Защита при пуске двигателя и от заклинивания ротора

Защита двигателя от перегрева, вызванного:

• затянутым пуском при запуске двигателя в условиях перегрузки (например, для транспортера) или при недостаточном напряжении питания.

• блокировкой ротора, вызванной механической нагрузкой двигателя (например, для дробилки):

• в нормальном режиме после нормального пуска;

• непосредственно при запуске, до обнаружения превышения продолжительности пуска, когда блокировка ротора определяется либо с помощью детектора нулевой скорости, подключенного к логическому входу, либо функцией минимальной частоты вращения.

Основные проблемы, которым подвержен асинхронный двигатель – механическая перегрузка на валу и пропадание (перекос) фаз

Защита от блокировки ротора или защита от симметричной перегрузки срабатывает только в режиме работы, если ток прямой последовательности превышает ток срабатывания, в течение заданного времени

Выбор уставок защиты от затянутого пуска:

Защита реализует принцип «𝐼²𝑡». В принципе «𝐼²𝑡» контролируется выделяемое в двигателе тепло от прохождения пускового тока. Защита срабатывает, если выполняется условие:

𝐼_𝑚𝑎𝑥² ∙ 𝑡 ≥ 𝐼_уст² ∙ 𝑡_уст,

где 𝐼_𝑚𝑎𝑥 – интегральное значение максимального из фазных токов, от начала пуска до момента 𝑡;

𝑡 – время от начала пуска;

𝐼_уст – уставка по току;

𝑡_уст – уставка по времени.

Уставку по току защиты от затянутого пуска и блокировки ротора выбирают меньше пускового тока электродвигателя, но больше максимально допустимого тока перегрузки двигателя:

𝐼_{доп 𝑚𝑎𝑥} ≤ 𝐼_уст ≤ 𝐼_пуск.

Уставка по времени защиты от затянутого пуска 𝑡_уст должна быть отстроена от максимального времени пуска (самозапуска) электродвигателя с учетом увеличения времени пуска из-за возможного снижения напряжения на 10 %:

где 𝐼_пуск – пусковой ток электродвигателя при номинальном напряжении питающей сети;

𝑡_пуск – время пуска при номинальном пусковом токе.

Защиты от однофазных замыканий на землю

Требования ПУЭ к защитам от ОЗЗ. Защита электродвигателей мощностью до 2 МВт от однофазных замыканий на землю при отсутствии компенсации должна предусматриваться при токах замыкания на землю 10 А и более, а при наличии компенсации – если остаточный ток в нормальных условиях превышает это значение. Такая защита для электродвигателей мощностью более 2 МВт должна предусматриваться при токах 5 А и более.

Ток срабатывания защит электродвигателей от замыканий на землю должен быть не более: для электродвигателей мощностью до 2 МВт – 10 А и для электродвигателей мощностью более 2 МВт – 5 А. Рекомендуются меньшие токи срабатывания, если это не усложняет выполнения защиты.

Защиту следует выполнять без выдержки времени (за исключением электродвигателей, для которых требуется замедление защиты по условию отстройки от переходных процессов) с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности, установленных, как правило, в РУ. В тех случаях, когда установка трансформаторов тока нулевой последовательности в РУ невозможна или может вызвать увеличение выдержки времени защиты, допускается устанавливать их у выводов электродвигателя в фундаментной яме.

Если защита по условию отстройки от переходных процессов должна иметь выдержку времени, то для обеспечения быстродействующего отключения двойных замыканий на землю в различных точках должно устанавливаться дополнительное токовое реле с первичным током срабатывания около 50–100 А.

Защита должна действовать на отключение электродвигателя, а у синхронных электродвигателей – также на устройство АГП, если оно предусмотрено.

Дополнительные защиты предназначены для фиксации особых режимов работы двигателя, которые не являются опасными, а действие защит ограничивается сигнализацией и в редких случаях отключением.

Защиты от однофазных замыканий на землю:

Рассматривается двухступенчатая защита. Первая ступень обеспечивает защиту электродвигателя при возникновении однофазного замыкания на землю Вторая ступень обеспечивает защиту от двойных замыканий на землю и используется в тех случаях, когда для отстройки от переходных процессов первая ступень защиты действует с выдержкой времени.

В зависимости от значения тока 𝐼_{𝐶 Σ} защита от ОЗЗ может быть выполнена с действием на:

• сигнализацию (при токах срабатывания меньших, чем установленные в ПУЭ);

• отключение поврежденного присоединения.

Уставку срабатывания защиты электродвигателя от ОЗЗ по току 3𝐼0_сз^𝐼, А, определяют по формуле:

где 𝑘_отс – коэффициент отстройки защиты от ОЗЗ;

𝑘_в – коэффициент возврата защиты от ОЗЗ;

𝑘_бр – коэффициент броска емкостного тока, обусловленного перезарядом емкостей электрической сети при ОЗЗ;

𝐼_{𝐶 дв} – емкостной ток защищаемого электродвигателя (см. рис. 4), А;

𝐼_{𝐶 кл} – емкостной ток кабельной линии, соединяющей электродвигатель с ячейкой (𝐼𝐶 кл1 на рис. 4), А.

Значения коэффициентов можно принять: 𝑘_отс = 2,1; 𝑘_в = 0,95; 𝑘_бр = 2.

В некоторых сетях собственные емкостные токи отдельных присоединений велики и соизмеримы с суммарным емкостным током сети. Использование ненаправленной токовой защиты от ОЗЗ в таких сетях невозможно, и поэтому рекомендуется применять направленную защиту.