Какая защита должна предусматриваться на электродвигателях

Какая защита должна предусматриваться на электродвигателях?

Архивня версия теста. В сервисе есть обновление, смотрите в соответствующем разделе. Правильнй ответ на вопрос мог измениться.

Также этот вопрос может встречаться в других версиях этого теста, как и в иных тестах.

Основные разделы:

Инструменты:

Обратная связь:

Напишите мне

Защита электродвигателей от аварийных режимов

Надежность электродвигателей в эксплуатации в значитель-ной степени зависит от эффективности их защиты от аварийных режимов. Отказы электродвигателей приводят к значительным убыткам, которые вызваны не только необходимостью ремонта электродвигателей, но и к ущербу из-за недодачи, а в ряде случаев, и из-за порчи продукции. Изучение причин отказов на многих заводах разных отраслей промышленности показало, что около 50% отказов асинхронных двигателей в эксплуатации вызвано их неудовлетворительной защитой от аварийных режимов [1].

В правилах устройства электроустановок (ПУЭ) [2] приведены следующие требования для защиты электродвигателей. В разделе «Защита асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением свыше 1 кВ» предписано предусматривать на электродвигателях защиту от многофазных замыканий, от однофазных замыканий на землю, от токов перегрузки и защиту минимального напряжения. На синхронных двигателях, кроме того, должна предусматриваться защита от асинхронного режима, которая может быть совмещена с защитой от токов перегрузки. В разделе «Защита электродвигателей до 1 кВ (асинхронных, синхронных и постоянного тока)» предписано, что для электродвигателей переменного тока должна быть предусмотрена защита от многофазных замыканий, а в сети с глухозаземленной нейтралью – также от однофазных замыканий, а в отдельных случаях – защита от перегрузок и защита минимального напряжения.

На синхронных электродвигателях (при невозможности втягивания в синхронизм с полной нагрузкой) дополнительно должна предусматриваться защита от асинхронногого режима.

Для двигателей постоянного тока должны предусматриваться защиты от КЗ. При необходимости дополнительно могут устанавливаться защиты от перегрузки и от чрезмерного повышения частоты вращения.

ПУЭ также рекомендует способы защиты электродвигателей от аварийных режимов. Для защиты электродвигателей от КЗ должны применяться предохранители или автоматические выключатели. Для того, чтобы предохранители или автоматические выключатели не срабатывали ложно, т.е. при пиках технологических нагрузок, при пусковых токах и т.п., необходимы следующие требования. Для электродвигателей механизмов с легкими условиями пуска отношение пускового тока электродвигателя к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5, а для электродвигателей механизмов с тяжелыми условиями пуска (большая длительность разгона, частые пуски и т.п.) это отношение должно быть равным 2,0-1,6.

На электростанциях для защиты от КЗ электродвигателей собственных нужд, связанных с технологическим процессом, должны применяться автоматические выключатели.

Защита электродвигателей от перегрузки должна устанавливать-ся в случаях, когда возможна перегрузка механизмов по технологическим причинам. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловым реле или другими устройствами такого же функционального назначения.

Защита от перегрузок не требуется для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы.

Защита минимального напряжения должна устанавливаться для двигателей постоянного тока, которые не допускают непосредственного включения в сеть, а также для электродвигателей механизмов, самозапуск которых после остановки недопустим. Для синхронных двигателей защита от асинхронного режима может осуществляться с помощью защиты от перегрузки по току статора.

В ПУЭ приведены также требования по защите двигателей переменного и постоянного тока от КЗ. В двигателях с заземленной нейтралью она должна быть во всех фазах или полюсах. В электродвигателях с изолированной нейтралью также во всех фазах или полюсах при защите предохранителями, а при защите автоматическими выключателями – не менее чем в двух фазах или в одном полюсе.

Защита электродвигателей переменного тока от перегрузок должна осуществляться в двух фазах при защите электродвигателей от КЗ предохранителями, но можно ограничиться защитой в одной фазе при защите электродвигателей от КЗ автоматическими выключателями.

Защита электродвигателей постоянного тока от перегрузок может осуществляться в одном полюсе.

В промышленности и в сельском хозяйстве в подавляющем большинстве случаев применяют трехфазные асинхронные двигатели. Они потребляют около 50% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. Поэтому рассмотрим в первую очередь способы защиты от аварийных режимов этих двигателей.

Обширный статистический материал о причинах отказов трех-фазных асинхронных двигателей показывает, что наиболее частыми причинами являются: короткое замыкание в обмотке, обрыв фазы, заклинивание в подшипниковых узлах ротора или исполни-тельного механизма (так называемый режим короткого замыкания двигателя, что не имеет ничего общего с коротким замыканием в обмотке двигателя или в сети), технологические перегрузки, ухудшение охлаждения, понижение сопротивления изоляции ниже допустимого значения [1, 3].

С точки зрения электробезопасности наиболее опасен обрыв одной фазы, что часто бывает при защите электродвигателей плавкими предохранителями. В этом случае двигатель может продолжать работать на двух фазах. В поврежденной фазе будет генерироваться ЭДС, которая повысит напряжение в нулевом проводе, что может быть причиной поражения электрическим током через цепь заземления электродвигателей.
Рассмотрим наиболее распространенные методы защиты асинхронных двигателей.

Защита с помощью тепловых реле

Тепловые реле, если они правильно отрегулированы, хорошо защищают электродвигатели от технологических перегрузок. Выпускаемые в настоящее время тепловые реле типа РТЛ и РТТ вполне удовлетворительно защищают электродвигатели при обрыве одной фазы, однако они не реагируют своевременно на заклинивание ротора, а также на ухудшение охлаждения двигателя и понижение сопротивления изоляции обмотки ниже допустимого.

В таблице 1 приведены макси-мально допустимые значения номинальных токов для разных типоразмеров тепловых реле типа РТЛ (при температуре окружающей среды +40 о С), а также диапа-зон регулирования тока реле.

Типоразмер теплового реле

Максимальный ток реле, А

Диапазон регулирования тока, А

Типоразмер теплового реле

Максимальный ток реле, А

ПУЭ. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Глава 5.3. Электродвигатели и их коммутационные аппараты

Защита асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ

5.3.43. На электродвигателях должна предусматриваться защита от многофазных замыканий (см. 5.3.46) и в случаях, оговоренных ниже, защита от однофазных замыканий на землю (см. 5.3.48) защита от токов перегрузки (см. 5.3.49) и защита минимального напряжения (см. 5.3.52 и 5.3.53). На синхронных электродвигателях должна, кроме того, предусматриваться защита от асинхронного режима (см. 5.3.50 и 5.3.51), которая может быть совмещена с защитой от токов перегрузки.

Защита электродвигателей с изменяемой частотой вращения должна выполняться для каждой частоты вращения в виде отдельного комплекта, действующего на свой выключатель.

5.3.44. На электродвигателях, имеющих принудительную смазку подшипников, следует устанавливать защиту, действующую на сигнал и отключение электродвигателя при повышении температуры или прекращения действия смазки.

На электродвигателях, имеющих принудительную вентиляцию, следует устанавливать защиту, действующую на сигнал и отключение электродвигателя при повышении температуры или прекращении действия вентиляции.

5.3.45. Электродвигатели с водяным охлаждением обмоток и активной стали статора, а также с встроенными воздухоохладителями, охлаждаемыми водой, должны иметь защиту, действующую на сигнал при уменьшении потока воды ниже заданного значения и на отключение электродвигателя при его прекращении. Кроме того, должна быть предусмотрена сигнализация, действующая при появлении воды в корпусе электродвигателя.

5.3.46. Для защиты электродвигателей от многофазных замыканий в случаях, когда не применяются предохранители, должна предусматриваться:

1. Токовая однорелейная отсечка без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов при выведенных пусковых устройствах, с реле прямого или косвенного действия, включенным на разность токов двух фаз, — для электродвигателей мощностью менее 2 МВт.

2. Токовая двухрелейная отсечка без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов при выведенных пусковых устройствах, с реле прямого или косвенного действия — для электродвигателей мощностью 2 МВт и более, имеющих действующую на отключение защиту от однофазных замыканий на землю (см. 5.3.48), а также для электродвигателей мощностью менее 2 МВт, когда защита по п. 1 не удовлетворяет требованиям чувствительности или когда двухрелейная отсечка оказывается целесообразной по исполнению комплектной защиты или применяемого привода с реле прямого действия.

При отсутствии защиты от однофазных замыканий на землю токовая отсечка электродвигателей мощностью 2 МВт и более должна выполняться трехрелейной с тремя трансформаторами тока. Допускается защита в двухфазном исполнении с дополнением защиты от двойных замыканий на землю, выполненная с помощью трансформатора тока нулевой последовательности и токового реле.

3. Продольная дифференциальная токовая защита — для электродвигателей мощностью 5 МВт и более, а также менее 5 МВт, если установка токовых отсечек по п. 1 и 2 не обеспечивает выполнения требований чувствительности; продольная дифференциальная защита электродвигателей при наличии на них защиты от замыканий на землю должна иметь двухфазное исполнение, а при отсутствии этой защиты — трехфазное, с тремя трансформаторами тока. Допускается защита в двухфазном исполнении с дополнением защиты от двойных замыканий на землю, выполненной с помощью трансформатора тока нулевой последовательности и токового реле.

Для электродвигателей мощностью 5 МВт и более, выполненных без шести выводов обмотки статора, должна предусматриваться токовая отсечка.

5.3.47. Для блоков трансформатор (автотрансформатор) — электродвигатель должна предусматриваться общая защита от многофазных замыканий:

1. Токовая отсечка без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов при выведенных пусковых устройствах (см. также 5.3.46), — для электродвигателей мощностью до 2 МВт. При схеме соединения обмоток трансформатора звезда — треугольник отсечка выполняется из трех токовых реле: двух включенных на фазные токи и одного включенного на сумму этих токов.

При невозможности установки трех реле (например, при ограниченном числе реле прямого действия) допускается схема с двумя реле, включенными на соединенные треугольником вторичные обмотки трех трансформаторов тока.

2. Дифференциальная отсечка в двухрелейном исполнении, отстроенная от бросков тока намагничивания трансформатора, — для электродвигателей мощностью более 2 МВт, а также 2 МВт и менее, если защита по п. 1 не удовлетворяет требованиям чувствительности при междуфазном КЗ на выводах электродвигателя.

3. Продольная дифференциальная токовая защита в двухрелейном исполнении с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока — для электродвигателей мощностью более 5 МВт, а также 5 МВт и менее, если установка отсечек по п. 1 и 2 не удовлетворяет требованиям чувствительности.

Оценка чувствительности должна производиться в соответствии с 3.2.19 и 3.2.20 при КЗ на выводах электродвигателя.

Защита должна действовать на отключение выключателя блока, а у синхронных электродвигателей — также на устройство АГП, если оно предусмотрено.

Для блоков с электродвигателями мощностью более 20 МВт, как правило, должна предусматриваться защита от замыкания на землю, охватывающая не менее 85% витков обмотки статора электродвигателя и действующая на сигнал с выдержкой времени.

Указания по выполнению остальных видов защиты трансформаторов (автотрансформаторов) (см. 3.2.51 и 3.2.53) и электродвигателей при работе их раздельно действительны и в том случае, когда они объединены в блок трансформатор (автотрансформатор) — электродвигатель.

5.3.48. 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.

5.3.49. Защита от перегрузки должна предусматриваться на электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, и на электродвигателях 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.

Защиту от перегрузки следует предусматривать в одной фазе с зависимой или независимой от тока выдержкой времени, отстроенной от длительности пуска электродвигателя в нормальных условиях и самозапуска после действия АВР и АПВ. Выдержка времени защиты от перегрузки синхронных электродвигателей во избежание излишних срабатываний при длительной форсировке возбуждения должна быть по возможности близкой к наибольшей допустимой по тепловой характеристике электродвигателя.

На электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, защита, как правило, должна выполняться с действием на сигнал и автоматическую разгрузку механизма.

Действие защиты на отключение электродвигателя допускается:

на электродвигателях механизмов, для которых отсутствует возможность своевременной разгрузки без останова, или на электродвигателях, работающих без постоянного дежурства персонала;
на электродвигателях механизмов с тяжелыми условиями запуска или самозапуска.

Для электродвигателей, которые защищаются от токов КЗ предохранителями, не имеющими вспомогательных контактов для сигнализации об их перегорании, должна предусматриваться защита от перегрузки в двух фазах.

5.3.50. Защита синхронных электродвигателей от асинхронного режима может осуществляться при помощи реле, реагирующего на увеличение тока в обмотках статора; она должна быть отстроена по времени от пускового режима и тока при действии форсировки возбуждения.

Защита, как правило, должна выполняться с независимой от тока характеристикой выдержки времени. Допускается применение защиты с зависимой от тока характеристикой на электродвигателях с отношением КЗ более 1.

При выполнении схемы защиты должны приниматься меры по предотвращению отказа защиты при биениях тока асинхронного режима. Допускается применение других способов защиты, обеспечивающих надежное действие защиты при возникновении асинхронного режима.

5.3.51. Защита синхронных электродвигателей от асинхронного режима должна действовать с выдержкой времени на одну из схем, предусматривающих:

2) ресинхронизацию с автоматической кратковременной разгрузкой механизма до такой нагрузки, при которой обеспечивается втягивание электродвигателя в синхронизм (при допустимости кратковременной разгрузки по условиям технологического процесса);

3) отключение электродвигателя и повторный автоматический пуск;

4) отключение электродвигателя (при невозможности его разгрузки или ресинхронизации, при отсутствии необходимости автоматического повторного пуска и ресинхронизации по условиям технологического процесса).

5.3.52. Для облегчения условий восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечения самозапуска электродвигателей ответственных механизмов следует предусматривать отключение защитой минимального напряжения электродвигателей неответственных механизмов суммарной мощностью, определяемой возможностями источника питания и сети по обеспечению самозапуска.

Выдержки времени защиты минимального напряжения должны выбираться в пределах от 0,5 до 1,5 с — на ступень больше времени действия быстродействующих защит от многофазных КЗ, а уставки по напряжению должны быть, как правило, не выше 70% номинального напряжения.

При наличии синхронных электродвигателей, если напряжение на отключенной секции затухает медленно, в целях ускорения действия АВР и АПВ может быть применено гашение поля синхронных электродвигателей ответственных механизмов с помощью защиты минимальной частоты или других способов, обеспечивающих быстрейшую фиксацию потери питания.

Эти же средства могут быть использованы для отключения неответственных синхронных электродвигателей, а также для предупреждения несинхронного включения отключенных двигателей, если токи выключения превышают допустимые значения.

В электроустановках промышленных предприятий в случаях, когда не может быть осуществлен одновременный самозапуск всех электродвигателей ответственных механизмов (см. 5.3.10), следует применять отключение части таких ответственных механизмов и их автоматический повторный пуск по окончании самозапуска первой группы электродвигателей. Включение последующих групп может быть осуществлено по току, напряжению или времени.

5.3.53. Защита минимального напряжения с выдержкой времени не более 10 с и уставкой по напряжению, как правило, не выше 50% номинального напряжения (кроме случаев, приведенных в 5.3.52) должна устанавливаться на электродвигателях ответственных механизмов также в случаях, когда самозапуск механизмов после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности и, кроме того, когда не может быть обеспечен самозапуск всех электродвигателей ответственных механизмов (см. 5.3.52). Кроме указанных случаев эту защиту следует использовать также для обеспечения надежности пуска АВР электродвигателей взаиморезервируемых механизмов.

На электродвигателях с изменяемой частотой вращения ответственных механизмов, самозапуск которых допустим и целесообразен, защиты минимального напряжения должны производить автоматическое переключение на низшую частоту вращения.

5.3.54. На синхронных электродвигателях должно предусматриваться автоматическое гашение поля. Для электродвигателей мощностью 2 МВт и более АГП осуществляется путем введения сопротивления в цепь обмотки возбуждения. Для электродвигателей мощностью менее 2 МВт допускается осуществлять АГП путем введения сопротивления в цепь обмотки возбуждения возбудителя. Для синхронных электродвигателей менее 0,5 МВт АГП, как правило, не требуется. На синхронных электродвигателях, которые снабжены системой возбуждения, выполненной на управляемых полупроводниковых элементах, АГП независимо от мощности двигателя может осуществляться инвертированием, если оно обеспечивается схемой питания. В противном случае АГП должно осуществляться введением сопротивления в цепь обмотки возбуждения.

Защита электродвигателей

Наличие защиты – обязательное требование ко всем электродвигателям. Потребителям необходимо знать, какая защита должна предусматриваться на электродвигателях, чтобы при покупке не соответствующего ГОСТу агрегата предъявить претензии производителю. Согласно статистике, наиболее частыми причинами поломки трехфазных асинхронных двигателей (в основном применяемых в сельском хозяйстве и промышленности) являются:

обрыв фазы;
КЗ в обмотке;
технологические перегрузки;
понижение сопротивления изоляции;
короткое замыкание двигателя (заклинивание исполнительного механизма);
ухудшение охлаждения.

На разных типах двигателей устанавливаются определенные «наборы» защит, предписанные правилами устройства электроустановок. В стандартный перечень входят защиты от:

аварийных режимов;
однофазных замыканий на землю;
многофазных замыканий;
минимального напряжения;
токов перегрузки;
асинхронного режима (только на синхронных моделях);
перегрузок (в отдельных случаях).

На двигателях постоянного тока также устанавливаются защиты от:

короткого замыкания;
чрезмерной частоты вращения (при необходимости).

Для защиты предназначены следующие детали:

Автоматические выключатели или предохранители — от КЗ.
Тепловые реле – от технологических перегрузок, при заклинивании ротора, при обрыве одной фазы, при уменьшении сопротивления изоляции обмотки и при ухудшении охлаждения.
Реле напряжений – от работы трехфазного двигателя на двух фазах.

Двигатели постоянно совершенствуются, и при разработке новых моделей особое внимание уделяется вопросу – как защитить электродвигатель от перегрузки, поскольку степень эффективности защиты от аварийных режимов – один из показателей надежности и долговечности механизма.

8 800 550 00 93 Звонок по России бесплатный Время работы Пн-Пт: 08:00-17:45
Адреса филиалов и телефоны:
8 (812) 321-79-43 Санкт-Петербург
8 (383) 36-36-000 Новосибирск
8 (343) 318-24-35 Екатеринбург
© 2003-2024 ООО «СЗЭМО Инжиниринг» Интернет-магазин.
Все права защищены.
Подписаться
на рассылку
Наши менеджеры свяжутся с вами в ближайшее время.
Для входа в личный кабинет введите, пожалуйста, Ваш логин и пароль
Выберите город:

Амурская область Архангельская область Астраханская область Еврейская автономная область Забайкальский край Кабардино-Балкария Калининградская область Камчатский край Карачаево-Черкессия Красноярский край (кроме г. Ачинска, г. Красноярска, г. Канска) Ленинградская область Магаданская область Мурманская область Ненецкий Автономный Округ Новгородская область Оренбургская область Пензенская область Приморский край Псковская область Республика Бурятия Республика Дагестан Республика Калмыкия Республика Карелия Республика Коми Республика Крым Республика Мордовия Республика Саха (Якутия) Республика Чечня Республика Чувашия Самарская область Саратовская область Сахалинская область Ставропольский край Ульяновская область Хабаровский край Чукотский Автономный Округ

Белгородская область Брянская область Владимирская область Волгоградская область Воронежская область Иваново Калужская область Краснодарский край Курск Курская область Липецкая область Московская область Нижний Новгород Орловская область р. Адыгея Ростовская область Рязанская область Смоленская область Тамбовская область Тверская область Тульская область

Вологодская область Костромская область Ярославская область

Алтайский край Ачинск Иркутская область Канск Кемеровская область Красноярск Новосибирская область Омская область р. Тыва, р. Алтай Республика Хакасия Томская область

Какая защита должна предусматриваться на электродвигателях