Стартовая >> Архив >> Электрооборудование установок гидромеханизации

Защита от замыкания на землю - Электрооборудование установок гидромеханизации

Оглавление
Электрооборудование установок гидромеханизации
Электрические машины, применяемые в гидромеханизации
Машины постоянного тока
Асинхронные машины
Синхронные машины
Силовые трансформаторы
Сельсины
Индукторные муфты скольжения
Электромагниты и электрогидротолкатели
Аппараты управления до 1000 В
Автоматические воздушные выключатели
Командоаппараты и контроллеры
Резисторы и реостаты
Реле управления
Аппараты сигнализации
Аппараты электроустановок выше 1000 В
Разъединители
Выключатели нагрузки
Масляные выключателя
Приводы коммутационных аппаратов
Измерительные трансформаторы
Разрядники
Шины
Датчики
Электронные и полупроводниковые приборы
Выпрямители
Усилители
Характеристика нагрузок и привода установок гидромеханизации
Рыхлители землесосных снарядов
Оперативные лебедки
Электропривод дистанционного управления гидромонитором и вспомогательных механизмов
Электрические схемы в их начертание
Схемы управления двигателями постоянного тока якоря неизменном напряжении питания
Управление двигателями с глубоким регулированием скоростим
Схемы управления асинхронными двигателями
Схемы управления синхронными двигателями
Управление электромагнитным приводом масляного выключателя на постоянном токе
Замкнутые системы регулирования я автоматическое управление электроприводом
Замкнутые системы автоматического регулирования
Экскаваторная характеристика
Специальные схемы управления электроприводом с регулированием скорости
Автоматизация управления электроприводами землесосных снарядов
Принципы комплексной автоматизации землесосных снарядов
Принципы автоматизации насосных станций
Общие вопросы электроснабжения гидромеханизации
Основные показатели для расчета электроснабжения потребителей
Выбор сечения проводов, кабеля и шин
Воздушные линии электропередачи
Передача электроэнергии по кабелю
Трансформаторные подстанции и распределительные устройства
Распределение электроэнергии на установках гидромеханизации
Грозозащита воздушных линий и открытых электроустановок
Релейная защита электроустановок
Предохранители
Классификация и описание конструкций реле защиты
Принципы построения схем релейной защиты
Защита трансформаторов
Максимальная токовая защита электрических сетей
Защита от замыкания на землю
Эксплуатация электрооборудования установок гидромеханизации
Защитные меры безопасности в электроустановках гидромеханизации
Потребление и экономия электроэнергии

Защита от однофазных замыканий на землю (земляная защита) предусматривает подачу предупреждающего сигнала или отключение участка сети при повреждении, приводящем к образованию непосредственной электрической связи между одной фазой установки и землей.
Защита в сетях напряжением 380/220 В
Четырехпроводные сети согласно ПУЭ должны выполняться с глухим заземлением нейтрали источника питания (трансформатора, генератора). Согласно тем же правилам части, подлежащие заземлению, должны иметь надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выполняемую нулевым проводом или посредством заземляющих проводников.
Прямая электрическая связь между одной фазой и заземленным корпусом двигателя, аппарата и пр. в такой системе приводит к возникновению однофазного тока к. э. (рис. 13-20).
Защита от замыкания на землю в четырехпроводной системе достигается посредством аппарата (автоматического выключателя, предохранителей), автоматически отключающего поврежденный участок сети под действием однофазного тока к. з.

Рис. 13-20. Схема защиты двигателя от замыкания на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью.
Номинальный ток плавких предохранителей (вставок) или расцепителя автоматов, защищающих токоприемник, выбирается в соответствии с нагрузкой последнего (см., например, § 13-5).
Гарантия срабатывания защиты обеспечивается выполнением одного из следующих условий: заземляющий и нулевой проводники должны быть выбраны так, чтобы при замыкании на корпус возникал ток к. з.:
1)  трехкратный по отношению к номинальному току плавкой вставки;

  1. трехкратный по отношению к номинальному току теплового расцепителя магнитного пускателя или автомата;
  2. в 1,25—1,4 раза превышающий номинальный ток электромагнитного расцепителя.

Трехпроводные сети с изолированной нейтралью в установках гидромеханизации должны быть обеспечены средствами защиты от снижения сопротивления изоляции и однофазных замыканий на землю.

Рис. 13-21. Схема защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью (а) и схема замещения участка сети (б).
В качестве примера рассмотрим одну из разновидностей аппаратов защиты от замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью (рис. 13-21,а).
Через трехфазный выпрямительный мост, образованный диодами Д1, Д2 и Д3, и катушку реле Р постоянно проходит выпрямленный ток ί0. Ток ί0 замыкается на сеть через землю, а также пути утечки rA, rв, rc и емкости, образованные между фазами сети и землей, С A, Св, Сc (рис. 13-21,б). Этот ток в неповрежденной сети обычно мал и недостаточен для срабатывания реле Р.
При снижении или пробое изоляции в фазах сети через обмотку реле будет протекать дополнительный ток, достаточный для срабатывания реле, которое при этом своими контактами Р замкнет цепь катушки дистанционного отключения соответствующего аппарата.
Прочие элементы аппарата защиты имеют следующее назначение. Сопротивления служат для ограничения тока в случае пробоя одного из диодов или междуфазного к. з., а также для ограничения обратного напряжения на диодах. Переменное сопротивление вводится для регулирования сквозного тока реле, т. е. чувствительности защиты. Диод, шунтирующий катушку реле, предотвращает его вибрацию. Вторые контакты реле Р шунтируют сопротивление, что необходимо для того, чтобы якорь реле оставался надежно притянутым при перемежающихся замыканиях на землю. Кнопка К и сопротивление  служат для проверки действия защиты.
Действие аппарата обеспечивается не только при непосредственном замыкании на землю, но также при понижении изоляции и при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.
Рассмотренный принцип действия использован в аппарате высокой чувствительности типа УАКИ (новый тип АЗЛК) с двухобмоточным реле. Реле такого типа широко применяются для защиты установок гидромеханизации, на шахтах, рудниках, в карьерах и других отраслях производства, отличающихся повышенной опасностью.
Защита в электроустановках напряжением 6000 В
Сети напряжением 6000 В, как указано выше, выполняются с изолированной нейтралью. В сетях с изолированной нейтралью ток заземленной фазы замыкается через участки пути, утечки тока и емкости, образованные между двумя другими, неповрежденными фазами и землей (см. рис. 13-21,б)1.
Ток однофазного замыкания на землю зависит от емкостного сопротивления линии Хс = 1/ωС. Чем больше емкость линии по отношению к земле, тем меньше сопротивление и тем больше, следовательно, ток замыкания на землю.
Емкость кабельных линий, как известно, значительно выше емкости воздушных. Поэтому в системах электроснабжения с развитой кабельной сетью токи однофазного замыкания на землю могут достигать достаточно высоких значений. Такие обстоятельства могут иметь место, в частности, при питании установок гидромеханизации от общих трансформаторных подстанций в крупных городах.

При однофазном замыкании на землю в сетях с изолированной нейтралью межфазное напряжение остается прежним, поэтому режим работы установок не меняется.

1 Электрические сети с изолированной нейтралью носят наименование сетей с малыми значениями тока замыкания на землю.

Однако__фазное напряжение остальных, неповрежденных фаз возрастает в √3 раз, чем увеличивается опасность пробоя их изоляции. Кроме того, в месте прохождения тока на землю в поврежденной фазе вследствие контактного перегрева возможно дальнейшее повреждение изоляции с последующим развитием аварии. Ввиду этого длительное прохождение тока замыкания на землю недопустимо и однофазное замыкание сети должно быть устранено.
В устройствах гидромеханизации приняты две системы защиты от однофазных замыканий на землю в сетях 6000 В: посредством кабельных трансформаторов тока с тороидальными сердечниками — разъемными типа ТЗР и неразъемными — ТЗ и с использованием пятистержневых трансформаторов напряжения типа НТМИ (см. § 3-6).

Рис. 13-22. Схема защиты от однофазных замыканий на землю с использованием пятистержневого трансформатора напряжения.
Защита с применением кабельных трансформаторов тока действует следующим образом (см. рис. 3-18). Стальной магнитопровод охватывает кабель (например, на выходе из приключательного пункта ЯКНО-6). При этом три жилы кабеля действуют в качестве первичной обмотки трансформатора тока. Вторичной обмоткой является катушка на тороидальном магнитопроводе; к ней подключено чувствительное реле максимального тока.
При отсутствии замыкания на землю ввиду симметрии токов в трех фазах кабеля суммарный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора равен нулю и по вторичной обмотке трансформатора ток не проходит. Если произойдет замыкание одной фазы на землю, то ток замыкания будет проходить по поврежденной фазе в общем направлении, а по остальным — в обратном, нарушая симметрию токов, а следовательно, магнитного потока. Результирующим потоком (в данном случае не равным нулю) в обмотке трансформатора будет наведена э. д. с., вследствие чего по катушке реле будет проходить ток и реле сработает.
В случае необходимости действия защиты на отключение поврежденной линии, в оперативную цепь дополнительно вводят промежуточное реле с целью увеличения мощности контактов, замыкающих цепь катушки отключения выключателя. Иногда возникает необходимость обеспечения защиты на нескольких ступенях сети. Селективность действия такой защиты осуществляется за счет ступенчатой выдержки времени срабатывания реле. При этом в оперативные цепи защиты вводятся реле времени.
Разъемные трансформаторы обеспечивают меньшую чувствительность защиты по сравнению с неразъемными; их преимущество сводится к удобству монтажа. Современные устройства защиты от замыкания на землю обладают чувствительностью к току около 2—3 А.

Схема защиты с трансформатором напряжения, обмотки которого соединены в открытый треугольник (рис. 13-22)
В открытый треугольник трех фаз вторичных обмоток трансформатора включена катушка реле напряжения. При симметрии фазных напряжений линии напряжение между точками а и z приблизительно
равно нулю. Однофазное замыкание на землю в сети нарушает симметрию межфазных напряжений, в магнитопроводе образуется поток, обусловленный током замыкания на землю, равнонаправленный по отношению к вторичным обмоткам всех трех фаз трансформатора. При этом напряжение, возникающее между обмотками в точках а и z, достаточно для срабатывания реле.
Недостатком схемы с трансформаторами напряжения является чувствительность защиты к току однофазного замыкания на соседних линиях.
Пример 13-1. Рассчитать и согласовать уставки максимальной токовой защиты трансформатора 35/6 кВ и линий Л1 и Л2 в трехфазной сети электроснабжения, представленной на схеме рис. 13-16.
Значение напряжений, токов нагрузки, коэффициентов трансформации трансформаторов тока и токов к. э., действующих на всех ступенях системы электропередачи, указаны на схеме.
Коэффициент схемы на всех участках rех= 1.
Для защиты линии Л1 используются встроенные максимальные токовые реле типа РТВ. Зашита трансформатора 35/6 кВ и линии Л2 выполнена с помощью реле типа РТ-80. Защита линии Л3 имеет независимую характеристику времени с уставкой тока срабатывания Iс.з=200 А и времени Iс.з=4 с.
Ступень селективности принимается А/=0,8 с.
Время срабатывания защиты при к. з. на линии Л1 принимается Iс.а3—0,8 с.
Решение. Для наглядности решения производится построение диаграммы селективности защит в первичных токах, проходящих по участкам сети.
Построение характеристик времени в общей системе координат при различных значениях напряжения на отдельных участках сети возможно лишь при условии приведения значений тока к одному общему напряжению. В рассматриваемом примере значения тока пересчитываются на напряжение 6 кВ.



 
« Электрооборудование насосных, компрессорных станций и нефтебаз   Электропотребление по отраслям промышленности и экономики России »
электрические сети