8.7 Защита от перегрузки

Трансформаторы допускают перегрузку в течение значительного времени. Поэтому при нали­чии оперативного персонала защита от перегрузки трансформатора действует на сигнал. При его отсутствии на объекте, контроль за перегрузкой трансформатора может осуществляться средствами телемеханики. Защита от перегрузки на объектах без постоянного дежурного персонала может действовать на разгрузку или отключение (при невозможности ликвидации перегрузки другими средствами). Защита от перегрузки согласно ПУЭ устанавливается на трансформаторах мощностью 0,4 мВТ и более.

Для обеспечения защиты от перегрузки всех обмоток трансформатора следует руководство­ваться таким размещением устройств сигнализации перегрузки.

• На двухобмоточных трансформаторах - с одной любой стороны.

• На трехобмоточных трансформаторах с обмотками одинаковой мощности - со стороны питания (обычно ВН). На трансформаторах с возможным питанием с 2 сторон - со всех трех сторон.

• На трансформаторах, имеющих обмотки разной мощности, со всех трех сторон.

Таким образом, для того, чтобы охватить все возможные режимы и параметры трансформа­тора, целесообразно установить сигнализацию перегрузки на всех трех сторонах трехобмоточного трансформатора.

Время срабатывания защиты от перегрузки, во избежание ложных сигналов, должно превы­шать время работы защиты и восстановления нормального режима действием автоматики снижения пускового тока нагрузки до номинального. Общепринятая в ряде энергопредприятий выдержка времени: 9 сек. Она устанавливается одинаковой на всех устройствах сигнализа­ции, не имеющих специальных требований к выдержке времени.

9 Защита электродвигателей

9.1 Общие сведения

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), на двигателях напряжением выше 1000 В должны устанавливаться следующие устройства релейной защиты:

• защита от междуфазных коротких замыканий;

• защита от замыканий на землю;

• защита от двойных замыканий на землю;

• защита от перегрузки.

Для синхронных двигателей дополнительно требуется защита от асинхронного режима. Применяемые для этой цели виды защиты зависят от мощности электродвигателей: В качестве защиты от междуфазных КЗ при мощности двигателей до 5000 кВт применяется токовая отсечка. Она может применяться и для двигателей большей мощности, не имеющих фазных выводов со стороны нейтрали двигателя. При двигателях большей мощности, а также, если токовая отсечка для двигателей меньшей мощности не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется диф­ференциальная защита при условии, что эти двигатели имеют выводы со стороны нейтрали. В качестве защиты от замыканий на землю при токах замыкания более 5 А для двигателей мощностью более 2000 кВт, и 10 А для двигателей меньшей мощности, применяется токовая защита нулевой по­следовательности, действующая на отключение. На линиях, питающих двигатели передвижных меха­низмов, защита от замыканий на землю, по соображениям электробезопасности, должна действовать на отключение независимо от величины тока замыкания на землю. На блоках трансформатор-двигатель защита от замыканий на землю действует на сигнал. Указанная защита входит в состав всех перечисленных ниже устройств.

В качестве защиты от двойных замыканий на землю применяется токовая защита нулевой последова­тельности, действующая на отключение. Она применяется в тех случаях, когда защита от замыканий на землю имеет выдержку времени. Ее применение обязательно, если защита от междуфазных КЗ вы­полняется в двух фазах.

Защита от перегрузки требуется для двигателей, подверженных перегрузке по технологическим причи­нам, или с особо тяжелыми условиями пуска. Защиту от перегрузки согласно нормам СНГ, можно вы­полнять с зависимой или независимой выдержкой времени. Защита от перегрузки может действовать на разгрузку механизма по технологическим цепям или сигнал: - 1-я ступень и на отключение - 2-я сту­пень. Выдержка времени защиты от перегрузки при токе, равном пусковому току двигателя, выполняет­ся большей времени его пуска. Как правило, при таком выполнении защиты двигателя имеется значи­тельный тепловой запас - обычные двигатели по температуре выдерживают не менее двух пусков подряд. Это дает возможность выполнить действие такой защиты от перегрузки на разгрузку механиз­ма.

Таким образом, согласно ПУЭ, на двигателях мощностью менее 5000 кВт можно иметь токовую отсеч­ку, токовую защиту от замыканий на землю, защиту от перегрузки. Согласно ПУЭ защита от перегрузки долж­на действовать на сигнал, разгрузку механизмы и, лишь в крайнем случае, на отключение. В такой си­туации не требуется значительная выдержка времени, требуется отстроиться только от времени само­запуска электродвигателя.

Режим асинхронного хода сопровождается перегрузкой двигателя, и на него реагируют защиты от пе­регрузки. Поэтому часто защита от перегрузки выполняет одновременно функцию защиты от асин­хронного режима. Простые токовые защиты могут срабатывать и возвращаться при колебаниях тока. Поэтому защиты от перегрузки в асинхронном режиме должны накапливать выдержку времени. Такой принцип должен быть заложен в защиту от перегрузки. Так же как и ранее, можно использовать две ступени защиты от перегрузки: ступень с меньшей выдержкой времени действует на ресинхронизацию, с большей на отключение. Поскольку в этом случае невозможно различить режим перегрузки и асин­хронный режим, нельзя обеспечить автоматическую ресинхронизацию. При наличии дежурного персо­нала на объекте, он может это выявить визуально при срабатывании 1-й сигнальной ступени. Специ­альные защиты от потери возбуждения имеются в устройствах возбуждения крупных двигателей. Эти устройства целесообразно использовать для автоматической ресинхронизации.

Для двигателей, работающих в блоке с понижающим трансформатором, может быть выполнена общая защита, если она удовлетворяет требованиям к защите как двигателя, так и трансформатора. Для облегчения условий самозапуска, а также для предотвращения подачи несинхронного напряжения на возбужденные синхронные двигатели или заторможенные механизмы, двигатели должны быть оборудованы защитой минимального напряжения. Эта защита может быть либо индивидуальной, либо групповой. В ряде случаев для ускорения подачи напряжения на шины, или предотвращения подачи напряжения на двигатели автоматикой внешней сети, синхронные двигатели могут быть дополнитель­но оборудованы защитой по понижению частоты, так как они способны длительно поддерживать на­пряжение в сети. Следовательно, при использовании такого реле для защиты двигателя нет необхо­димости в применении с этой целью специальных реле напряжения.

Кроме перечисленных обязательных для двигателей функций защиты, специальные защиты для дви­гателей имеют дополнительные функции, использование которых улучшает условия эксплуатации дви­гателя, тем самым снижая вероятность повреждения и продлевая срок его службы. К ним относятся:

• защита от обрыва фазы;

• ограничение количества пусков;

• запрет пуска по времени прошедшего от предыдущего пуска;

• защита минимального тока или мощности;

• защита от заклинивания или затормаживания ротора.

Специальные устройства защиты двигателей могут работать не только с током и напряжением, но и с датчиками температуры.

У двигателей большой мощности существуют также технологические защиты, которые могут действо­вать на отключение двигателей при: повышении температуры двигателя, его подшипников, прекраще­нии смазки подшипников, циркуляции воздуха в системе охлаждения.