Защитные устройства электрических сетей и приемников электроэнергии

Основные сведения

Защита приемников электроэнергии и электрических сетей

Режимы работы электрических сетей и приемников электроэнергии взаимосвязаны. Это объясняется тем, что электрические сети и прием­ники связаны гальванически, а ток нагрузки приемника протекает по цепи: источник электроэнергии - кабель (провод) – приемник.

Нарушение нормального режима работы приемника сопровождается нарушением режима работы электрической сети, связанной с этим приемниом.

Справедливо и обратное утверждение. Например, межвитковое замыкание в обмот

ке статора АД приводит к увеличению тока как в поврежденной фазе АД, так и в линей-

ном проводе, соединенном с этой фазой.

Подобно этому обрыв линейного провода электрической сети вызывает 1-фазный режим работы АД, сопровождаемый увеличением тока в двух остальных фазах АД и ли-

нейных проводах.

 

Надежность работы приемников электро­энергии и электрических сетей в нормаль-

ном и аварийном режимах обеспечивается комплексом мероприятий, в том числе примене

нием защитных устройств, обеспечивающих защиту от токов КЗ, токов перегрузки, пони-

жения напряжения, обрыва фазы и др.

В качестве ЗУ применяют предохранители, селективные и установочные АВ, реле и др. Развитие полупроводниковой техники позволило перейти от ЗУ, которые обеспечива

ли один, определенный вид защиты, к устройст­вам, совмещающим в одном изделии не-

сколько видов защит, - тем самым возможно обеспечить полноту, быстродействие и надеж

ность защит.

ЗУ электрических двигателей должны быть следующих видов: от токов КЗ, токов перегрузки, самопроизвольного повторного пуска ЭД при восстановлении напряжения после обесточивания или снижения напряжения до 60 % и менее (нулевая защита).

Исключение составляют ЭД электрогидравлических рулевых устройств, для кото­рых предусмотрена защита только от токов КЗ, а вместо защиты от перегрузки устанавли-

вается сигнализация и не допускается примене­ние нулевой защиты. Последнее обеспечива

ет повторный автоматиче­ский пуск ЭД после восстановления напряжения, тем самым по-

выша­ется надежность работы рулевого устройства.

ЗУ трансформаторов от токов КЗ и токов перегрузки уста­навливают в цепях пер-

вичных обмоток. Для трансформаторов мощ­ностью до 6,3 кВ*А допускается применение только предохранителей.

ЗУ измерительных и регистрирующих приборов и контрольных ламп должны обес-

печивать защиту от токов КЗ. Допускается применение устройств для ограничения токов КЗ.

ЗУ от обрыва фазы устанавливаются в цепи фидера питания с берега и предназна

чены для его отключения при обрыве фазы. Тем самым исключается массовый выход из строя судовых 3-фазных АД вследствие перегрузки по току при работе в 1-фазном режиме.

Этот вид защиты может быть построен на операционном усилителе DА типа 140УД1В (рис.6.4, а).

Принцип действия ЗУ основан на сравнении двух напряжений: входного Uи опорного U, приложенных соответственно к инверс­ному 9 и прямому 10 входам усили

теля DA.

Напряжение Uполучено при помощи схемы выпрямления на диодах VD1-VDЗ и пропорционально току фидера питания с берега.

 

Рис. 6.4. Принципиальная схема защитного устройства от обрыва фазы ( а )

и графики напряжений ( б, в, г, д )

 

Напряжение Uсоздано током, протекающим по цепи:

"+" 6,3 В - потенциометр RР1 - корпус,

и снимается с нижней части потенциометра.

Дифференциальное входное напряжение Δ U = U- Uмежду входами 9 и 10 имеет полярность большего из этих напряжений.

При нормальном режиме работы береговой сети U> U(рис. 9.4, б), поэтому напряжение Δ U имеет полярность: "+" на входе 9, "-" на входе 10.

Через входы усилителя DА протекает ток по цепи:

"+" схемы выпрямления - R4 - вход 9 - вход 10 - R5-RР1 - "-" схемы выпрям­ления. На выходе усилителя DA существует небольшое отрицательное напряжение U

(рис. 6.4, в), недостаточное для включения реле КV1.

При обрыве фазы токи в исправных фазах одинаковы по значению и сдвинуты на 180º.

При этом в промежутках времени Δ t входное на­пряжение уменьшается до значе

ния U< U(рис. 6.4, г), вследствие чего полярность напряжения Δ U изменяется на обратную.

Через входы усилителя DA потечет ток обратного направления по цепи:

"+" 6,3 В -верхняя часть RР1-R5- вход 10 - вход 9 - VD4 - корпус.

На выходе усилителя DA напряжение скачком изменится от Uдо U (рис. 6.4, д).

При этом включается реле КV1, замыкающее свои контак­ты в цепи независимого расцепителя АВ питания с берега, который отключает береговую сеть от судна.

Диодный ограничитель напряжения на диоде VD4 предназначен для ограничения напряжения на входе 9 до безопасного значения при токах перегрузки и КЗ в цепи фидера питания с берега.

При номиналь­ном токе фидера ток через VD4 не протекает, так как прямое напря-

жение на диоде меньше порогового, при котором диод открыт.

При увеличении тока в цепи фидера увеличивается выпрямленное диодами VD1-VDЗ напржение, вследствие чего напряжение на R4 становится больше порогового. Через резистор R4 и открытый диод протекает ток, создающий на VD4 практически неизменное напряжение. Последнее объясняется тем, что при увеличении выпрямленного напряжения одновременно возрастает падение напряжения на R4.

Входящие в состав СУ СЭЭС "Ижора" и "Ижора-М" устройства защиты от обрыва фазы и сигнализации о снижении напряжения типа ЗОФН недостаточно надежны в эксплу

атации и требуют доработки.