Relay ochronny dla silników indukcyjnych o wysokim napięciu

Ponad 90% silników używanych w przemyśle to silniki indukcyjne, ponieważ są tanie, wytrzymałe i łatwe w utrzymaniu. Dla silników o większej mocy (>250KM) preferujemy wysokie napięcie, ponieważ zmniejsza ono prąd pracy i rozmiar silnika.

Dlaczego wymagamy ochrony silników?

Aby to zrozumieć, musimy znać koszty związane z awarią silnika, tj.

• Strata produkcji (koszt produkcji)

• Zamiana silnika (koszt zamiany)

• Koszt naprawy

• Koszt godzin pracy spowodowany tą sytuacją nagłą

Podstawową funkcją przekaźnika ochronnego jest identyfikacja uszkodzenia i izolacja części uszkodzonej od zdrowej części systemu. To poprawi niezawodność systemu elektroenergetycznego.
W przypadku ochrony silnika, musimy zidentyfikować różne przyczyny awarii i odpowiednio je rozwiązać. Różne przyczyny awarii są następujące

• Naprężenie termiczne cewki

• Jednofazowanie

• Awaria do ziemi

• Przewód krótkiego zasięgu

• Zablokowany rotor

• Liczba startów na gorąco

• Awaria łożyska

Krótkie opisy różnych awarii przedstawione są poniżej:

• Naprężenie termiczne cewki –
  Jeśli silnik pracuje ciągle ponad swoją nominalną moc, to powoduje to przegrzanie cewki i izolacji. Następnie prowadzi to do degradacji izolacji cewki, co skutkuje awarią silnika. Jeśli napięcie jest mniejsze niż zaprojektowana wartość, również może to spowodować przegrzanie cewki przy obciążeniu nominalnym i awarię silnika.

• Jednofazowanie –
  Utrata jednej fazy dostarczanej do silnika (w przypadku trójfazowego silnika) prowadzi do jednofazowania. Jeśli uruchomimy silnik pod obciążeniem, to silnik ulegnie awarii z powodu nierównowagi.

• Awaria do ziemi –
  Jeśli jakakolwiek część cewki nawiąże kontakt z ziemią, możemy powiedzieć, że silnik jest uziemiony. Jeśli uruchomimy silnik, to doprowadzi to do awarii silnika.

• Przewód krótkiego zasięgu –
  Jeśli wystąpi kontakt między dwiema fazami trójfazowej cewki lub między zwitkami fazy, to będzie to określane jako przewód krótkiego zasięgu.

• Zablokowany rotor –
  Jeśli napędzane urządzenie jest w stanie zakłócenia lub wał silnika jest zablokowany, to nazywane jest to zablokowanym rotorem. Jeśli uruchomimy silnik, to ulegnie awarii.

• Liczba startów na gorąco –
  Każdy silnik jest zaprojektowany do wytrzymywania określonej liczby startów na gorąco. Jeśli silnik jest w stanie pracy, a następnie zatrzymujemy go i natychmiast uruchamiamy, to nazywane jest to startem na gorąco. W zależności od krzywej termicznej silnika musimy dać pewien czas, aby obniżyć temperaturę cewki.

• Awaria łożyska –
  Jeśli łożysko ulegnie awarii, to nastąpi tarcie rotora o stator, co skutkuje fizycznym uszkodzeniem izolacji i cewki. Awarię łożyska można uniknąć monitorując temperaturę łożyska. Do monitorowania i wyłączenia silnika w przypadku anomalii służy czujnik temperatury łożyska (BTD).

Wszystkie przekaźniki ochrony silników działają na podstawie prądu pobieranego przez silnik. Przekaźnik ochrony silnika jest używany w obszarach o wysokim napięciu i ma następujące cechy

• Ochrona przeciw przeładowaniu termicznemu

• Ochrona przeciw przewodom krótkiego zasięgu

• Ochrona przeciw jednofazowaniu

• Ochrona przeciw awariom do ziemi

• Ochrona przeciw zablokowanemu rotowi

• Ochrona liczby startów

Dla ustawienia przekaźnika potrzebujemy CT stosunek transformatora prądowego i pełny prąd obciążenia silnika. Ustawienie różnych elementów jest wymienione poniżej

• Element przeciw przeładowaniu termicznemu –
  Aby ustawić ten element, musimy zidentyfikować % pełnego prądu obciążenia, przy którym silnik pracuje ciągle.
  

• Element przeciw przewodom krótkiego zasięgu –
  Dostępny zakres dla tego elementu to 1 do 5 razy prąd startowy. Dostępne jest także opóźnienie czasowe. Zwykle ustawiamy go na 2 razy prąd startowy z opóźnieniem 0,1 sekundy.

• Element przeciw jednofazowaniu –
  Ten element działa, jeśli wystąpi nierównowaga prądu w trzech fazach. Nazywany jest też ochroną nierównowagi. Element ustawiany jest na 1/3 prądu startowego. Jeśli zaszczytnie podczas startu, parametr zmieniany jest na 1/2 prądu startowego.

• Ochrona przeciw awariom do ziemi –
  Ten element mierzy prąd neutralny wtórki CT połączonego w gwiazdę. Dostępny zakres dla tego elementu to 0,02 do 2 razy prąd pierwotny CT. Dostępne jest także opóźnienie czasowe. Zwykle ustawiamy go na 0,1 razy prąd pierwotny CT z opóźnieniem 0,2 sekundy. Jeśli zaszczytnie podczas startu silnika, ustawienie czasowe może być podniesione do 0,5 sekundy.

• Ochrona przeciw zablokowanemu rotowi –
  Dostępny zakres dla tego elementu to 1 do 5 razy pełny prąd obciążenia. Dostępne jest także opóźnienie czasowe. Zwykle ustawiamy go na 2 razy FLC (pełny prąd obciążenia). Opóźnienie czasowe będzie większe niż czas startu silnika. „Czas startu to czas potrzebny silnikowi, aby osiągnąć pełną prędkość.”

• Ochrona liczby startów na gorąco –
  Tutaj podamy liczbę startów dozwolonych w określonym okresie czasu. Dzięki temu ograniczymy liczbę startów na gorąco podanych do silnika.

Schemat połączenia przekaźnika ochrony silnika przedstawiony jest poniżej

Nowoczesne cyfrowe przekaźniki ochrony silników mają dodatkowe funkcje, takie jak ochrona przed bezobciążonym działaniem silnika i ochrona termiczna.
W przypadku bezobciążonego działania, przekaźnik rejestruje prąd silnika. Jeśli jest mniejszy niż określona wartość, przekaźnik wyłączy silnik. Możemy także podłączyć czujnik temperatury do przekaźnika, który monitorować będzie temperaturę łożyska i cewki, a w razie przekroczenia określonej wartości temperatury wyłączy silnik.

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły są warte udostępniania, w przypadku naruszenia praw autorskich proszę o kontakt w celu usunięcia.