Автоматизация защит низкого напряжения

В соответствии с ПУЭ для защиты асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением выше 1000 В должны быть предусмотрены следующие виды защит.

Асинхронные и синхронные двигатели:

а) от многофазных замыканий в обмотке статора;

б) от замыканий на землю в обмотке статора;

в) от токов перегрузки;

г) от понижения напряжения.

Синхронные двигатели:

а) от асинхронного режима;

б) защита от потери питания.

Трансформаторы:

а) от многофазных замыканий в обмотках;

б) от токов перегрузки;

в) газовая защита.

В настоящей работе рассмотрена только защита от потери питания синхронных двигателей, так как защиты по пунктам а—г асинхронных двигателей, по пункту а синхронного двигателя и пунктам а—в трансформаторов достаточно полно описаны в соответствующей литературе.

Внедрение мощных синхронных электродвигателей серий СТД, СДН для привода насосов на БКНС и НСП в системе заводнения нефтепромыслов и магистральных нефтепроводов предъявляет ряд требований к блокировке схемы АВР секционного выключателя РУ 6(10) кВ, а также вызывает необходимость установки специальных защит на вводе в РУ 6(10) кВ.

При наличии синхронных двигателей даже тупиковая подстанция 35—110/6(10) кВ с точки зрения релейной защиты и автоматики сети 35—110 кВ является частью сети с двухсторонним питанием из-за наличия подпитки места к.з. токами синхронных двигателей. При к.з. на линиях 35—110 кВ после отключения со стороны основного питания дуга в месте повреждения может поддерживаться током подпитки от синхронных электродвигателей. В этом случае автоматическое повторное включение (АПВ) со стороны питания почти всегда будет безрезультатным. Кроме того, в этом случае имеется опасность повреждения обмоток трансформатора подстанции дуговыми перенапряжениями. По имеющимся данным для поддержания дуги достаточен ток порядка 10—20 А. Исходя из этого тока, мощность синхронного электродвигателя, при котором необходимо снимать подпитку места к.з., составит:

в сети 35 кВ

в сети 110 кВ

Кроме того, наличие подпитки от синхронных электродвигателей замедляет пуск устройства автоматического включения резерва (АВР), поскольку напряжение и частота на шинах 6—10 кВ подстанции при потере основного питания со стороны высоковольтной линии могут снижаться медленно. Особенно медленно может действовать система АВР с пусковым органом напряжения из-за наличия устройства форсировки возбуждения синхронных машин. Действие АПВ и АВР при отсутствии специальных устройств защиты от потери питания может привести к несинхронному включению с большими значениями тока, динамически опасными для синхронных двигателей. Для подстанций, оборудованных отделителями и короткозамыкателями, токи подпитки синхронных двигателей места к.з. могут привести к отказу отключения отделителем поврежденной подстанции. Предотвращение подпитки места к.з. синхронными двигателями может быть обеспечено быстродействующей защитой от потери питания, реагирующей на снижение частоты и изменение направления активной мощности.

Вращающий момент реле мощности при этом определяется как:

где (/р, /р — линейное напряжение и ток отстающей фазы.

Тогда реле мощности будет иметь положительный момент при направлении активной мощности к шинам, нулевой — при отсутствии тока и отрицательный — при направлении активной мощности от шин. В связи с тем, что защита от потери питания будет работать только при изменении направления мощности и частоты, установка реле частоты может быть принята 49—48,5 Гц.

Время работы защиты от потери питания равно сумме времени снижения частоты до уставки срабатывания и выдержки реле времени. Время снижения частоты может быть определено из выражения

mD2 — маховые массы агрегатов; пн — частота вращения; Рн — номинальная мощность агрегата.

где /ср р — частота срабатывания реле частоты; /н - номинальная частота; Ту пр — приведенная механическая постоянная времени всех синхронных двигателей, участвующих в выбеге;