Защита электрооборудования

Защита электрооборудования

Виды защиты электрооборудования

Электрическая защита и распределение энергии между приемниками электрической энергии осуществляются с помощью электрических аппаратов.

Защита осуществляется автоматическим отключением поврежденного участка системы или подачей сигнала о нарушении нормального режима. Каждый элемент системы кроме основной защиты реагирующей на нарушения режима элемента системы может снабжаться резервной защитой, которая должна реагировать при отказах основной.

К защите предъявляются следующие требования:

• быстродействие;
• селективность;
• надежность;
• чувствительность.

Быстродействие определяется временем срабатывания tc. Различают защиты: мгновенного действия tc 0,5с. Селективность обеспечивается соответствующим выбором типа защиты, ее параметрами и временем срабатывания. Чувствительность характеризуется коэффициентом Кч. Для максимальной защиты Kч=Xmin/Xc для минимальной Кч= Хс/Хмах. Хс — параметр срабатывания, Xmin и Хмах — соответственно, минимально и максимально возможные значения контролируемого параметра в аварийном режиме.

Для общепромышленного электрооборудования предусматриваются: максимально токовая защита (для быстрого отключения при коротком замыкании), защита от перегрузок для отключения цепи при длительном превышении номинального; защита минимального напряжения для отключения двигателей при опасном для них снижении напряжения; нулевая защита, предохраняющая от самозапуска двигателя, остановившегося после случайного перерыва в электроснабжении.

По назначению электрические аппараты делятся на четыре группы:

• коммутирующие, производящие отключение и включение силовых электрических цепей в системах, генерирующих, передающих и распределяющих электрическую энергию;
• аппараты управления (контакторы, пускатели, контроллеры, командоаппараты), управляющие работой электротехнического устройства;
• реле и регуляторы, осуществляющие защиту и управление работой устройств с использованием логических задач;
• датчики, создающие электрические сигналы (ток, напряжение), соответствующие определенным параметрам технологических процессов.

Коммутирующие аппараты можно разделить на три группы:

2.Плавкие предохранители, выполняющие только разовое отключение при недопустимых нарушениях режима работы электротехнического устройства.

3.Неавтоматические выключатели (рубильники, пакетные выключатели и переключатели) выполняющие только ручное включение и отключение.

Коммутирующие аппараты классифицируются: по роду тока (переменный и постоянный) и уровням тока и напряжения (слаботочные — до 5А, сильноточные выше 5А, низкого напряжения — до 1000В и высокого выше 1000В); по числу разрываемых контактов — одно-, двух- и трехполюсные.

Автоматические выключатели классифицируются по выполняемым функциям защиты: минимального и максимального тока; минимального напряжения. Средством защиты в автоматах является электромагнитный (соленоид) и (или) тепловой (биметаллический элемен) расцепители.

Электромагнитный расцепитель защищает от токов короткого замыкания, а электромагнитный — от токов перегрузки.

Предохранители состоит из плавкого металлического элемента — вставки в виде тонкой проволоки или пластины и корпуса с контактным устройством. Плавкая вставка допускает длительное протекание тока, а при перегрузках или коротких замыканиях нагревается до температуры плавления металла и, расплавляясь, разрывает электрическую цепь. При токах выше 10А корпус предохранителя заполняется дугогасительным средством (фибра, кварцевый песок и др.)

Защитные свойства определяются типом предохранителя и номинальным током плавкой вставки. Время срабатывания — время плавления плавкой вставки. Полное время отключения цепи

tд- время гашения дуги, обычно от1мс до 10 мс.

По конструкции предохранители делятся на трубчатые и пробочные.

Реле защиты и управления осуществляют прерывистое управление при достижении какой либо величины заданного значения. Различают реле: тока, напряжения, тепловое, временное, положения, давления и т.д.

Реле состоят из трех функциональных органов: чувствительного, воспринимающего входную величину и преобразующего ее в электрическую; сравнения преобразованной величины с эталоном и передачи воздействия на исполнительный орган; исполнительного, который воздействует на управляемую электрическую цепь.

Реле содержит цепь, воспринимающую действие, и цепь, исполняющую действие, т.е. цепи оперативного тока. Цепь воспринимающая действие получает сигнал в виде повышения или падения сигнала. После чего реле срабатывает и замыкает цепь оперативного тока.

Так тепловое реле предназначено для защиты двигателя от перегрузки. При прохождении по нагревательному элементу (биметалическая пластина, состоящая из двух пластин с различным температурным коэффициентом линейного расширения) большого тока происходят его нагрев и изгибание, что приводит в действие защелку, разрывающую контакты оперативного тока. Тепловые реле имеют значительную тепловую инерцию и не могут мгновенно отключать электрическую цепь при коротких замыканиях. Поэтому последовательно с ними включают плавкие предохранители или реле максимального тока.

Кроме защиты от перегрузок, возникающих в симметричных режимах, реле максимального тока используется при защите от коротких замыканий.

Бесконтактные электрические аппараты

В качестве защитных аппаратов в настоящее время широкое распространение получили бесконтактные электрические аппараты.

Бесконтактные электрические аппараты воздействуют на электрическую цепь без физического разрыва. Основными их преимуществами являются: быстродействие, высокая скорость переключения; долговечность, срок службы определяется в основном старением компонентов, из которых они состоят; отсутствие контактов подвижных частей.

Принцип действия бесконтактных электрических аппаратов управления основан на использовании элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой: ферромагферромагнитные сердечники с обмотками (нелинейные индуктивности); активные нелинейные сопротивления, которыми обладают полупроводниковые приборы при сравнительно невысоких частотах электрического тока.

Нелинейные элементы включаются между источником питания и нагрузкой (управляемой цепью). Управление осуществляется изменением сопротивления нелинейных элементов электрическому току от минимального до максимального значения. Управляемая мощность в цепи нагрузки достигает при этом больших значений.

Указанное свойство, т.е. возможность с помощью сравнительно небольшой мощности в цепи управления управлять большой мощностью в управляемой цепи (нагрузке), характеризует бесконтактные аппараты как усилители.

Защита от минимального напряжения

От перегрузки двигатель сохраняет токовая защита, реагирующая на возрастание тока, а также синхронный двигатель нельзя оставлять в работе при длительных глубоких снижениях напряжения сети во избежание перегрева, особенно если двигатель полностью нагружен.

После отключения по КЗ происходит самозапуск электродвигателей, подключенных к секции или системе шин, на которых во время КЗ имело место снижение напряжения. Токи самозапуска, в несколько раз превышающие номинальные, проходят по питающим линиям (или трансформаторам) собственных нужд. В результате напряжение на шинах собственных нужд, а следовательно, и на электродвигателях понижается настолько, что вращающий момент на валу электродвигателя может оказаться недостаточным для его проворота. Самозапуск электродвигателей может не произойти, если напряжение на шинах окажется ниже 55-65 % Iном.

Для того чтобы обеспечить пуск наиболее ответственных электродвигателей, устанавливается защита минимального напряжения, отключающая неответственные электродвигатели, отсутствие которых в течение некоторого времени не отразится на производственном процессе. При этом уменьшается суммарный ток самозапуска и повышается напряжение на шинах собственных нужд, благодаря чему обеспечивается самозапуск ответственных электродвигателей.

В некоторых случаях при длительном отсутствии напряжения защита минимального напряжения отключает и ответственные электродвигатели. Это необходимо, в частности, для пуска схемы АВР электродвигателей, а также по технологии производства. Так, например, в случае остановки всех дымососов необходимо отключить мельничные и дутьевые вентиляторы и питатели пыли; в случае остановки дутьевых вентиляторов — мельничные вентиляторы и питатели пыли. Отключение ответственных электродвигателей защитой минимального напряжения производится также в тех случаях, когда их самозапуск недопустим по условиям техники безопасности или из-за опасности повреждения приводимых механизмов.

Для этих целей и предусматривается защита от понижения или исчезновения напряжения, называемая обычно нулевой защитой. Аппаратами этой защиты являются контакторы, магнитные пускатели и специально установленные электромагнитные реле напряжения.

При питании главной цепи и цепи управления от одной сети (например, схемы рис.2 и 3) и кнопочном управлении нулевая защита осуществляется контактором или магнитным пускателем КМ. Действительно, при исчезновении напряжения в сети контактор КМ отпадает, а включение его вновь возможно лишь после нажатия кнопки «Пуск» (SB1) при условии, что напряжение сети будет не меньше 0,85Uн.с. Объясняется это тем, что контакторы переменного тока и магнитные пускатели имеют напряжение надежного срабатывания не менее 0,85Uн.с. Напряжение возврата у них обычно не превышает (0,4-0,5)Uн.с.

В схемах управления с командоконтроллером (обычно для двигателей с фазным ротором) нулевая защита выполняется с помощью реле РН (рис.4). В исходном положении рукоятки командоконтроллера КК катушка реле РН обтекается током и контакт РН замкнут. При переводе командоконтроллера в любое рабочее положение контакт КК размыкается и катушка РН и вся остальная аппаратура получают питание теперь только через контакт РН. Когда напряжение в сети исчезает или резко падает (а также при срабатывании максимальных реле КА), реле РН размыкает свой контакт. Повторное включение двигателя возможно лишь после установки командоконтроллера в исходное положение. Тем самым предотвращается самозапуск двигателя.

Рисунок 3. Схемы нулевой защиты

Иногда цепь управления питается от сети переменного тока, не зависимой от сети, питающей главную цепь двигателя (обычно при напряжении главной цепи 380-500В). В таких схемах нулевая защита главной цепи осуществляется с помощью реле РН1 (рис.4,б), а нулевая защита цеп управления обеспечивается контактором КМ (рис.4,в) или реле РН2 (рис.4,г). На рис.4,г показан вариант включения реле РН2 для сложных схем управления с несколькими командоконтроллерами, пакетными выключателями и другими аппаратами ручного управления. В обеих схемах двигатель может быть включен только при наличии напряжения как в главной цепи, так и в цепи управления. Так как при перерыве питания в главной цепи контакты реле РН1 размыкаются, что приводит к отключению контактора КМ (или реле РН2), самозапуск двигателя становится невозможным. В схеме 4,г перед запуском двигателя нужно предварительно нажать кнопку «Подготовка пуска».

Аналогично выполняется нулевая защита в тех случаях, когда цепь управления питается от сети постоянного тока. Такие схемы применяются для электроприводов повторно-кратковременного режима с большой частотой включений, недопустимой для контакторов с управлением на переменном токе и магнитных пускателей.

Заключение

В ходе курсовой работы были рассчитаны следующие виды защит:

Трансформатора Т3- 10/0,4 кВ:

— токовая отсечка выполнена на реле РТ-40/100
I_ср = 7,02А k_ч = 2,8 t_сз=0,lc

— максимальная токовая защита выполнена на реле РТ-40/10
I_ср=16,18А k_ч=9,3 t_сз=1,1 c

— расчёт защиты нулевой последовательности
I_cp=9,6A t_сз=0,5c

Кабельной линииL3 – 10кВ:

— токовая отсечка выполнена на реле РТ-40;

I_ср = 1297,2 А t=0,1 с

— максимальная токовая защита выполнена на реле РТ-40/50
I_ср=9,83 А k_ч=2,02 t_сз=0,1c

Асинхронного двигателя М1 – 10кВ:

— токовая отсечка выполнена на реле РТ-40/50
I_ср=19,50 А k_ч=17,09

— защита от перегрузок выполнена на реле РТ-84
I_ср =3,782 A t_с.з.=10,5 c

— защита минимального напряжения

Трансформатора Т1— 110/10 кВ:

— дифференциальная токовая защита выполнена на реле ДЗТ-11

k_ч=4,54 W_осн = 13 витка W_неосн = 12 витков

— максимальная токовая защита выполнена на реле РТ-40/50
I_ср =7,33 А k_ч = 8,96 t_сз=2,1с

— защита от перегрузок выполнена на реле РТ-40/20

Асинхронного двигателя М4:

— Определяются данные и выбирается магнитный пускатель ПМ12-125 со встроенным тепловым реле РТТ-З

-Выбираем предохранитель ПН – 2 с номинальным током патрона 250 А и плавкую вставку с

Литература

1. Правила устройств электроустановок. 7 издание. – М.: Энергоатомиздат, 2003.

2. Шабад М.А. Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – Л.: Энергоатомиздат, 1985.

3. Шабад М.А. Защита трансформаторов 10кВ. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

4. Шабад М.А. Защита трансформаторов распределительных сетей. – Л.: Энергоатомиздат, 1981.

5. Неклепаев Б.Н., Крючков И.Л. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1989.

6. Корогодский В.И. и др. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кв. М.: Энергоатомиздат, 1987.

7. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: Высшая школа, 2008.

8. Чернобровов Н.В. Релейная защита.– М.: Энергия, 1974.

9. Андреев В.А. Релейная защита систем электроснабжения. В примерах и задачах. – М.: Высшая школа, 2008.

10. Шеховцов В.П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения. – М.: Форум-Инвра, 2008

11. Ангарова Т.В. и др. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1981.

12. Астахов Б.А. и др. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

13. Шеховцов В.Л. Справочник-пособие по ЭО и ЭСН. – Обнинск, 1994.

14. Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. – М.: Энергоатомиздат, 1978.

15. Гольстрем В.А., Иваненко А.С. Справочник энергетика промышленных предприятий. Киев.: Техника, 1977.

Приложение

Рисунок П-1. Схема защиты асинхронного электродвигателя : а —токовые цепи; б —выходное реле защиты минимального напряжения; в —цепи оперативного тока

Рисунок П-2. Схема токовых цепей и цепей оперативного тока дифференциальной защиты, максимальной защиты, защиты от перегрузки силового трансформатора 110/6—10 кВ

Рисунок П- 3. Схема цепей оперативного тока газовой защиты силового трансформатора 110/6—10 кВ и цепи отключения отделителя и включения короткозамыкателя

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Нулевая защита

Вариант №1

Схема защиты на рис. 109, а, применяется в случае, если в ней только один или два ( реверсивных ) контактора.

Для включения двигателя в сеть нажимают кнопку SB1 «Пуск», вследствие чего включается линейный контактор КМ, который замыкает главные контакты КМ1. КМ3 и вспомогательный КМ4.

Если после этого кнопку SB1 отпустить, ток в катушке КМ контактора поддерживается через вспомогательный контакт КМ4.

При снижении напряжения до недопустимого якорь контактора отпадает, контакты КМ1…КМ3 размыкаются, двигатель отключается от сети и останавливается.

Кроме того, размыкается контакт КМ4, поэтому ток в катушке КМ контактора исчезает.

При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ появится только после нажатия кнопки SB1 «Пуск».

Таким образом, данная схема исключает автоматическое повторное включение электродвигателя после восстановления напряжения. Пуск возможен только при участии человека.

Схема на рис. 109, б применяется как часть более сложной схемы управления в электроприводах, с числом контакторов более двух. К таким электроприводам относятся грузовые лебедки и краны, якорно-швартовные устройства и другие, управляемые при помощи командоконтроллера.

Как следует из схемы, рукоятка командоконтроллера имеет 5 положений: нерабочее «0» и по два рабочих «I» и «II» в обе стороны ( «Вперед» — «Назад» ).

В исходном положении «0» контакт SA командоконтроллера замкнут. Поэтому при подаче напряжения на зажимы А и В ( род тока не играет роли ) через этот контакт образуется цепь тока катушки реле напряжения KV.

Реле KV включается и замыкает три своих контакта: KV1, KV2 и KV3. Контакт KV1 шунтирует контакт SA ( но только в нулевом положении ), через контакты KV2 и KV3 поступает питание на остальную часть схемы управления.

Схема готова к работе.

При работе, например, в направлении «Вперед», рукоятку командоконтроллера выводят из положения «0» и устанавливают в положение «I». При этом контакт SA размыкается, но остается замкнутым контакт KV1. Через него катушка KV продолжает получатьпитание из сети.

При переводе рукоятки в положение «II» схема не изменяется.

При снижении напряжения ниже допустимого якорь реле KV отпадает, все три его контакта размыкаются.

При размыкании контакта KV1 ток в катушке реле KV пропадает, а при размыкании контактов KV2 и KV3 снимается питание с остальной части схемы управления. Двигатель отключается от сети и останавливается.

При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ появится только после возврата рукоятки командоконтроллера в нулевое положение. Только тогда замкнется контакт SA, через который снова получит питание катушка реле KV и повторно замкнутся контакты KV1, KV2 и KV3.

. Таким образом, и эта схема исключает автоматическое повторное включениеэлектродвигателя после восстановления напряжения. Пуск возможен только при участии человека ( надо нажать кнопку SB1 «Пуск» ).

4.3.3.Схема нулевой защиты с аварийным выключателем

У электроприводов, управляемых при помощи командоконтроллера, заедание рукоятки в промежуточном положении может привести к аварии, т.к. электродвигатель не останавливается.

Чтобы избежать аварии, в цепь катушки реле напряжения KV включают пакетный выключатель S1 ( рис. 110 ). Этот выключатель называют аварийным или выключателем управления. Выключатели устанавливают на тумбе командоконтроллера сбоку или сверху.

Рис. 108. Схема нулевой защиты с аварийным выключателем S1

При работе этот выключатель постоянно включен, поэтому включено реле напряжения KV. Через контакт KV:2 этого реле питание подается на основную часть схемы управления.

В случае возникновения аварийной ситуации оператор ( лебедчик ) выключает S1.

Реле KV теряет питание и размыкает контакты KV:2 и KV:1.

При размыкании контакта KV:2 снимается питание с основной части схемы управления, двигатель отключается от сети и затормаживается.

Размыкание контакта KV:1 делает невозможным включение реле KV до тех пор, пока не замкнется контакт SM1 командоконтроллера, т.е. пока не рукоятка командоконтроллера не будет возвращена в нулевое положение.

После этого реле KV получит питание и можно продолжить работу.

Выключатели управления могут быть одно- или двухполюсными.

9. Типовые комплектные устройства. Реостаты. Магнитные пускатели. Станции управления и магнитные контроллеры.

REM610 ABB управление и защита двигателя

REM610 ABB устройство управления и защиты двигателя

REM610 ABB основная область применения защита и мониторинг асинхронных двигателей от 500 кВт до 2 МВт. Терминал REM610 ABB может также применяться для защиты фидеров и трансформаторов среднего напряжения.

REM610 ABB устройство управления и защиты двигателя применение

REM610 ABB является универсальным многофункциональным реле защиты, предназначенным, в основном, для защиты стандартных асинхронных двигателей среднего напряжения большой и средней мощности в широком диапазоне их применений. REM610 ABB защищает от неисправностей во время пуска, нормальной работы, холостых оборотов и охлаждения двигателя при простоях, например в насосах, вентиляторах, в мельницах и дробилках

Большое число реализованных функций защиты делают REM610 ABB комплексным устройством защиты от повреждения двигателя. REM610 ABB может использоваться с двигателями, управляемыми как выключателями, так и контакторами.

REM610 ABB может также использоваться для защиты, например, фидерных кабелей и силовых трансформаторов, которые требуют тепловой защиты от перегрузки, или для одно-, двух или трехфазной максимальной токовой защиты или ненаправленной защиты от замыканий на землю.

REM610 ABB конструкция

REM610 ABB построено на микропроцессорной базе. Система самоконтроля непрерывно следит за работой реле.

Интерфейс человек-машина (HMI) включает в себя жидкокристаллический дисплей (ЖКД), который делает местное управление REM610 ABB простым и безопасным.

Местное управление REM610 ABB может выполняться с помощью компьютера, подключённого к переднему порту последовательной связи. Дистанционное управление может выполняться через задний разъем, соединенный с системой управления и контроля через последовательную шину связи.

REM610 ABB требует для работы защищенного источника напряжения. Внутренний источник питания REM610 ABB формирует напряжения, необходимые для электронных устройств. Источник питания представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный с гальванической развязкой (с обратной связью). При подключенном напряжении питания на передней панели REM610 ABB загорается зеленый индикаторный светодиод (готов).

REM610 ABB функции защит и мониторинга

— Защита от термической перегрузки
— Контроль пуска двигателя
— Комулятивный счетчик пусков двигателя
— Максимальная токовая защита
— Защита по снижению тока
— Токовая защита от несимметричной нагрузки фаз
— Токовая защита обратной последовательности
— Ненаправленная токовая защита нулевой последовательности
— Резервирование при отказе выключателя (УРОВ)
— Аварийный осциллограф
— Измерения
— Запись событий

REM610 ABB Аппаратное обеспечение

— Токовые входы (1 или 5 А)
— Дискретные входы
— Выходные реле
— Сигнальные светодиоды
— Передний порт связи (InfraRed)
— Жидкокристаллический дисплей