Розрахунок уставок для цифрових пристроїв релейного захисту. частина 7

1. Розрахунок уставок для цифрових пристроїв релейного захисту
2. Частина 7. Уставки для алгоритму захисту синхронного двигуна від асинхронного режиму.
3. Дані для розрахунку
4. література

5 жовтня 2011 р о 17:01 3228

Розрахунок уставок для цифрових пристроїв релейного захисту

Дана робота продовжує серію статей [29-33], в яких розглянуті приклади розрахунку уставок для різних алгоритмів цифрових пристроїв релейного захисту.

Як і раніше, розрахунок уставок проведений в первинних значеннях струмів, а після його закінчення всі уставки переведені у вторинні значення струмів.

Частина 7. Уставки для алгоритму захисту синхронного двигуна від асинхронного режиму.

Згідно з вимогами ПУЕ [18] для синхронних електродвигунів (СД) повинен бути передбачений захист від асинхронного режиму реле, що реагує на збільшення струму в обмотках статора з незалежної від струму характеристикою витримки часу.

Цей захист може бути поєднана із захистом від струмів перевантаження і відбудована за часом від струму пускового режиму і струму, відповідного форсировке збудження.

З теорії електричних машин [17] відомо, що о.к.з. являє собою відношення струму збудження

i во, відповідного номінальній напрузі E0 = Uном за влучним висловом холостого ходу, до току збудження i В.М. , Відповідному номінальному струму Iкз = Iном за влучним висловом трифазного короткого замикання (51):

(51)

Приклад характеристики КЗ для синхронного генератора наведено на рис. 1. Відповідно до [17] для синхронних явнополюсних машин значення о.к.з = 0,4- 1,4.

ПУЕ [18] допускає застосування захисту з залежною від струму характеристикою для СД зі ставленням короткого замикання (о.к.з.) більше 1.

Рис.1 Приклад характеристики
КЗ синхронного генератора [17]

При виконанні схеми захисту повинні вживатися заходи щодо запобігання відмови захисту при биттях струму асинхронного режиму. Допускається застосування інших способів захисту, що забезпечують надійне дію захисту СД при виникненні асинхронного режиму.

Захист СД від асинхронного режиму повинна діяти з витримкою часу на одну зі схем, які передбачають:

1. ресинхронізацію СД;
2. ресинхронізацію СД з автоматичної короткочасної розвантаженням механізму до такого рівня, при якому забезпечується втягування СД в синхронізм (при допустимості короткочасної розвантаження за умовами хнологіческого процесу);
3. відключення СД і повторний автоматичний пуск;
4. відключення СД (при неможливості його розвантаження або ресинхронізації, при відсутності необхідності автоматичного повторного пуску і ресинхронізації за умовами технологічного процесу).

Як відомо, тривала робота СД в асинхронному режимі (втрата збудження) призводить до теплових перевантажень і перегріву обмотки статора і демпферних контурів ротора. Захист СД від втрати збудження, як правило, виконується на основі максимального струмового захисту з регульованим часом повернення. Однак, таке виконання захисту не дозволяє захистити СД працюють з технологічними перевантаженнями. Тому доцільно завжди виконувати захист від асинхронного режиму аналогічно захисту синхронних генераторів - на основі реле опору [24].

За методикою, наведеною в [5], проаналізуємо зміна опору на висновках харчування СД (рис. 2).

Мал. 2 Кругові діаграми повного опору на висновках
синхронної машини і характеристика реле

При нормальному режимі роботи (з випереджаючим ) Вектор повного опору прямої послідовності на висновках харчування двигуна знаходиться в 2-му квадраті (двигун віддає реактивну потужність і споживає активну).

При втраті збудження двигун починає споживати з мережі значну реактивну потужність, але продовжує споживати активну потужність, а вектор повного опору зміщується в 3-й квадрант.

Згідно з експериментальними дослідженнями [5], опір на висновках СД при втраті збудження (див. Рис. 2, крива 1), може змінюватися в діапазоні:

від (0,3 ÷ 0,5) x''d до (1,1 ÷ 1,4) xd (52)

де x '' d - сверхпереходное опір СД, Ом, x d - індуктивний опір прямої послідовності СД, Ом.

З огляду на це, в блоках БМРЗ характеристика області спрацювання алгоритму захисту СД від асинхронного режиму виконується у вигляді кола, розташованої симетрично на комплексній площині щодо осі jX (рис. 3).

Мал. 3 Характеристика алгоритму захисту

Коло з центром на осі jX проходить через точки (0,3 ÷ 0,5) x '' d і (1,1 ÷ 1,4) x d ..

Розглянемо приклад розрахунку уставок для алгоритму захисту СД типу СТД-4000-2 від асинхронного режиму.

Дані для розрахунку

1. Номінальна потужність на валу двигуна:
2. Номінальна повна потужність двигуна: Sном.дв. = 4560 кВА
3. Номінальну напругу:
4. Сверхпереходное опір двигуна:
5. Опір двигуна:

Для того, щоб знайти сверхпереходное опір і опір прямої послідовності СД, в іменовані одиницях, необхідно знати базисне опір, знайти яке, використовуючи розрахункові дані, можна за формулою (53):

, Ом (53)

Приклад 7:

7.1 Підставивши розрахункові дані в формулу (53) отримаємо значення базисного опору даного СД:

Для визначення сверхпереходного опору в іменованих одиницях за відомим значенням базисного опору застосовують формулу (54):

, Ом (54)

Індуктивний опір в іменованих одиницях знаходять за формулою (55):

(55)

З огляду на сказане вище про можливий діапазон зміни опору СД (52), вибираємо точки перетину осі jX - 1,24 Ом і 53 Ома і будуємо характеристику захисту від втрати збудження (переходу в асинхронний режим) для СД типу СТД-4000-2 (рис. 4).

Мал. 4 Характеристика захисту
для СД типу СТД-4000-2

Час спрацювання цього алгоритму захисту приймають рівним 1 ÷ 2 с. Робота алгоритму захисту СД від асинхронного режиму автоматично блокується при наявності:

• сигналу включення автомата гасіння поля (АГП), який формується блоком цифрової релейного захисту;
• зовнішнього сигналу на включення АГП (наприклад, при управлінні процесом гасінням поля в ручному режимі).

Перевагою даного алгоритму захисту є коректність процесу виявлення факту втрати збудження, а також просту методику розрахунку уставок.

Залежність роботи алгоритму захисту від справності вимірювальних ланцюгів напруги є його недоліком.

література

1. Алгоритми захисту, що виконуються БМРЗ в кодах ANSI // Матеріал розміщений на сторінці: http://bmrz-zakharov.narod.ru/new/_ANSI.htm
2. Александров А.М. Вибір уставок спрацьовування захистів асинхронних електродвигунів напругою вище 1 кВ. М .: Вища школа, 1987.
3. Афанасьєв В.В., Адоньєв Н.М, Кибель В.М. та ін. Трансформатори струму. - Л.: Вища школа, 1989
4. Бєляєв А.В. Протиаварійне управління в вузлах навантаження з синхронними двигунами великої потужності. - М .: НТФ «Енергопресс», 2004
5. Вавин В.Н. Релейний захист блоків турбогенератор-трансформатор. - М .: Енергоіздат, 1982
6. ГОСТ 183-74. Міждержавний стандарт. Машини електричні обертові. Загальні технічні умови, вид. липень 2001 року (скасований 01.07.2010 г)
7. ГОСТ 7746-2001 Міждержавний стандарт. Трансформатори струму. Загальні технічні умови.
8. ГОСТ 8865-93. Міждержавний стандарт. Системи електричної ізоляції. Оцінка нагревостойкости і класифікація.
9. ГОСТ 13109-97. Міждержавний стандарт. Електрична енергія. Сумісність технічних засобів електромагнітна. Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення
10. ГОСТ Р 52776-2007. Національний стандарт РФ. Машини електричні обертові. Номінальні дані і характеристики. (Введений з 01.01.2008 р)
11. Захаров О.Г., Фрейціс І.І. Метод визначення коефіцієнта завантаження асинхронного електродвигуна. // Питання суднобудування, серія Судова електротехніка і зв'язок, 1985, вип. 42, С.78
12. Захаров О.Г., Фрейціс І.І. Енергозберігаючий метод випробувань на нагрівання суднового електрообладнання .// Питання суднобудування, серія Промислова енергетика, 1983, вип. 3, С. 82.
13. Інформація про алгоритми, які виконуються блоками БМРЗ і БМРЗ-100 різних виконань і модифікацій // Матеріал розміщений на сторінці: http://bmrz-zakharov.narod.ru/algoritmy.htm
14. Дослідження цифрових пристроїв захисту електродвигунів серії БМРЗ-Д на фізичної моделі .// Стаття розміщена на сторінці: http://www.olgezaharov.narod.ru/BMRZ-D.pdf
15. Корогодський В.І., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейний захист електродвигунів напругою вище 1 кВ. - М.: Вища школа, 1987
16. Корольов Е.П., Ліберзон Е.М. Розрахунки допустимих навантажень в струмових ланцюгах релейного захисту. М .: Енергія, 1980.
17. Костенко Л.М., Піотровський Л.М. Електрично машини. М .: Енергія, 1973, в 2-х частинах.
18. Правила улаштування електроустановок. М .: Держенергонагляд Росії, 1998, 608 с.
19. РД 153-34.0-20.527-98 Настанови щодо розрахунку струмів короткого замикання і вибором електроустаткування
20. РД 153-34.0-35.301-2002. Інструкція з перевірки трансформаторів струму, які використовуються в схемах релейного захисту та вимірювання
21. РД 34.35.310-97. Загальні технічні вимоги до мікропроцесорних пристроїв захисту і автоматики енергосистем. М .: ОРГРЕС, 1997, 36 с.
22. Рекомендації по вибору алгоритмів зашитий електродвигунів, передбачених в блоках БМРЗ і БМРЗ-100 // Матеріал розміщений на сторінці: http://bmrz-zakharov.narod.ru/Zash.htm
23. Слодарж М.І. Режими роботи, релейний захист і автоматика синхронних двигунів. М .: Енергія, 1977
24. Соловйов А.Л. Захист генераторів малої і середньої потужності терміналами «Сіріус-ГС». М .: НТФ «Енергопрогрес" 2009 р
25. Сиромятніков І.А. Режими роботи асинхронних і синхронних двигунів. М .: Вища школа, 1984.
26. Фігурне Е.П., Жарков Ю.І., Петрова Т.Є. Релейний захист мереж тягового електропостачання змінного струму. М .: Маршрут, 2006, 272 с.
27. Чорнобриві Н.В. Семенов В.А. Релейний захист енергетичних систем. - М.: Вища школа, 1998.
28. Шабад М.А. Захист від однофазних замикань на землю в мережах 6-35 кВ. СПб, ПЕІПК, 2001.
29. Шабад М.А. Трансформатори струму в схемах релейного захисту. Експериментальна і розрахункова перевірки. Конспект лекцій. СПб, ПЕІПК 2010.
30. Шнеерсон Е.М. Цифрова релейний захист. М .: Вища школа, 2007, 549 с.
31. Гондуров С.А., Міхальов С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Розрахунок уставок для цифрових пристроїв релейного захисту. Струмовий відсічення. // Матеріал розміщений на сторінках: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/to.htm і https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok-dlya-cifrovyh-ustrojstv-relejno/
32. Гондуров С.А., Міхальов С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Розрахунок уставок для цифрових пристроїв релейного захисту. Частина 2. Диференціальний захист електродвигуна. // Матеріал розміщений на сторінках: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/DZT_DTO.htm і https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok-dlya-cifrovyh-ustrojstv-relejnoj-z /
33. Гондуров С.А., Міхальов С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г.Расчет уставок для цифрових пристроїв релейного захисту. Частина 3. Алгоритм диференціальної захисту електродвигуна з гальмуванням .// Матеріал розміщений на сторінках: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/DZT_DTO2.htm і https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok -dlya-cifrovyh /
34. Гондуров С.А., Міхальов С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г.Расчет уставок для цифрових пристроїв релейного захисту. Частина 4. Захист від замикань на землю // Матеріал розміщений на сторінках: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/ZZ2.htm і https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok-dlya -cifrovyh-ustrojstv-relejn /
35. Гондуров С.А., Міхальов С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Розрахунок уставок для цифрових пристроїв релейного захисту. Частина 5 Захист електродвигунів від перевантаження. // Матеріал розміщений на сторінці: http: //www.bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/overload.htm
36. Гондуров С.А., Міхальов С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Розрахунок уставок для цифрових пристроїв релейного захисту. Частина 6. Захист електродвигунів від перевантаження за допомогою алгоритму «теплова модель електродвигуна» // Матеріал розміщений на сторінці: https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok-dlya-cifrovyh-ustro6/

Гондуров С.А., Міхальов С.В.,
Пирогов М.Г., Захаров О.Г.,
НТЦ «Механотроніка», С-Петербург