'

Защита электродвигателей средней и большой мощности

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Защита электродвигателей средней и большой мощности ООО «НТЦ «Механотроника» www.mtrele.ru Инженер отдела системотехники, Михалев С.В.


Слайд 1

Назначение блоков релейной защиты двигателей НТЦ «Механотроника» ЗАЩИТА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, В ТОМ ЧИСЛЕ ДВУХСКОРОСТНЫХ ЗАЩИТА СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ДВИГАТЕЛЕЙ ЗАЩИТА ПРИСОЕДИНЕНИЙ 6-35кВ


Слайд 2

Типы блоков релейной защиты двигателей НТЦ «Механотроника» БМРЗ-ДА-01-02-12 – защита двухскоростных двигателей БМРЗ-ДА-01-02-13 – защита двухскоростных двигателей БМРЗ-ДА-04-47-12 – защита присоединений 6-35кВ БМРЗ-ДА-05-02-11 – защита двухскоростных двигателей БМРЗ-ДА-06-95-11 - защита двигателей 6кВ (для АЭС) БМРЗ-ДА-07-31-12 – защита присоединений 6кВ БМРЗ-ДА-09(10)-32-11 - защита двигателей 6 - 10 кВ, мощностью до 5 МВт и кабельных линий напряжением 3 - 10 кВ БМРЗ-ДД-00(01)-04-11 – защита синхронных и асинхронных двигателей любой мощности БМРЗ-ДС-00-01-11 – специальные защиты синхронных электродвигателей большой мощности БМРЗ-105-ДД-01 – защита электродвигателей 6-10кВ _____________________________________________________________________ БМРЗ-ДА-10(11,00,01)-31-22 - защита присоединений 6кВ БМРЗ-ДД-10(11,00,01)-04-21 - защита синхронных и асинхронных двигателей любой мощности


Слайд 3

Соответствие защит на базе БМРЗ требованиям ПУЭ. Защита асинхронного двигателя мощностью менее 5МВт ПУЭ: На электродвигателях должна предусматриваться: защита от многофазных замыканий; защита от однофазных замыканий на землю при токах замыкания на землю 10 А и более (для двигателей мощностью более 2МВт – 5А); защита от токов перегрузки; защита минимального напряжения. БМРЗ-ДА обеспечивает: трёхступенчатую МТЗ; защиту от ОЗЗ с контролем 3Io, 3Uo; защиту от несимметричных режимов; защиту от потери нагрузки; защиту от блокировки ротора/затянутого пуска; тепловую защиту; защиту минимального напряжения; вход дуговой защиты с возможностью контроля пуска МТЗ; ограничение количества пусков; УРОВ, АПВ, защиту от потери питания и т.д.


Слайд 4

Соответствие защит на базе БМРЗ требованиям ПУЭ. Защита асинхронного двигателя мощностью более 5МВт ПУЭ: На электродвигателях должна предусматриваться: защита от многофазных замыканий (продольная дифференциальная токовая защита); защита от однофазных замыканий на землю при токах замыкания на землю 5 А и более; защита от токов перегрузки; защита минимального напряжения. БМРЗ-ДД обеспечивает: диф. токовую отсечку; диф. защиту с торможением; диф. защиту по току нулевой последовательности (REF-дифференциал); все защиты, обеспечиваемые БМРЗ-ДА.


Слайд 5

Соответствие защит на базе БМРЗ требованиям ПУЭ. Защита синхронного двигателя ПУЭ: На синхронных электродвигателях дополнительно должна предусматриваться защита от асинхронного хода. БМРЗ-ДС обеспечивает: опережающее отключение электродвигателя при формировании условий перехода двигателя в асинхронный режим; защиту от затянутого пуска по вычислению теплового импульса; защиту от колебаний нагрузки (антипомпажная защита); защита минимальной частоты (две ступени); защита минимального напряжения; ступенчатый пуск (самозапуск) электродвигателей после АПВ.


Слайд 6

Соответствие защит на базе БМРЗ требованиям ПУЭ. Защита двухскоростного асинхронного двигателя ПУЭ: должны быть предусмотрены отдельные комплекты защиты с действием на свой выключатель; защиты минимального напряжения должны производить автоматическое переключение на низшую частоту вращения. БМРЗ-ДА-ХХ-02-ХХ обеспечивает: трёхступенчатые МТЗ, каждую с действием на свой выключатель; защиту от ОЗЗ с контролем 3Uo; защиту минимального напряжения с действием на отключение либо на перевод на низшую частоту; защиту от блокировки ротора, затянутого пуска; автоматику управления выключателями 1-й, 2-й скорости; УРОВ, входы для внешних защит и т.д.


Слайд 7

Аналоговые входы блоков релейной защиты двигателей


Слайд 8

Основные функции блоков релейной защиты двигателей


Слайд 9

Дополнительные функции блоков релейной защиты двигателей


Слайд 10

Исполнение функции минимальной токовой защиты Защита срабатывает при одновременном выполнении условий: Imax ? Iмин, Imin ? 0.2• Iном, где Imax – максимальный из фазных токов IA, IB, IC; Iмин – уставка по току; Imin – минимальный из фазных токов IA, IB, IC; Iном – номинальный ток фаз, равный 5А. Минимальная токовая защита обеспечивает сигнализацию и/или отключение защищаемого двигателя при его переходе в режим холостого хода


Слайд 11

Исполнение функций защиты от блокировки ротора и затянутого пуска Защита производит отключение защищаемого двигателя при: - затянутом пуске при продолжительной работе двигателя под чрезмерной нагрузкой; - пуске с заблокированным или находящимся под недопустимо большой нагрузкой ротором; - блокировании ротора после выхода двигателя на рабочий режим.


Слайд 12

Исполнение функции тепловой модели двигателя Моделирование нагрева осуществляется в относительных единицах в соответствии с формулой: , где IШ - уставка эквивалентного штатного тока, А; Te1 - постоянная времени нагрева двигателя, с; t - рассматриваемый момент времени, с; E0,% - перегрев двигателя в начале процесса нагрева, %. Относительный перегрев отключенного двигателя при остывании рассчитывается по формуле: , где Tе2 - постоянная времени охлаждения двигателя, с; t - рассматриваемый момент времени, с; E0,% - перегрев двигателя в начале процесса охлаждения, %.


Слайд 13

Исполнение функции тепловой модели двигателя Пример работы функции:


Слайд 14

Исполнение функции дифференциальной токовой отсечки (ДТО) ДТО предназначена для быстрого селективного отключения защищаемого объекта при тяжелых повреждениях. Пример реализации для защиты асинхронного двигателя: Дифференциальный ток вычисляется по формуле: , где iД - дифференциальный ток; t - время; iВ - ток плеча со стороны питания; iН - ток плеча со стороны общей точки (нейтрали); КX - коэффициент выравнивания токовых групп, по умолчанию равный 1,0. Срабатывание ДТО происходит по условию: где IДТО - уставка ДТО.


Слайд 15

Исполнение функции дифференциально-фазной защиты с торможением (ДЗТ) ДЗТ срабатывает по действующему значению оценки первой гармонической составляющей дифференциального тока. Дифференциальный ток вычисляется по формуле: , где IД - дифференциальный ток; IВ - оценка первой гармонической составляющей тока плеча со стороны питания в виде комплексного числа; IН - оценка первой гармонической составляющей тока со стороны общей точки (нейтрали) в виде комплексного числа.


Слайд 16

Исполнение функции дифференциально-фазной защиты с торможением (ДЗТ) Функция торможения предназначена для отстройки от переходных режимов работы защищаемого двигателя путем автоматического «загрубления» уставки ДЗТ при увеличении токов плеч. В качестве тормозной величины используется сквозной ток – Ic (геометрическая полусумма токов Iв и Iн). ДЗТ срабатывает при одновременном выполнении условий: , где IДЗТ - уставка тока срабатывания; КТОРМ - коэффициент торможения. Характеристика срабатывания защиты приведена на рисунке.


Слайд 17

Исполнение функции диф. защиты нулевой последовательности с торможением (ДЗТНП, REF-дифференциал) ДЗТНП является защитой от однофазных замыканий на землю в сетях с заземлённой нейтралью, а также от витковых замыканий. Защита не предназначена для работы в сетях с компенсированной и с изолированной нейтралью. ДЗТНП обладает абсолютной селективностью и не имеет выдержки времени. Пример схемы токовых цепей асинхронного двигателя для ДЗТНП: ДЗТНП срабатывает по действующему значению первой гармонической составляющей дифференциального тока. Дифференциальный ток вычисляется как разность между измеряемым током нулевой последовательности и рассчитанным из фазных токов током нулевой последовательности со стороны нейтрали по формуле: где К0 - коэффициент выравнивания токовых плеч ДЗТНП.


Слайд 18

Исполнение функции диф. защиты нулевой последовательности с торможением (ДЗТНП, REF-дифференциал) Для отстройки от переходных режимов работы двигателя и внешних замыканий на землю ДЗТНП имеет механизм торможения. Торможение предназначено для автоматического "загрубления" уставки ДЗТНП при увеличении токов плеч в переходных режимах работы защищаемого двигателя. В качестве величины торможения используется ток торможения IТ (ток нулевой последовательности, вычисляемый по значениям фазных токов со стороны нейтрали). Защита срабатывает при одновременном выполнении условий: где IДЗТНП - уставка по дифференциальному току; КТОРМ - коэффициент торможения. Характеристика срабатывания защиты приведена на рисунке:


Слайд 19

Исполнение функции опережающего отключения (ФОО) ФОО выявляет аварийное возмущение во внешней сети по изменению режимных параметров ДС и выдает команду на его отключение в начальной фазе аварийного процесса, если сформировались условия перехода ДС в асинхронный режим. ФОО реализует грубую, точную и резервную ступени защиты. Грубая ступень работает по факту достижения приращением абсолютного угла ротора ДС уставки, определяемой автоматически по значению нагрузки ДС в доаварийном режиме. Точная ступень работает путем сравнения соотношения между избыточной и предельно допустимой энергиями движения ротора ДС с заданной уставкой срабатывания защиты (коэффициент динамической устойчивости). Резервная ступень формирует команду на отключение ДС по факту начала асинхронного проворота путем анализа изменений тока, напряжения и активной мощности ДС.


Слайд 20

Исполнение функции опережающего отключения (ФОО). Грубая ступень. Уставка грубой ступени определяется автоматически по формуле: где - уставка, при которой срабатывает грубая ступень ФОО, радиан; - мощность ДС в доаварийном режиме, Вт; - номинальная мощность двигателя, Вт. Срабатывание ступени происходит по факту достижения приращением абсолютного угла ротора рассчитанной уставки:


Слайд 21

Исполнение функции опережающего отключения (ФОО). Точная ступень. Точная ступень срабатывает по условию: , где WИЗБ – избыточная энергия движения ротора; WДОП – допустимая энергия движения ротора; kД – коэффициент динамической устойчивости (уставка срабатывания защиты). В случаях, когда установленная мощность генераторов питающей энергосистемы существенно превышает установленную мощность ДС, можно принимать kД = 0,22. В случаях соизмеримой мощности генераторов энергосистемы и ДС требуется проведение специальных расчетов динамики.


Слайд 22

Исполнение функции опережающего отключения (ФОО). Резервная ступень. Резервная ступень ФОО срабатывает при несрабатывании грубой и точной ступени, если в течение трех периодов сети одновременно выполняются следующие условия: - Р < Рда, - U1 < 0,8 UН, - I1 > 1,5 IН, где Рда – доаварийное значение мощности; UН – номинальное напряжение двигателя; IН – номинальный ток двигателя; P, U1, I1 – текущие значения мощности, напряжения прямой последовательности и тока прямой последовательности СД.


Слайд 23

Расчет уставок функции опережающего отключения (ФОО) В качестве уставок ФОО задаются: Номинальная вторичная активная мощность ДС, PН (Вт), которая вычисляется по формуле: Постоянная инерции ДС совместно с приводным механизмом (TИ), с: где GDД, GDМ - маховые моменты ДС и приводного механизма, соответственно, т•м; nД, nМ - номинальные скорости вращения ДС и приводного механизма, об/мин; Р - активная мощность, потребляемая ДС, кВт. Если скорости вращения ДС и приводного механизма одинаковы или маховой момент приводного механизма приведен к скорости вращения ДС, то для вычисления постоянной инерции можно использовать суммарное значение махового момента и, следовательно: , где n? - приведенная скорость вращения приводного механизма, об/мин.


Слайд 24

Расчет уставок функции опережающего отключения (ФОО) Эквивалентное сопротивление активных потерь в ДС во время короткого замыкания уставка RЭ- вычисляется по формулам: где nТ, nН - коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов тока и напряжения; RЭ.ДВ - приведенное к напряжению статора эквивалентное сопротивление активных потерь в ДС, Ом; RВН - активное сопротивление внешней сети от зажимов ДС до точки подключения измерительных трансформаторов напряжения, Ом. RЭ.ДВ рассчитывается по паспортным характеристикам ДС. Значения RЭ.ДВ для некоторых ДС приведены в руководстве по эксплуатации. Значение уставки kД определяется по результатам специальных расчетов динамики ДС с учетом схем их питания. В случаях, когда установленная мощность генераторов питающей энергосистемы существенно превышает установленную мощность ДС, можно принимать kД = 0,22.


Слайд 25

Исполнение защиты от колебаний нагрузки (ЗКН) Принцип действия основан на выявлении колебаний активной мощности ДС с периодом от 2 до 8 с и амплитудой, превышающей значение АКОЛ - минимальной амплитуды колебаний активной мощности ДС, задаваемое в качестве уставки. ЗКН имеет три ступени. Пуск ступеней ЗКН производится при фиксации первого колебания активной мощности с амплитудой, превышающей АКОЛ. Возврат ступени защиты в исходное состояние производится в том случае, если очередное колебание активной мощности, превышающее заданную уставку, не зафиксировано в течение 10 с. В качестве уставки ЗКН задается относительное значение амплитуды колебаний AКОЛ, при которой фиксируются колебания нагрузки, вычисляемое по формуле: где ?РМИН - минимальная амплитуда колебаний мощности ДС в соответствии с рисунком, при которой происходит пуск ЗКН, МВт.


Слайд 26

Исполнение защиты от колебаний нагрузки (ЗКН)


Слайд 27

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ! ООО «НТЦ «Механотроника» www.mtrele.ru Инженер бюро системотехники, Михалев Сергей Владимирович


×

HTML:





Ссылка: