Дуговая защита шин

Для защиты шин в комплектных распределительных устройствах применяют ЗДЗ – защиту от дуговых замыканий.

Комплектные распредустройства (КРУ) 6, 10, 35 кВ являются распространенными элементами электрических станций и подстанций. При возникновении КЗ внутри этих устройств, время отключения должно быть не более 1 секунды. Это связано с их небольшими размерами и компактным расположением.

Опасность дуги в КРУ (6, 10, 35 кВ)

При возникновении короткого замыкания, сопровождающегося электродугой, в считанные доли секунды резко возрастает температура, повреждая стенки ячейки и переходя в соседние.

Если вовремя не принимаются меры, то необратимо выходят из строя целые секции КРУ с глубокими повреждениями механического и термического характера. В электроустановках возникают очаги возгорания.

Буквально за мгновения ячейка, в которой создалось короткое замыкание с электродугой, выгорает дотла и не подлежит ремонту.

Принцип защитного действия реле основан на распознавании специальным датчиком вспышки электрической дуги и передаче информации исполнительным элементам, которые отключают выключатели ячеек.

Появление дуги вызывает изменение параметров: яркости света, характеристик в цепи (тока, напряжения, сопротивления), давления и температуры.

Чтобы замыкания не перешли на другие ячейки КРУ, предусмотрено полное отключение оборудования.

Дуговая защита КРУ срабатывает гораздо быстрее и эффективнее максимальной токовой защиты (МТЗ).

Типы защит от дуговых замыканий

Механическая:

клапанная или мембранная – реагирует на давление воздуха, повышающееся при появлении дуги (недостаточная чувствительность при малых токах КЗ (дуга обладает сопротивлением, поэтому ток КЗ уменьшается))

Электронная:

фототиристорная – реагирует на вспышку от дуги (могут быть ложные срабатывания при попадании прямых солнечных лучей или ламп освещения, чувствительны к электромагнитным помехам на ПС)

Волоконно-оптическая: наиболее современная и качественная.

Волоконно-оптические датчики (ВОД) размещают в отсеках ввода, выкатного элемента, в кабельном отсеке. Волоконно-оптическая линия связи служит передающим звеном при срабатывании датчика на вспышку дуги. Микропроцессорный терминал, получив сигнал от датчика и сигнал от пуска МТЗ (для надежного действия ЗДЗ), подает команду на отключение выключателей для устранения короткого замыкания.

5. Защиты двигателей

Признак того, что с двигателем происходит что-то неладное — значительное повышение температуры корпуса. Причины перегрева:

• выход за пределы параметров питающего напряжения;

• неправильное подключение схемы питания;

• электрическая неисправность двигателя;

• механическая неисправность двигателя;

• перегрузка электродвигателя со стороны нагрузки;

• несоответствие условий окружающей среды.

Защита от перегрузок

Согласно ПУЭ, данный вид защиты должен быть предусмотрен для электродвигателей:

• подверженных перегрузке по технологическим причинам;

• с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска (длительность прямого пуска непосредственно от сети 20 с и более);

• перегрузка которых возможна при чрезмерном увеличении длительности пускового периода вследствие понижения напряжения в сети.

Выдержка времени должна быть отстроена от длительности пуска электродвигателя в нормальных условиях и при самозапуске, после действия АВР и АПВ. Выдержка времени защиты от перегрузки СД, во избежание излишних срабатываний при длительной форсировке возбуждения, должна быть близкой к наибольшей допустимой по тепловой характеристике электродвигателя.

На электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, защиту, как правило, следует выполнять с действием на сигнал и автоматическую разгрузку механизма. Действие защиты на отключение электродвигателя допускается для:

• механизмов, у которых отсутствует возможность своевременной разгрузки без останова, или работающих без постоянного дежурства персонала;

• механизмов с тяжелыми условиями пуска или самозапуска. На электродвигателях, имеющих принудительную вентиляцию, следует устанавливать защиту, действующую на сигнал и отключение электродвигателя при повышении температуры или прекращении действия вентиляции.

Типичная пусковая характеристика асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

В случае, если номинальный ток двигателя 𝐼_номАД, А, не приведен в паспортных данных, его определяют по формуле:

где 𝑃_ном – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

𝑈_ном – номинальное линейное действующее напряжение двигателя, кВ;

𝜂 – номинальный коэффициент полезного действия (кпд) электродвигателя;

𝑐𝑜𝑠𝜑 – номинальный коэффициент мощности электродвигателя.

Расчет максимального тока двигателя:

Под максимальным током далее следует подразумевать периодическую составляющую максимально возможного тока двигателя. В случае прямого пуска двигателя с короткозамкнутым ротором максимальный ток определяют по формуле:

𝐼_𝑚𝑎𝑥 = 𝑘_пуск ∙ 𝐼_{ном АД} ,

где 𝑘_пуск – кратность пускового тока машины (как правило, от пяти до восьми);

𝐼_{ном АД} – номинальный ток двигателя.

В случае реакторного пуска двигателя определяют полное пусковое индуктивное сопротивление двигателя 𝑥_𝑑, Ом, по формуле:

где 𝐼_𝑚𝑎𝑥 – максимальный ток при прямом пуске, А;

𝑈_ном – номинальное напряжение двигателя, В.

Максимальный ток двигателя 𝐼_𝑚𝑎𝑥, А, при реакторном пуске определяют по формуле:

где 𝑥_с – индуктивное сопротивление сети;

𝑥_р – индуктивное сопротивление реактора.