теплового реле

Возврат реле в исходное положение после срабатывания может происходить автоматически или при нажатии кнопки возврата 8.

Для уменьшения влияния колебания температуры окружающей среды может быть применена температурная компенсация. Компенсатор представляет собой биметаллическую полоску, соединяющую основной биметаллический элемент с основанием реле. Коэффициенты линейного расширения и взаиморасположение обоих металлов подбирается таким образом, что при изменении температуры окружающей среды они изгибаются в разные стороны и величина тока срабатывания не изменяется.

Для того чтобы тепловое реле срабатывало точно, необходимо совпадение тепловых характеристик электродвигателя и реле, т.е. равенство их постоянных нагрева и охлаждения. Добиться этого практически очень сложно по ряду причин: нагрев различных частей неодинаков, постоянные времени нагрева и охлаждения электродвигателей различны и меняются при различных нагрузках и режимах работы. Кроме того, следует учитывать, что в конкретных условиях эксплуатации электродвигатель и тепловое реле размещаются в местах с разной температурой окружающей среды. Поэтому добиться хорошей защиты от перегрузки с помощью тепловых реле затруднительно. Удовлетворительные результаты можно получить лишь для электродвигателей, работающих в продолжительном режиме работы.

Защита температурными устройствами принципиально является более совершенной. Она позволяет осуществить защиту электродвигателя, работающего в продолжительном и любом из прерывистых режимов.

Реагирующий орган защитного устройства контролирует непосредственно степень нагрева обмоток электродвигателя, а также железа статора, корпуса подшипников, располагаясь непосредственно в защищаемом элементе. При превышении температуры контролируемой области предельного значения защита срабатывает и ее контакты воздействуют на цепь отключения электродвигателя или сигнализации. В реагирующем органе применяются биметаллические пластинки или полупроводниковые элементы – термисторы, позисторы.

Рис. 9. Термистор ТР-33 Например, в аппаратуре АТВ-229 в качестве термодатчика используется термистор ТР-33 (рис. 9), который состоит из рабочего тела 1 с контактными колпачками 2, выводов 3, защитного металлического чехла 4 и стеклянного изолятора 5. Аппаратура позволяет изменять температуру срабатывания в пределах 70÷120 °С через каждые 10 °С. Погрешность по температуре срабатывания не превышает 5 °С.

Тепловое реле TPT-121 (рис. 10) имеет нагревательный элемент 19 и биметаллические пластины 2 U-образной формы, посаженные на ось 4, находящуюся на скобе 3. Правый конец пластины 2 соединён с цилиндрической пружиной 5, другой конец которой опирается на изоляционную колодку 12, несущую на себе подвижный контактный мостик 16 с серебряными контактами 15. Левый конец биметаллической пластины соединен с механизмом уставки, состоящим из ролика 7, поводка 8, эксцентрика 9, пружины 10 и зубчатого сектора 11 уставки. Механизм уставки позволяет регулировать ток срабатывания путем предварительного изменения изгиба биметаллической пластины.

Рис. 10. Тепловое реле ТРТ-121

При токах срабатывания биметаллическая пластина поворачивает изоляционную колодку 12 вокруг оси 14 и отключает размыкающий контакт реле.

Читайте также:  Установка пластикового балкона самому

Возврат реле в исходное положение происходит автоматически в течении не более 3 мин, а при нажатии кнопки 13 ручного возврата – в течении не более 1 мин. При температуре окружающей среды + 40 °С.

Реле не имеет температурной компенсации и ток уставки реле изменяется примерно на 3,5 % на каждые ± 10° С изменения окружающей среды.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Защита электродвигателей от перегрузки

Перегрузка электродвигателей возникает

· при затянувшемся пуске и самозапуске,

· при перегрузке приводимых механизмов,

· при понижении напряжения на выводах двигателя.

Для электродвигателя опасны только устойчивые перегрузки. Сверхтоки, обусловленные пуском или самозапуском электродвигателя, кратковременны и самоликвидируются при достижении нормальной частоты вращения.

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) Iном. Эта перегрузка носит устойчивый характер. Также устойчивый характер носят сверхтоки, обусловленные механическими повреждениями электродвигателя или вращаемого им механизма и перегрузкой самого механизма. Основной опасностью сверхтоков является сопровождающее их повышение температуры отдельных частей, и в первую очередь, обмоток. Повышение температуры ускоряет износ изоляции обмоток и снижает срок службы двигателя. Перегрузочная способность электродвигателя определяется характеристикой зависимости между сверхтоком и допускаемым временем его прохождения:

, (20.5)

где t – допустимая длительность перегрузки, с;

А – коэффициент, зависящий от типа изоляции электродвигателя, а также периодичности и характера сверхтоков; для обычных двигателей А = 150-250;

К – кратность сверхтока, т. е. отношение тока электродвигателя Iдк Iном.

Вид перегрузочной характеристики при постоянной времени нагрева T = 300 с представлен на рис. 20.2.

При решении вопроса об установке РЗ от перегрузки и характере ее действия руководствуются условиями работы электродвигателя, имея в виду возможность устойчивой перегрузки его приводного механизма:

а. На электродвигателях механизмов, не подверженных технологическим перегрузкам (например, электродвигателях циркуляционных, питательных насосов и т. п.) и не имеющих тяжелых условий пуска или самозапуска, РЗ от перегрузки может не устанавливаться. Однако, ее установка целесообразна на двигателях объектов, не имеющих постоянного обслуживающего персонала, учитывая опасность перегрузки двигателя при пониженном напряжении питания или неполнофазном режиме;

Рис. 20.2. Характеристика зависимости допустимой длительности перегрузки от кратности тока перегрузки

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

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 останова электродвигателя;

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

д. На электродвигателях механизмов, которые могут иметь как перегрузку, устраняемую при работе механизма, так и перегрузку, устранение которой невозможно без останова механизма, целесообразно предусматривать действие РЗ от сверхтоков с меньшей выдержкой времени на отключение электродвигателя; в тех случаях, когда ответственные электродвигатели собственных нужд электростанций находятся под постоянным наблюдением дежурного персонала, защиту их от перегрузки можно выполнить с действием на сигнал.

Защита электродвигателей, подверженных технологическойперегрузке, 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 РЗ от сверхтоков являлась бы такая, которая проходила несколько ниже перегрузочной характеристики (пунктирная кривая на рис. 20.2).

20.4. Защита от перегрузки с тепловым реле. Лучше других могут обеспечить характеристику, приближающуюся к перегрузочной характеристике электродвигателя, тепловые реле, которые реагируют на количество тепла Q, выделенного в сопротивлении его нагревательного элемента. Тепловые реле выполняются на принципе использования различия в коэффициенте линейного расширения различных металлов под влиянием нагревания. Основой такого теплового реле является биметаллическая пластина состоящая из спаянных по всей поверхности металлов а и б с сильно различающимися коэффициентами линейного расширения. При нагревании пластина прогибается в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения и замыкает контакты реле.

Нагревание пластины осуществляется нагревательным элементом при прохождении по нему тока.

Тепловые реле сложны в обслуживании и наладке, имеют различные характеристики отдельных экземпляров реле, часто не соответствуют тепловым характеристикам электродвигателей и имеют зависимость от температуры окружающей среды, что приводит к нарушению соответствия тепловых характеристик реле и электродвигателя. Поэтому тепловые реле применяются в редких случаях, обычно в магнитных пускателях и автоматах 0,4 кВ.

20.5. Защита от перегрузки с токовыми реле. Для защиты электродвигателей от перегрузки обычно применяются МТЗ с использованием реле с ограниченно зависимыми характеристиками типа РТ-80 или МТЗ с независимыми токовыми реле и реле времени.

Читайте также:  Установка газа на волгу с инжектором

Преимуществами МТЗ по сравнению с тепловыми являются более простая их эксплуатация и более легкий подбор и регулировка характеристик РЗ. Однако, МТЗ не позволяют использовать перегрузочные возможности электродвигателей из-за недостаточного времени действия их при малых кратностях тока.

МТЗ с независимой выдержкой времени в однорелейном исполнении обычно применяется на всех асинхронных электродвигателях собственных нужд электростанций, а на промышленных предприятиях — для всех синхронных (когда она совмещена с РЗ от асинхронного режима) и асинхронных электродвигателей, являющихся приводами ответственных механизмов, а также для неответственных асинхронных электродвигателей с временем пуска более 12…13 с.

Релейная защита от перегрузки с зависимой выдержкой времени лучше согласовываются с тепловой характеристикой двигателя, однако, и они недостаточно используют перегрузочную способность двигателей в области малых токов.

Защита от перегрузки с зависимой характеристикой выдержки времени может быть выполнена на реле типа РТ-80 или цифровом реле.

Ток срабатывания защиты от перегрузки устанавливается из условия отстройки от Iномэлектродвигателя:

(20.6)

где котс – коэффициент отстройки, принимается равным 1,05.

Время действия МТЗ от перегрузки t3Пдолжно быть таким, чтобы оно было больше времени пуска электродвигателя tпуск, а у электродвигателей, участвующих в самозапуске, больше времени самозапуска.

Время пуска асинхронных электродвигателей обычно составляет 8…15 с. Поэтому характеристика реле с зависимой характеристикой должна иметь при пусковом токе время, не меньшее 12…15 с. На РЗ от перегрузки с независимой характеристикой выдержка времени принимается 14…20 с.

20.6. Защита от перегрузки с тепловой характеристикой выдержки времени на цифровом реле. В цифровое реле защиты двигателя, например, типа MiCOM Р220 заложена тепловая модель двигателя из составляющих прямой и обратной последовательности тока, потребляемого двигателем таким образом, чтобы учесть тепловое воздействие тока в статоре и роторе. Составляющая обратной последовательности токов, протекающих в статоре, наводит в роторе токи значительной амплитуды, которые создают существенное повышение температуры в обмотке ротора. Результатом сложения, проведенного MiCOM Р220 является эквивалентный тепловой ток Iэкв, отображающий повышение температуры, вызванное током двигателя. Ток Iэкввычисляется в соответствии с зависимостью:

(20.7)

Кэ– коэффициент усиление влияния тока обратной последовательности учитывает повышенное воздействие тока обратной последовательности по сравнению с прямой последовательности на нагрев двигателя. При отсутствии необходимых данных принимается равным 4 — для отечественных двигателей и 6 – для зарубежных.

Дополнительные функции реле MiCOM P220, связанные с тепловой перегрузкой двигателяследующие.

· Запрет отключения от тепловой перегрузки при пуске двигателя.

· Cигнализация тепловой перегрузки.

Заклинивание ротора двигателя может произойти при пуске двигателя или в процессе его работы.

Функция заклинивание ротора при работающем двигателе вводится автоматически при его успешном развороте после истечения заданной выдержки времени.

В цифровых реле Sepam 2000 защита двигателя от затяжного пуска и заклинивания ротора выполнена иначе. Первая защита срабатывает и отключает двигатель, если ток двигателя от начала процесса пуска превышает значение 3Iном в течение заданного времени t1 = 2tпуска. Начало пуска обнаруживается в момент увеличения потребляемого тока от 0 до значения 5% номинального тока. Вторая защита срабатывает, если пуск завершен, двигатель работает нормально, и в установившемся режиме неожиданно ток двигателя достигает значения более 3Iном и держится в течение заданного времени t2 = 3-4с.

Несимметрия. Защита двигателя от перегрузки токами обратной последовательности защищает двигатель от подачи напряжения с обратным чередованием фаз, от обрыва фазы, от работы при длительной несимметрии напряжений.

При подаче на двигатель напряжения с обратным чередованием фаз двигатель начинает вращаться в обратную сторону, приводимый в действие механизм может быть заклинен или вращаться с моментом сопротивления, отличающимся от момента прямого вращения. Таким образом, величина тока обратной последовательности двигателя может колебаться в широких пределах. При обрыве фазы двигатель уменьшает вращающий момент в 2 раза и для компенсации у него в 1,5. 2 раза увеличивается ток.

При несимметрии питающих напряжений ток обратной последовательности может иметь различную величину до самых малых значений. Появление тока обратной последовательности более всего влияет на нагрев ротора двигателя, где он наводит токи двойной частоты. Таким образом, целесообразно иметь защиту по I2, которая отключала бы двигатель для предотвращения его перегрева.

Ступень Iобр> с независимой выдержкой времени. Ток срабатывания принимается равным (0,2…0,25)Iномдвигателя. Выдержка времени должна обеспечить отключение несимметричных коротких замыканий в прилегающей сети, для чего она должна быть на ступень больше, чем защита питающего трансформатора:

(20.8)

Ступень Iобр>>сзависимой характеристикой выдержки времениможет быть использована для повышения чувствительности защиты, если известны реальные тепловые характеристики двигателя по току обратной последовательности.

Потеря нагрузки. Функция позволяет обнаружить расцепление двигателя с приводимым им в движение механизмом вследствие обрыва муфты, ленты транспортера, выпуск воды из насоса и т.д. по уменьшению рабочего тока двигателя.

Читайте также:  Установка елок во дворе

Уставка минимального тока:

где Iхх– ток холостого хода двигателя с механизмом определяется при испытаниях.

Выдержка времени минимального тока двигателя tI

источник

ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Е) Токовая защита с пуском по напряжению

Принцип действия и схема защиты аналогичны подобной же защите генераторов. Так же как и на генераторах (см. § 15-5, б), эта защита может выполняться с пуском от трех реле минимального напряжения или с комбинированным пуском от реле Н2 и реле, реагирующего на понижение напряжения сети Н. Последняя схема как более чувствитель­ная рекомендуется к приме­нению и показана на рис. 16-16. Защита с пуском по напряжению не действует при перегрузках, в связи с этим отпадает необходимость в отстройке токовых реле защиты Т от аварийных на­грузок, что и позволяет по­лучить большую, чем у про­стой максимальной защиты, чувствительность.

Для улучшения чувстви­тельности пуска по напря­жению цепи напряжения за­щиты обычно питаются от трансформатора напряжения, установленного с той стороны трансформатора, где должна дей­ствовать рассматриваемая защита. Уставки защиты выбираются согласно формулам (15-21) — (15-22). Пуск по напряжению повы­шает чувствительность защит от междуфазных к. з., применяется как на повышающих, так и на понижающих трансформаторах.

а) Защита от перегрузки трансформаторов

На трансформаторах, находящихся под на­блюдением персонала, защита от перегрузки выпол­няется действующей на сигнал посредством токового реле 3, показанного в схеме на рис. 16 5. Токовое реле 3 устанавливается в одной фазе, поскольку перегрузка трансформатора возникает одновременно во всех трех фазах. Чтобы избежать излишних сигналов при коротких замыканиях и кратковременных перегруз­ках, предусматривается реле времени, обмотки которого должны быть рассчитаны на длительное прохождение тока (на схеме на рис. 16-5 не показано).

Ток срабатывания выбирается из условия возврата токового реле при номинальном токе трансформатора:

Время действия перегрузочной защиты выбирается на ступень больше времени максимальной защиты трансформатора:

На подстанциях без дежурного персо­нала защита от перегрузок выполняется трехступенчатой. Первая ступень работает при малых перегрузках и действует на сигнал, передаваемый с помощью телемеханики на дежурный пункт. Выдержка времени t1 = tмакс.защ. + ∆t. Вторая ступень действует при больших перегрузках, когда требуется быстрая разгрузка. Эта ступень действует на отключение части потреби­телей, разгружая трансформатор до допустимого значения. Вы­держка времени второй ступени t2 tдоп, где tдоп— допустимое время перегрузки, определяемое перегрузочной характеристикой трансформатора. Вторую ступень желательно выполнять с зави­симой от тока характеристикой, соответствующей перегрузочной характеристике трансформатора.

Третья ступень — страховочная, она действует на отключение трансформатора, если по каким-либо причинам вторая ступень не осуществит разгрузки. Выдержка времени t3 = (t2 + ∆t)

Необходимость установки защиты от перегрузки той или иной обмотки автотрансформатора определяется на основе анализа токораспределения при различных режимах его работы. Так, например, при перегрузке обмотки низшего напряжения в режиме, когда сторона среднего напряжения отключена, ток на стороне высшего напряжения может быть меньше номинального, так как мощность обмотки низшего напряжения равна Sрасч и меньше Sпрох, по которой определяется Iном на стороне высшего напряже­ния. Отсюда следует, что на обмотке низшего напряжения всех автотрансформаторов необходимо устанавливать защиту от перегрузки.

Рассматривая токораспределение на понижающем автотрансфор­маторе, имеющем питание со стороны высшего напряжения (рис. 16-17, б), можно сделать вывод, что при перегрузке обмотки высшего напряжения токи в обмотках сред- него и низшего напряжения могут быть ниже номинального. Следовательно, на автотрансформаторах, имеющих питание на стороне высшего напряжения, необходимо устанавливать защиту, реагирующую на перегрузку этой стороны. Указанная защита будет также защищать и общую обмотку автотрансформатора, так как перегрузка этой обмотки будет сопровождаться перегруз­кой обмотки высшего напряжения.

При работе автотрансформаторов в режиме передачи энергии со стороны высшего и среднего напряже­ния на сторону низшего напряжения в общей обмотке проходит ток Iобщ = IВ + Iс (рис. 16-17, в).

В этих условиях общая обмотка может перегружаться при отсутствии перегрузки в двух других обмотках автотрансфор­матора.

На автотрансформаторах, работающих в указанном режиме, необходимо устанавливать защиту от перегрузки на нулевых вы­водах общей обмотки. Такая же защита должна предусматри­ваться на автотрансформаторах, в которых энергия передается со стороны среднего напряжения одновременно на высшее и низ­шее напряжение.

Более полный анализ перегрузки обмоток автотрансформатора приводится в [Л. 5, 6]. В соответствии с этим анализом на пони­жающих автотрансформаторах при питании со стороны высшего напряжения защита от перегрузки должна устанавливаться на сторонах высшего и низшего напряжения.

На тех же автотрансформаторах, имеющих питание и со сто­роны обмотки среднего напряжения, защита ставится и на нуле­вых выводах.

На повышающих автотрансформаторах защита устанавливается на всех трех обмотках.

Дата добавления: 2014-12-23 ; Просмотров: 3081 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник