Розрахунок захисту двигуна насоса

Синхронні електродвигуни захищають від наступних пошкоджень і ненормальних режимів роботи:

- від міжфазних КЗ обмотки статора;

- від замикань на землю обмотки статора;

- від перевантаження;

- від зниження напруги.

Захист від міжфазних КЗ в обмотці статора.

Для захисту двигуна від міжфазних КЗ в обмотці статора застосовуємо струмове відсічення з використанням струмових реле типу РТ-40. Схема з'єднання трансформаторів струму неповна зірка. Струм спрацьовування відсічки відбудовується від пускового струму двигуна, згідно [6, стр.379]:

(2)

де k_н - коефіцієнт надійності, k_н = 1,4 для реле серії РТ-40.

Номінальний струм двигуна:

, (3)

де - параметри синхронного двигуна.

Пусковий струм двигуна:

(4)

Струм спрацьовування реле згідно [6, стр.379]:

(5)

де k_сх- коефіцієнт схеми, k_сх = 1 для схеми з'єднання трансформаторів струму неповна зірка; - коефіцієнт трансформації трансформаторів струму.

Приймаються трансформатор струму типу ТВЛМ6-УЗ; =150 А, = 5 А [2,стр.294].

Для виконання захисту застосовуємо струмове реле РТ-40/50 зі струмом спрацьовування =39 А, з'єднання котушок паралельне, вказівне реле РУ-21/0,05 і проміжне реле РП-23, =220 В.

Коефіцієнт чутливості захисту згідно [6, стр.379]:

(6)

де =7700 А – струм двухфазного КЗ в мережі 6 кВ.

що задовольняє умові перевірки.

Захист від замикань на землю обмотки статора.

Захист від замикань на землю виконується на струмовому реле, що підключається до трансформатора струму нульової послідовності з підмагнічування. Струм спрацьовування захисту згідно [7, стр.401]:

(7)

де = 1,25 - коефіцієнт надійності, - коефіцієнт, що враховує кидок власного ємнісного струму двигуна при зовнішніх переміжних замиканнях на землю (для захисту без витримки часу приймають = 3,5);

- власний струм замикання на землю.

(8)

де = 314 - кутова частота, - номінальна напруга двигуна, кВ;

С_дв.- ємність двигуна, мкФ / фазу:

(9)

де k - коефіцієнт, що враховує клас ізоляції (k= 40 для класу ізоляції В);

S - номінальна потужність двигуна, кВА; - швидкість обертання ротора двигуна.

Номінальна потужність двигуна:

(10)

Так як струм спрацьовування захисту не перевищує 10 А (для двигунівдо 2000 кВт), захист від замикань на землю не встановлюємо.

Захист від перевантажень.

Для захисту двигунів від перевантаження використовуємо однорелейную струмовий захист. Струм спрацьовування захисту згідно [7, стр.379]:

(11)

де = 1,2; - коефіцієнт повернення (для реле РТ-40 = 0,8).

Струм спрацьовування реле:

(12)

Для виконання захисту вибираємо струмове реле РТ-40/10 зі струмом спрацьовування = 7 А. З'єднання котушок паралельне. Для створення витримки часу застосовуємо реле часу ЕВ-143 з часом спрацьовування 15 с.

Захист від зниження напруги

Напруга спрацьовування захисту згідно [7, стр.394]:

(13)

Напруга спрацьовування реле:

(14)

де = 1,25 ; = 1,2 для реле мінімальної напруги РН-54; -коефіцієнт трансформації трансформатора напруги.

Приймаються трансформатор напруги НТМИ-6-66 = 6 кВ, В = 100 В, [1, стр.634].

Для виконання захисту застосовуємо реле напруги РН-54/160 з U_ср = 47 В (перший діапазон). Для створення необхідної витримки часу застосовуємо реле часу ЭВ-123. Час спрацювання захисту приймаємо 1 с.

Перевірка трансформаторів струму на 10% похибку.

При перевірці керуємося рекомендаціями, викладеними [8, стр.330].

Визначимо опір навантаження на трансформатора струму:

(15)

де - опір з'єднувальних проводів, Ом, - опір обмоток реле, включених в фазний провід, Ом, - опір обмоток реле, включених в нульовий провід, Ом; = 0,1 Ом - перехідний опір контактів.

Опір проводів:

(16)

де - питомий опір матеріалу проводу ( = 0,0283 , для алюмінію) - розрахункова довжина сполучних проводів від трансформатора струму до реле ( = 5 м) - перетин дроту ( = 4 мм).

Опір реле:

(17)

де S_p-споживана потужність реле, ВА (для РТ-40/50: = 0,8 ВА; для РТ-40/10: = 0,5 ВА) - струм спрацювання реле, А.

Кратність розрахункового струму спрацьовування до номінального струму трансформатора струму становитиме:

(18)

де k₂ = 1,2 - коефіцієнт, що враховує наявність аперіодичної складової струму КЗ; k₁ = 0,8 - коефіцієнт. враховує можливе погіршення характеристик намагнічування трансформаторів струму.

За кривою 10% похибки трансформатора струму, з урахуванням кратності первинного струму спрацьовування, визначаємо Z_{наг.доп} = 0,73 Ом, що більше розрахункового 0,17 Ом [6, стр.340].

Трансформатори струму будуть працювати в заданому класі точності.

1.5. Розрахунок реактивної потужності, яку генерує СД

При необхідності виконання компенсації реактивної потужності на напругу 6-10 кВ слід разсматрівать можливість получнія додаткової реактивної потужності від СД, якщо коефіцієнт завантаження k_сд <1.

Мінімальну величину реактивної потужності, яка відповідає умові стійкості роботи СД, визначається за формулою:

(19)