Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Часть 7

5 октября 2011 г. в 17:01

Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты

Данная работа продолжает серию статей [29-33], в которых рассмотрены примеры расчета уставок для разных алгоритмов цифровых устройств релейной защиты.

Как и ранее, расчёт уставок произведен в первичных значениях токов, а после его окончания все уставки переведены во вторичные значения токов.

Часть 7. Уставки для алгоритма защиты синхронного двигателя от асинхронного режима.

Согласно требованиям ПУЭ [18] для синхронных электродвигателей (СД) должна предусматриваться защита от асинхронного режима реле, реагирующего на увеличение тока в обмотках статора с независимой от тока характеристикой выдержки времени.

Эта защита может быть совмещена с защитой от токов перегрузки и отстроена по времени от тока пускового режима и тока, соответствующего форсировке возбуждения.

Из теории электрических машин [17] известно, что о.к.з. представляет собой отношение тока возбуждения

iво, соответствующего номинальному напряжению E0 = Uном по характеристике холостого хода, к току возбуждения iв.н. , соответствующему номинальному току Iкз = Iном по характеристике трехфазного короткого замыкания (51):

(51)

Пример характеристики КЗ для синхронного генератора приведен на рис. 1. Согласно [17] для синхронных явнополюсных машин значение о.к.з = 0,4- 1,4.

ПУЭ [18] допускает применение защиты с зависимой от тока характеристикой для СД с отношением короткого замыкания (о.к.з.) более 1.


Рис.1 Пример характеристики
КЗ синхронного генератора [17]

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 СД при возникновении асинхронного режима.

Защита СД от асинхронного режима должна действовать с выдержкой времени на одну из схем, предусматривающих:

  1. ресинхронизацию СД;
  2. ресинхронизацию СД с автоматической кратковременной разгрузкой механизма до такого уровня, при котором обеспечивается втягивание СД в синхронизм (при допустимости кратковременной разгрузки по условиям хнологического процесса);
  3. отключение СД и повторный автоматический пуск;
  4. отключение СД (при невозможности его разгрузки или ресинхронизации, при отсутствии необходимости автоматического повторного пуска и ресинхронизации по условиям технологического процесса).

Как известно, длительная работа СД в асинхронном режиме (потеря возбуждения) приводит к тепловым перегрузкам и перегреву обмотки статора и демпферных контуров ротора. Защита СД от потери возбуждения, как правило, выполняется на основе максимальной токовой защиты с регулируемым временем возврата. Однако, такое исполнение защиты не позволяет защитить СД работающих с технологическими перегрузками. Поэтому целесообразно всегда выполнять защиту от асинхронного режима аналогично защите синхронных генераторов — на основе реле сопротивления [24].

По методике, приведенной в [5], проанализируем изменение сопротивления на выводах питания СД (рис. 2).


Рис. 2 Круговые диаграммы полного сопротивления на выводах
синхронной машины и характеристика реле

При нормальном режиме работы (с опережающим ) вектор полного сопротивления прямой последовательности на выводах питания двигателя находится во 2-м квадранте (двигатель отдает реактивную мощность и потребляет активную).

При потере возбуждения двигатель начинает потреблять из сети значительную реактивную мощность, но продолжает потреблять активную мощность, а вектор полного сопротивления смещается в 3-й квадрант.

Согласно экспериментальным исследованиям [5], сопротивление на выводах СД при потере возбуждения (см. рис. 2, кривая 1), может изменяться в диапазоне:

от (0,3 ÷ 0,5)x′′d до (1,1÷1,4)xd (52)

где x′′d — сверхпереходное сопротивление СД, Ом, xd — индуктивное сопротивление прямой последовательности СД, Ом.

Учитывая это, в блоках БМРЗ характеристика области срабатывания алгоритма защиты СД от асинхронного режима выполняется в виде окружности, расположенной симметрично на комплексной плоскости относительно оси jX (рис. 3).


Рис. 3 Характеристика алгоритма защиты

Окружность с центром на оси jX проходит через точки (0,3 ÷ 0,5)x′′d и (1,1÷1,4)x d..

Рассмотрим пример расчета уставок для алгоритма защиты СД типа СТД-4000-2 от асинхронного режима.

Данные для расчета

  1. Номинальная мощность на валу двигателя:
  2. Номинальная полная мощность двигателя: Sном.дв. = 4560 кВА
  3. Номинальное напряжение:
  4. Сверхпереходное сопротивление двигателя:
  5. Сопротивление двигателя:

Для того, чтобы найти сверхпереходное сопротивление и сопротивление прямой последовательности СД, в именованные единицах, необходимо знать базисное сопротивление, найти которое, используя расчетные данные, можно по формуле (53):

, Ом (53)

Пример 7:

7.1 Подставив расчетные данные в формулу (53) получим значение базисного сопротивления данного СД:

(53-1)

Для определения сверхпереходного сопротивления в именованных единицах по известному значению базисного сопротивления применяют формулу (54):

,Ом (54)

Пример 7:
7.2 Подставив значение базисного сопротивления в формулу (54) получим: (54-1)

Индуктивное сопротивление в именованных единицах находят по формуле (55):

(55)

Пример 7:
7.3 Произведя вычисления, получим: (55-1)

Учитывая сказанное выше о возможном диапазоне изменения сопротивления СД (52), выбираем точки пересечения оси jX — 1,24 Ом и 53 Ома и строим характеристику защиты от потери возбуждения (перехода в асинхронный режим) для СД типа СТД-4000-2 (рис. 4).


Рис. 4 Характеристика защиты
для СД типа СТД-4000-2

Время срабатывания этого алгоритма защиты принимают равным 1 ÷ 2 с. Работа алгоритма защиты СД от асинхронного режима автоматически блокируется при наличии:

  • сигнала включения автомата гашения поля (АГП), формируемого блоком цифровой релейной защиты;
  • внешнего сигнала на включение АГП (например, при управлении процессом гашением поля в ручном режиме).

Достоинством данного алгоритма защиты является корректность процесса выявления факта потери возбуждения, а также простую методику расчёта уставок.

Зависимость работы алгоритма защиты от исправности измерительных цепей напряжения является его недостатком.

Литература

  1. Алгоритмы защиты, выполняемые БМРЗ в кодах ANSI// Материал размещен на странице: http://bmrz-zakharov.narod.ru/new/_ANSI.htm
  2. Александров А.М. Выбор уставок срабатывания защит асинхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1987.
  3. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М, Кибель В.М. и др. Трансформаторы тока. — Л.:Энергоатомиздат, 1989
  4. Беляев А.В. Противоаварийное управление в узлах нагрузки с синхронными двигателями большой мощности. — М.: НТФ «Энергопресс», 2004
  5. Вавин В.Н. Релейная защита блоков турбогенератор-трансформатор. — М.: Энергоиздат, 1982
  6. ГОСТ 183-74. Межгосударственный стандарт. Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия, изд. июль 2001 г. (отменен 01.07.2010 г)
  7. ГОСТ 7746-2001 Межгосударственный стандарт. Трансформаторы тока. Общие технические условия.
  8. ГОСТ 8865-93. Межгосударственный стандарт. Системы электрической изоляции. Оценка нагревостойкости и классификация.
  9. ГОСТ 13109-97. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения
  10. ГОСТ Р 52776-2007. Национальный стандарт РФ. Машины электрические вращающиеся. Номинальные данные и характеристики. (введен с 01.01.2008 г.)
  11. Захаров О.Г., Фрейцис И.И. Метод определения коэффициента загрузки асинхронного электродвигателя. //Вопросы судостроения, серия Судовая электротехника и связь, 1985, вып. 42, С.78
  12. Захаров О.Г., Фрейцис И.И. Энергосберегающий метод испытаний на нагревание судового электрооборудования.// Вопросы судостроения, серия Промышленная энергетика, 1983, вып. 3 , С. 82.
  13. Информация об алгоритмах, выполняемых блоками БМРЗ и БМРЗ-100 различных исполнений и модификаций // Материал размещен на странице: http://bmrz-zakharov.narod.ru/algoritmy.htm
  14. Исследование цифровых устройств защиты электродвигателей серии БМРЗ-Д на физической модели.// Статья размещена на странице :http://www.olgezaharov.narod.ru/BMRZ-D.pdf
  15. Корогодский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. — М.:Энергоатомиздат, 1987
  16. Королев Е.П., Либерзон Э.М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. М.: Энергия, 1980.
  17. Костенко Л.М., Пиотровский Л.М. Электрически машины. М.: Энергия, 1973, в 2-х частях.
  18. Правила устройства электроустановок. М.: Госэнергонадзор России, 1998, 608 с.
  19. РД 153-34.0-20.527-98 Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования
  20. РД 153-34.0-35.301-2002. Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения
  21. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М.: ОРГРЭС, 1997, 36 с.
  22. Рекомендации по выбору алгоритмов зашит электродвигателей, предусмотренных в блоках БМРЗ и БМРЗ-100// Материал размещен на странице: http://bmrz-zakharov.narod.ru/Zash.htm
  23. Слодарж М.И. Режимы работы, релейная защита и автоматика синхронных двигателей. М.: Энергия, 1977
  24. Соловьёв А.Л. Защита генераторов малой и средней мощности терминалами «Сириус-ГС». М.: НТФ «Энергопрогресс» 2009 г.
  25. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. М.: Энергоатомиздат, 1984.
  26. Фигурнов Е.П., Жарков Ю.И., Петрова Т.Е. Релейная защита сетей тягового электроснабжения переменного тока. М.: Маршрут, 2006, 272 с.
  27. Чернобровов Н.В. Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. — М.:Энергоатомиздат, 1998
  28. Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. СПб, ПЭИПК, 2001
  29. Шабад М.А. Трансформаторы тока в схемах релейной защиты. Экспериментальная и расчетная проверки. Конспект лекций. СПб, ПЭИПК, 2010.
  30. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007, 549 с.
  31. Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Токовая отсечка. //Материал размещен на страницах: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/to.htm и https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok-dlya-cifrovyh-ustrojstv-relejno/
  32. Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Часть 2. Дифференциальная защита электродвигателя. //Материал размещен на страницах: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/DZT_DTO.htm и https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok-dlya-cifrovyh-ustrojstv-relejnoj-z/
  33. Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г.Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Часть 3. Алгоритм дифференциальной защиты электродвигателя с торможением.// Материал размещен на страницах: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/DZT_DTO2.htm и https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok-dlya-cifrovyh/
  34. Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г.Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Часть 4. Защита от замыканий на землю// Материал размещен на страницах: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/ZZ2.htm и https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok-dlya-cifrovyh-ustrojstv-relejn/
  35. Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Часть 5 Защита электродвигателей от перегрузки. // Материал размещен на странице:http://www.bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/overload.htm
  36. Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Часть 6. Защита электродвигателей от перегрузки с помощью алгоритма «тепловая модель электродвигателя»//Материал размещен на странице: https://www.elec.ru/articles/raschet-ustavok-dlya-cifrovyh-ustro6/

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

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Санкт-Петербургский научно-технический центр «Механотроника», созданный в 1990 году, первым в России начал разрабатывать и выпускать цифровые устройства релейной защиты и автоматики (РЗА). В настоящее время предприятие производит как уже ставшие широко известными в России и СНГ микропроцессорные блоки релейной защиты серии БМРЗ и БМРЗ-100, цифровые устройства частотной автоматики и центральной сигнализации, так и шкафы релейной защиты подстанционного и станционного оборудования 6(10), 35, 110,…
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Дуговая защита, устройства релейной защиты и автоматики (н/м)

Для защиты ячеек КРУ и КСО дуговые защиты: «ОВОД-МД», «ОВОД-Л»,РДЗ; ОРИОН-ДЗ. Цифровые устройства релейной защиты и автоматики «Сириус» и «Орион». Цифровые регистраторы аварийных процессов РП, вольтамперфазометры ВАФ, регистраторы качества электроэнергии РК, напряжения и тока Парма РК , генератор напряжения Парма ГС 8. Калибратор напряжения и тока Парма ГС 8.033. Преобразователи измерительные «ПАРМА Т400». Регистратор тока Парма РТ1.16.
Дуговая защита, устройства релейной защиты и автоматики (н/м)

ПРОДАМ: Щитовые измерительные приборы со склада и под заказ

Компания "Премьер Комплект Сервис" рада Вам представить щитовые измерительные приборы: — Приборы переменного тока; — Приборы постоянного тока; —Трансформаторы тока; — Цифровые приборы переменного тока; — Цифровые приборы постоянного тока; — Шунты; — Цифровые тахометры Компания "Премьер Комплект Сервис" — это официальный прямой поставщик электронных компонентов и электротехнических изделий для всех областей промышленности и производств без посредников. Основные задачи нашей компании: — Предоставить российскому производителю электроники и электротехнического оборудования бесперебойную комплексную поставку электронных компонентов и электротехнического оборудования в любых количествах и по конкурентоспособным ценам непосредственно от производителя и ведущих мировых дистрибьюторов в кратчайшие сроки. — Предоставить российскому разработчику возможность использовать в своих разработках лучшие достижения мировых лидеров в производстве электронных компонентов и модулей, осуществляя весь необходимый для этого сервис: технические консультации, образцы, средства разработки и отладочного оборудования, наборы элементной базы для опытного производства. Для реализации этих задач наша компания пользуется и предоставляет нашим партнерам и клиентам весь потенциал услуг, которые предлагают ведущие производители электроники и электротехнического оборудования в странах США, Европы и Азии. Осуществляя оптовые поставки электронных компонентов на основании непосредственных контактов с производителями и ведущими мировыми дистрибьюторами, не затрагивая вторичный рынок, а также наличие хорошо организованного отдела логистики в нашей компании дает основания утверждать, что мы способны выполнять поставленные перед нами задачи.
Бахарев Денис · ПКС · Сегодня · Россия · г Москва
Щитовые измерительные приборы со склада и под заказ

ПРОДАМ: Устройства защитного отключения Энергия АВДТ-32 (УЗО)

Устройство защитного отключения (УЗО) — механический коммутационный аппарат, состоящий из отдельных элементов, которые замеряют и сравнивают с заданными величинами дифференциальный ток и находят замыкания и размыкания электрической цепи (разъединителей). То есть, УЗО созданы для того, чтобы не допустить возможные последствия перегрузки в сети: возгораний электропроводки и пожара всей квартиры. Устройства защитного отключения обязательно применяются в современных жилых и офисных помещениях, на складских и производственных площадях. Даже, при случайном прикосновении к оголенной проводке, устройства тут же срабатывают и отключают питание в сети. Рекомендуем установить УЗО на каждую линию потребителей. Например: группа розеток, все освещение, электроприборы с большой мощностью. В первую очередь их устанавливают в помещении с повышенной влажностью: в душевые и ванные комнаты, на кухни и т.д. Принцип действия: Устройства защитного отключения УЗО работают на основе фиксации дифференциального тока, возникающего при его утечке на землю. Дифференциальный трансформатор тока служит сигнализатором наличия тока утечки, с трансформатора сигнал подается на катушку устройства отключения токового расцепителя, выполненную на основе постоянного магнита. Токовый расцепитель срабатывает вследствие размагничивания катушки. В обычном состоянии магнитное поле удерживает рычаг, который под действием пружины готов оторваться от магнита и отключить УЗО. Как только на обмотку подается напряжение, возникает магнитное поле обратного направления, контур размагничивается и пружина возвращает рычаг, который приводит в действие механизм отключения УЗО.
Рыжов Сергей · ЭТК Энергия · 8 апреля · Россия · г Москва
Устройства защитного отключения Энергия АВДТ-32 (УЗО)

ПРОДАМ: Секундомер электронный СЧЕТ-2

Зарегистрирован в Государственном реестре средств измерения РФ под №70387-18. Может поставляться с первичной поверкой. Секундомер предназначен для измерения временных параметров коммутационных устройств и систем релейной защиты. Диапазон измеряемых интервалов от 0,001 с до 99999,9 c; дискретность от 0,0001 с. Энергонезависимая память на 84 измерения. USB интерфейс для связи с компьютером, возможность сохранения результатов в формате Microsoft Excel. Свидетельство об утверждении типа №69052. Подробнее на https://tau-spb.ru/schet.htm https://tau-spb.ru/price.htm
Ажеганова Светлана · ТАУ · 17 марта · Россия · г Санкт-Петербург
Секундомер электронный СЧЕТ-2

ПРОДАМ: Защитное предохранительное устройство 5ГГ.674 350.000

- Защитное предохранительное устройство 5ГГ.674 350.000 – 3 шт. - Пружина 8ГГ.753 513.002 – 3 шт. - Резистор С2-33-Н-0,25 Р=0,25 Вт, R=11 Ом. Для трансформаторов типа ЗНОЛП 3 кВ - резистор на 9,1 Ом. Заменяемые части для ЗНОЛП трансформаторов. Трансформаторы ЗНОЛП выпускаются по принципу взаимозаменяемости отдельных деталей. В соответствии с этим отдельные детали или сборочные единицы представляют собой заменяемый элемент трансформатора ЗНОЛП. Заменяемыми являются: - пружина; - защитное предохранительное устройство; - резисторы: P=0,25 Вт, R=11 Ом и R=9,1 Ом. Вышеперечисленные части могут представлять собой предмет специальной покупки в случае их повреждения в ЗНОЛП трансформаторе. При этом в паспорте к ЗНОЛП трансформатора должна быть отметка с соответствующей записью о возможной причине отказа.
Павлов Виктор · ВолгаЭнергоКомплект · Сегодня · Россия · Самарская обл
Защитное предохранительное устройство 5ГГ.674 350.000
Компания «ФАТО Электрик» является производителем и прямым поставщиком низковольтной электротехнической продукции торговой марки HLT. На сегодняшний день ассортимент продукции бренда HLT уже включает в себя более 4000 наименований продукции. Офис и склад общей площадью свыше 1000 м2 находятся в Москве для удобства развития региональной сети дистрибьюции бренда. Фато Электрик осуществляет поставки не только по всей территории Российской Федерации, но и тесно сотрудничает с Республикой Беларусь.