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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
Abschnitt 5. Elektrische Kraftwerke Elektromotoren und ihre Schaltgeräte. Schutz von asynchronen und synchronen Elektromotoren mit Spannungen über 1 kV
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Regeln für die Installation elektrischer Anlagen (PUE) 5.3.43. Elektromotoren müssen mit einem Schutz gegen mehrphasige Fehler (siehe 5.3.46) und in den unten genannten Fällen mit einem Schutz gegen einphasige Erdfehler (siehe 5.3.48) und einem Schutz gegen Überlastströme (siehe 5.3.49) ausgestattet sein. und Unterspannungsschutz (siehe 5.3.52 und 5.3.53). Bei synchronen Elektromotoren ist zusätzlich ein Schutz gegen Asynchronbetrieb vorzusehen (siehe 5.3.50 und 5.3.51), der mit einem Schutz gegen Überlastströme kombiniert werden kann. Der Schutz von Elektromotoren mit variabler Drehzahl muss für jede Drehzahl in Form eines separaten Satzes erfolgen, der auf einen eigenen Schalter wirkt. 5.3.44. Bei Elektromotoren mit Zwangsschmierung der Lager sollte ein Schutz installiert werden, der auf das Signal einwirkt und den Elektromotor abschaltet, wenn die Temperatur steigt oder der Schmierstoff nicht mehr funktioniert. Bei Elektromotoren mit Zwangsbelüftung sollte ein Schutz installiert werden, der auf das Signal reagiert und den Elektromotor abschaltet, wenn die Temperatur steigt oder die Belüftung stoppt. 5.3.45. Elektromotoren mit wassergekühlten Wicklungen und aktivem Statorstahl sowie mit eingebauten wassergekühlten Luftkühlern müssen über einen Schutz verfügen, der auf das Signal reagiert, wenn der Wasserdurchfluss unter einen eingestellten Wert sinkt, und auf das Abschalten des Elektromotors, wenn dieser Wert unterschritten wird Es hört auf. Darüber hinaus muss ein Alarm vorhanden sein, der auslöst, wenn Wasser im Motorgehäuse auftritt. 5.3.46. Um Elektromotoren vor mehrphasigen Kurzschlüssen zu schützen, wenn keine Sicherungen verwendet werden, muss Folgendes vorgesehen werden: 1. Stromabschaltung mit einem einzigen Relais ohne Zeitverzögerung, verstimmt von den Anlaufströmen bei entfernten Startvorrichtungen, mit einem direkten oder indirekten Relais, das an die Differenz der Ströme zweier Phasen angeschlossen ist – für Elektromotoren mit einer Leistung von weniger als 2 MW. 2. Stromabschaltung mit zwei Relais ohne Zeitverzögerung, von den Anlaufströmen verstimmt, wenn die Anlaufgeräte entfernt werden, mit direkt oder indirekt wirkenden Relais – für Elektromotoren mit einer Leistung von 2 MW oder mehr, mit Auslöseschutz gegen einphasige Erde Störungen (siehe 5.3.48), sowie für Elektromotoren mit einer Leistung von weniger als 2 MW, wenn der Schutz nach Anspruch 1 die Empfindlichkeitsanforderungen nicht erfüllt oder wenn sich eine Zwei-Relais-Abschaltung als sinnvoll erweist Umsetzung des Komplettschutzes bzw. des eingesetzten Antriebs mit einem direkt wirkenden Relais. Bei fehlendem Schutz gegen einphasige Erdschlüsse muss die Stromabschaltung von Elektromotoren mit einer Leistung von 2 MW oder mehr über drei Relais mit drei Stromwandlern erfolgen. Es ist ein zweiphasiger Schutz mit zusätzlichem Schutz gegen doppelte Erdschlüsse zulässig, der mithilfe eines Nullstromtransformators und eines Stromrelais durchgeführt wird. 3. Längsdifferentialstromschutz – für Elektromotoren mit einer Leistung von 5 MW oder mehr sowie weniger als 5 MW, wenn durch den Einbau von Stromabschaltungen gemäß Abschnitt 1 und 2 nicht sichergestellt ist, dass die Anforderungen an die Empfindlichkeit eingehalten werden; Der Längsdifferentialschutz von Elektromotoren muss, sofern er über einen Erdschlussschutz verfügt, zweiphasig, bei Fehlen dieses Schutzes dreiphasig mit drei Stromwandlern ausgeführt sein. Der Schutz in einer zweiphasigen Version ist mit dem zusätzlichen Schutz gegen doppelte Erdschlüsse zulässig, der mithilfe eines Nullstromtransformators und eines Stromrelais durchgeführt wird. Bei Elektromotoren mit einer Leistung von 5 MW oder mehr, die ohne sechs Anschlüsse der Statorwicklung hergestellt werden, muss eine Stromabschaltung vorgesehen werden. 5.3.47. Für Transformator (Spartransformator)-Elektromotor-Einheiten muss ein allgemeiner Schutz gegen mehrphasige Kurzschlüsse vorgesehen werden: 1. Stromabschaltung ohne Zeitverzögerung, eingestellt aus Anlaufströmen bei entfernten Anlaufgeräten (siehe auch 5.3.46) – für Elektromotoren mit einer Leistung bis 2 MW. Beim Anschluss der Wicklungen eines Stern-Dreieck-Transformators erfolgt die Abschaltung über drei Stromrelais: zwei sind an die Phasenströme angeschlossen und eines ist an die Summe dieser Ströme angeschlossen. Wenn der Einbau von drei Relais nicht möglich ist (z. B. bei einer begrenzten Anzahl direkt wirkender Relais), ist ein Stromkreis mit zwei Relais zulässig, die an die Sekundärwicklungen von drei im Dreieck geschalteten Stromwandlern angeschlossen sind. 2. Differentialabschaltung in Zwei-Relais-Ausführung, eingestellt gegen Überspannungen des Magnetisierungsstroms des Transformators – für Elektromotoren mit einer Leistung von mehr als 2 MW, sowie 2 MW oder weniger, wenn der Schutz gemäß Abschnitt 1 erfüllt nicht die Empfindlichkeitsanforderungen für einen Phase-Phase-Kurzschluss an den Motorklemmen. 3. Längsdifferentialstromschutz in Zwei-Relais-Ausführung mit zwischengeschalteten Sättigungsstromwandlern – für Elektromotoren mit einer Leistung von mehr als 5 MW, sowie 5 MW oder weniger, wenn der Einbau von Abschaltungen nach den Absätzen 1 und 2 erfolgt die Empfindlichkeitsanforderungen nicht erfüllen. Für einen Kurzschluss an den Motorklemmen ist eine Empfindlichkeitsbeurteilung gemäß 3.2.19 und 3.2.20 durchzuführen. Der Schutz muss so wirken, dass er den Leistungsschalter des Geräts und bei Synchronmotoren auch das AGP-Gerät, sofern vorhanden, abschaltet. Bei Anlagen mit Elektromotoren größer 20 MW ist in der Regel ein Erdschlussschutz vorzusehen, der mindestens 85 % der Windungen der Statorwicklung des Elektromotors abdeckt und zeitverzögert auf das Signal einwirkt. Anweisungen zur Ausführung anderer Schutzarten von Transformatoren (Spartransformatoren) (siehe 3.2.51 und 3.2.53) und Elektromotoren bei getrenntem Betrieb gelten auch für deren Kombination zu einer Transformator- (Spartransformator)-Elektromotor-Einheit. 5.3.48. Der Schutz von Elektromotoren mit einer Leistung von bis zu 2 MW vor einphasigen Erdschlüssen bei fehlender Kompensation sollte für Erdschlussströme von 10 A oder mehr vorgesehen werden, und wenn eine Kompensation verfügbar ist – wenn der Reststrom unter normalen Bedingungen darüber liegt dieser Wert. Ein solcher Schutz muss für Elektromotoren mit einer Leistung von mehr als 2 MW bei Strömen von 5 A oder mehr vorgesehen werden. Der Auslösestrom des Elektromotorschutzes gegen Erdschlüsse sollte nicht mehr betragen als: für Elektromotoren mit einer Leistung bis 2 MW 10 A und für Elektromotoren mit einer Leistung über 2 MW 5 A. Niedrigere Auslöseströme werden empfohlen, wenn Dies erschwert die Umsetzung des Schutzes nicht. Der Schutz sollte ohne Zeitverzögerung (mit Ausnahme von Elektromotoren, bei denen der Schutz aufgrund von Verstimmungen durch transiente Vorgänge verlangsamt werden muss) mithilfe von Nullstromwandlern erfolgen, die in der Regel in der Schaltanlage installiert sind. In Fällen, in denen der Einbau von Nullstromwandlern in die Schaltanlage nicht möglich ist oder zu einer Verlängerung der Schutzzeitverzögerung führen kann, ist der Einbau an den Motorklemmen in der Fundamentgrube zulässig. Wenn der Schutz, basierend auf der Bedingung der Verstimmung von transienten Prozessen, eine Zeitverzögerung haben muss, dann wird zur Gewährleistung einer schnellen Abschaltung von Doppelerdschlüssen an verschiedenen Punkten ein zusätzliches Stromrelais mit einem primären Betriebsstrom von etwa 50–100 A eingesetzt muss installiert werden. Der Schutz sollte zum Abschalten des Elektromotors und bei Synchron-Elektromotoren auch zum AGP-Gerät, sofern vorhanden, wirken. 5.3.49. Bei Elektromotoren, die aus technologischen Gründen einer Überlastung ausgesetzt sind, sowie bei Elektromotoren mit besonders schwierigen Anlauf- und Selbstanlaufbedingungen (Dauer des Direktstarts direkt aus dem Netz beträgt 20 s oder mehr), deren Überlastung möglich ist, muss ein Überlastschutz vorgesehen werden die Dauer der Startperiode wird aufgrund eines Spannungsabfalls in den Netzen übermäßig verlängert. Der Überlastschutz sollte in einer Phase mit einer stromabhängigen oder unabhängigen Zeitverzögerung bereitgestellt werden, die an die Dauer des Anlaufs des Elektromotors unter normalen Bedingungen angepasst ist und nach dem Betrieb des automatischen Übertragungssystems und der automatischen Wiedereinschaltung selbstanläuft. Die Zeitverzögerung für den Überlastschutz von Synchron-Elektromotoren sollte möglichst nahe an der maximal zulässigen thermischen Kennlinie des Elektromotors liegen, um unnötige Vorgänge bei längerer Erregungsanregung zu vermeiden. Bei technisch bedingt überlasteten Elektromotoren sollte der Schutz in der Regel mit Signalwirkung und automatischer Entlastung des Mechanismus erfolgen. Die Schutzmaßnahme zum Abschalten des Elektromotors ist zulässig:
Bei Elektromotoren, die vor Kurzschlussströmen durch Sicherungen geschützt sind, die über keine Hilfskontakte zur Signalisierung ihres Durchbrennens verfügen, muss ein Überlastschutz in zwei Phasen vorgesehen werden. 5.3.50. Der Schutz synchroner Elektromotoren vor dem Asynchronbetrieb kann über ein Relais erfolgen, das auf einen Stromanstieg in den Statorwicklungen reagiert; Es muss zeitlich an den Startmodus und den Strom während der Erregungserzwingung angepasst werden. Der Schutz sollte grundsätzlich mit einer stromunabhängigen Zeitverzögerungscharakteristik erfolgen. Bei Elektromotoren mit einem Kurzschlussverhältnis von mehr als 1 ist der Einsatz eines Schutzes mit stromabhängiger Kennlinie zulässig. Bei der Implementierung einer Schutzschaltung müssen Maßnahmen ergriffen werden, um ein Versagen des Schutzes während Stromschlägen im asynchronen Modus zu verhindern. Es dürfen andere Schutzmethoden verwendet werden, die einen zuverlässigen Schutz gewährleisten, wenn ein asynchroner Modus auftritt. 5.3.51. Der Schutz synchroner Elektromotoren vor dem Asynchronmodus muss mit einer Zeitverzögerung nach einem der Schemata erfolgen, sofern: 1) Resynchronisation; 2) Resynchronisation mit automatischer kurzzeitiger Entlastung des Mechanismus auf eine solche Belastung, die sicherstellt, dass der Elektromotor in den Gleichlauf gebracht wird (sofern eine kurzfristige Entlastung gemäß den Bedingungen des technologischen Prozesses zulässig ist); 3) Abschalten des Elektromotors und erneuter automatischer Start; 4) Abschalten des Elektromotors (wenn es nicht möglich ist, ihn zu entladen oder neu zu synchronisieren, sofern kein automatischer Neustart und eine Neusynchronisierung gemäß den Bedingungen des technologischen Prozesses erforderlich sind). 5.3.52. Um die Bedingungen für die Wiederherstellung der Spannung nach dem Abschalten des Kurzschlusses zu erleichtern und den Selbstanlauf der Elektromotoren kritischer Mechanismen zu gewährleisten, ist es erforderlich, einen Mindestspannungsschutz zum Abschalten der Elektromotoren unkritischer Mechanismen mit der ermittelten Gesamtleistung vorzusehen abhängig von den Fähigkeiten der Stromquelle und des Netzwerks, um einen Selbststart zu gewährleisten. Die Mindestverzögerungszeit des Spannungsschutzes sollte im Bereich von 0,5 bis 1,5 s gewählt werden – eine Stufe länger als die Wirkungszeit des Hochgeschwindigkeitsschutzes gegen mehrphasige Kurzschlüsse, und die Spannungseinstellungen sollten in der Regel nicht höher sein als 70 % der Nennspannung. Wenn bei Vorhandensein von Synchron-Elektromotoren die Spannung im abgeschalteten Abschnitt langsam abfällt, kann zur Beschleunigung der automatischen Umschaltung und der automatischen Wiedereinschaltung eine Feldunterdrückung der Synchron-Elektromotoren kritischer Mechanismen mithilfe eines Minimalfrequenzschutzes angewendet werden oder andere Methoden, die die schnellste Erkennung von Stromausfällen gewährleisten. Mit den gleichen Mitteln können unkritische Synchron-Elektromotoren abgeschaltet werden, aber auch das unsynchrone Einschalten abgeschalteter Motoren verhindert werden, wenn die Abschaltströme zulässige Werte überschreiten. In Elektroanlagen von Industrieunternehmen sollte in Fällen, in denen ein gleichzeitiger Selbststart aller Elektromotoren kritischer Mechanismen nicht möglich ist (siehe 5.3.10), ein Teil dieser kritischen Mechanismen abgeschaltet und nach Abschluss des Selbststarts automatisch neu gestartet werden -Starten der ersten Gruppe von Elektromotoren. Nachfolgende Gruppen können nach Strom, Spannung oder Zeit eingeschaltet werden. 5.3.53. Bei kritischen Elektromotoren sollte ein Mindestspannungsschutz mit einer Zeitverzögerung von nicht mehr als 10 s und einer Spannungseinstellung von in der Regel nicht mehr als 50 % der Nennspannung (außer in den in 5.3.52 genannten Fällen) installiert werden Mechanismen auch in Fällen, in denen der Selbstanlauf von Mechanismen nach einem Stopp aufgrund der Bedingungen des technologischen Prozesses oder aufgrund von Sicherheitsbedingungen nicht akzeptabel ist und außerdem, wenn der Selbstanlauf aller Elektromotoren kritischer Mechanismen nicht gewährleistet werden kann (siehe 5.3.52). .XNUMX). Zusätzlich zu den angegebenen Fällen sollte dieser Schutz auch verwendet werden, um die Zuverlässigkeit des ATS-Starts von Elektromotoren gegenseitig redundanter Mechanismen sicherzustellen. Bei Elektromotoren mit variabler Drehzahl kritischer Mechanismen, deren Selbstanlauf zulässig und ratsam ist, sollte der Mindestspannungsschutz automatisch auf eine niedrigere Drehzahl umschalten. 5.3.54. Synchron-Elektromotoren müssen über eine automatische Feldunterdrückung verfügen. Bei Elektromotoren mit einer Leistung von 2 MW oder mehr erfolgt die AGP durch Einbringen eines Widerstands in den Erregerwicklungskreis. Bei Elektromotoren mit einer Leistung von weniger als 2 MW ist es zulässig, AGP durch Einbringen eines Widerstands in den Erreger-Erregerwicklungskreis durchzuführen. Bei Synchron-Elektromotoren unter 0,5 MW ist ein AGP in der Regel nicht erforderlich. Bei synchronen Elektromotoren, die mit einem Erregungssystem aus gesteuerten Halbleiterelementen ausgestattet sind, kann die AGP unabhängig von der Motorleistung durch Umkehrung erfolgen, wenn sie vom Stromversorgungskreis bereitgestellt wird. Andernfalls muss AGP durch Einbringen eines Widerstands in den Erregerwicklungskreis durchgeführt werden.
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