Электрические машины высокого напряжения 3-10 кВ, конструкция, принцип работы, назначение

Электрические двигатели на высокое номинальное напряжение выпускаются мощностью от нескольких сот до нескольких тысяч киловатт. Более распространены асинхронные двигатели с короткозамкнутыми или фазными роторами. Синхронные двигатели встречаются значительно реже. Распространены также синхронные генераторы средней мощности с приводом от дизельных двигателей. Двигатели и генераторы высокого напряжения выпускаются отдельными отрезками серий с относительно небольшим числом типоразмеров в каждом.

Каких либо принципиальных особенностей конструкции, связанных с высоким номинальным напряжением, электрические машины высокого напряжения не имеют. Их конструктивные отличия от этектрических машин на низкое напряжение вызваны в основном большои мощностью.

Обмотка статора и конструкция ее изоляции электрических машинах с высоким напряжением резко отличайся от обмотки и ее изоляции двигателей низкого напряжения. Машины высокого напряжения выпускаются на

пряжение 3 или 6 кВ, значительно реже на напряжение 10 кВ и выше. Высокое напряжение предъявляет целый ряд требований к качеству и конструкции изоляции обмотки, строгому соблюдению изоляционных расстояний между лобовыми частями соседних катушек и между лобовыми частями обмотки и металлическими деталями корпуса, торцевых щитов и т. п.

На рис. 1 показан разрез асинхронного двигателя с фазным ротором мощностью 600 кВт, синхронной частотой вращения 1000 об/мин на напряжение 6000 В. Двигатель имеет защищенное исполнение (IР23) и предназначен для работы в закрытых помещениях при температуре не свыше 40°С; корпус двигателя 9 и подшипниковые щиты 11 литые из чугуна. Сердечник статора 7, шихтованный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, закреплен на продольных ребрах 6 корпуса с помощью двух нажимных шайб 5, которые удерживают его листы в запрессованном состоянии. Положение шайб фиксируется упорными шпонками. Сердечник состоит из отдельных пакетов, разделенных между собой радиальными вентиляционными каналами, шириной каждый 10 мм. Пазы статора открытые. Обмотка катушечная петлевая. Лобовые части обмотки 4 закреплены к бандажным кольцам 10.

Сердечник ротора 22 выполнен из листовой стали той же марки, что и статор, и насажен непосредственно на вал 24 ротора. Сердечник крепится на валу с помощью шпонки. В запрессованном состоянии листы сердечника ротора удерживают нажимные шайбы 19, которые фиксируются буртиком вала и кольцевой шпонк

ой 18. В сердечнике ротора помимо радиальных каналов имеются также осевые вентиляционные каналы, по которым охлаждающий воздух, направляемый диффузорами 12, проходит к радиальным каналам ротора и статора. Напор воздуха создают вентиляционные лопатки 2, впаянные в места соединений головок стержней обмотки тора. Охлаждающий воздух засасывается внутрь корпуса через отверстия в подшипниковых щитах, закрытые решетками 17 от попадания посторонних предметов. Нагретый воздух выбрасывается из корпуса через защитную решетку 20, установленную на корпусе двигателя.

Двигатель имеет со стороны рабочего конца вала роликовый подшипник качения и с противоположной стороны шариковый подшипник качения 14. Обмотка ротора стержневая волновая. Пазы полузакрытые с узкой прорезью. Бандажи 3 на лобовых частях обмотки прижимают их к обмоткодержателям 23. Токоподвод 13 от обмотки ротора к контактным кольцам 15 проходит по внутреннему отверстию в валу. Контактные кольца закрыты кожухом 16. Коробка выводов 21 штампованная из листовой стали.

На рис. 2 изображен разрез асинхронного тихоходного двигателя с фазным ротором мощностью 1300 кВт при синхронной частоте вращения 150 об/мин на номинальное напряжение 6000 В. Это двигатель серии АП, изготовленный в 1958 г. В настоящее время двигатели этой серии не выпускают, однако многие из них находятся в эксплуатации, поэтому часто возникает необходимость их капитального ремонта с полной заменой обмоток статора и ротора.

Корпус 10 двигателя (сварной из листовой стали) закреплен болтами на фундаментной плите 21. Шихтованный сердечник статора 8 закреплен на продольных ребрах 9 корпуса. Нажимные шайбы стягиваются шпильками 6. Давление от нажимных шайб передается на листы сердечника с помощью нажимных пальцев 7. Пазы статора открытые. Обмотка петлевая, катушечная. Лобовые части обмотки 12 крепятся к бандажным кольцам 4, установленным на кронштейнах 5, ввернутых в нажимные шайбы. Шихтованный сердечник ротора 3 закреплен на втулке ротора 2. Втулка сварная, насажена на вал / и закреплена с помощью шпонок. Обмотка ротора стержневая волновая. Пазы полузакрытые с узкой прорезью. Лобовые части обмотки ротора 14 удерживаются от отгиба под действием центробежных сил бандажами 13, которые прижимают их к обмоткам держателям 15. Обмотки держателя конструктивно объединены с нажимными шайбами сердечника ротора.

Токоподвод 16 от выводных концов обмотки ротора к контактным кольцам закреплен на втулке и на валу. Контактные кольца 17 намотаны на изолированной втулке, насаженной на вал, и расложены между сердечником ротора и подшипником.

Подшипники скольжения двигателя установлены на выносных подшипниковых стойках 18.

Смазка подшипников осуществляется подачей масла под давлеНием по маслопроводу 19.

Подшипниковая стойка со стороны, противоположной приводу изолирована от фундаментной плиты и внешних маслопроводов Эта изоляция 20 предназначена для предотвращения возможности возникновения так называемых подшипниковых токов. Подшипниковые токи могут возникнуть изза разности потенциалов на концах вала двигателя, вызванной некоторой несимметрией положения ротора в магнитном поле машины. Если не изолировать одну из подшипниковых стоек, подшипниковые токи замыкаются через подшипники, стойки и фундаментную плиту. Пробивая масляную пленкуобмотки статоров асинхронных двигателей общепромышленного назначения на номинальное напряжение 220/380 и 380/660 В. Наиболее употребительными в классе электрических машин напряжением 3 кВ и выше в диапазоне мощностей от 150—250 кВт д0 4000—6000 кВт являются машины на номинальное напряжение 6300 В ±5%; широкое применение также имеют машины мощностью 2000—20 000 кВт на номинальное напряжение 10 500 Вч5%.

Рис. 2. Асинхронный двигатель с фазным ротором мощностью 1300 лс= 150 об/мин

Чем выше напряжение, тем больше объем (толщина) изоляции, накладываемой по периметру всей катушки (корпусная изоляция),в местах трения шейки вала и вкладышей подшипников, подшипниковые токи вызывают усиленный износ шейки вала и вкладышей. Изоляция подшипниковой стойки со стороны, противоположной рабочему концу вала, размыкает возможный путь подшипниковых токов.

Рассмотренный двигатель имеет большие габаритные размеры: наружный диаметр сердечника статора составляет 2900 мм. Чтобы снизить общую высоту двигателя и подшипниковых стоек, часть его корпуса размещена ниже уровня фундаментной плиты в углубление, выполненное в фундаменте. При этом высота оси вращения двигателя снижена до 600 мм.

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя 6 кв

Преобразователи оснащены секцией резервного питания «байпас». Высоковольтные частотники подключаются без использования наружных трансформаторов и корректирующих фильтров. Благодаря этому преобразователь имеет компактный корпус, экономичный (неточность показателя синусоиды тока выхода и напряжения не более 4%), нет нагрузок на изоляцию мотора, КПД более 96%, коэффициент мощности привода выше 97%.

Высоковольтные частотники обеспечивают питание двигателя при колебаниях сети не более 15%, кратковременное отключение тока с поиском скорости двигателя после включения питания и легким перезапуском.

Силовые модули соединены в фазе по последовательной схеме. Трансформатор входа имеет несколько вторичных обмоток, относится к сухому типу с охлаждением воздухом, обладает большим сроком службы, особенные условия техобслуживание не требуются.

Преобразователи частоты ТМdrive на 6 – 10 кВ

Частотники ТМdrive производятся японскими фирмами Мицубиши и Тошиба, служат для автоматических систем управления электродвигателями большой мощности с высоким напряжением питания от 6 до 10 кВ, с интервалом мощности до нескольких десятков МВт, имеют широкое применение в различных отраслях промышленности.

Экономия энергии достигается этими приборами несколькими способами:

• Регулировка вращения отдельных электродвигателей.
• Уменьшение количества работающих моторов в выходные дни, нагрузки во время управления группой агрегатов.

Преимущества высоковольтных частотников

• Отсутствие динамической нагрузки и гидроудара в трубах при торможении и ускорении агрегата.
• Экономия энергии в агрегатах переменной нагрузки путем отсутствия дросселирования потока регуляторами до 50%.
• Снижение показателя потребления энергии, затрат на эксплуатацию и ремонт при прежней работоспособности механизмов.
• Повышение длительности работы до ремонта мотора и привода за счет мягкого запуска и оптимальной работы в широком интервале нагрузок.
• Образование замкнутых систем привода с точным поддержанием техпроцессов переменной скорости мотора.

Схемы высоковольтных преобразователей частоты

Типовые схемы делятся на 3 категории:

1. Двухтрансформаторная схема.
2. Схема на тиристорах.
3. Схема на транзисторах.

Схема с двумя трансформаторами построена на двойной трансформации напряжения повышающим и понижающим трансформатором.

Двойная трансформация дает возможность регулировки частоты тока недорогим преобразователем. Главным недостатком такой схемы является показатель большой массы и габаритов, малая надежность и КПД, узкий диапазон регулировки.

Во второй схеме частотный преобразователь состоит из пяти уровней, выполнен на управляемых тиристорах. Частотники на тиристорах состоят из понижающего трансформатора Т1, который преобразовывает напряжение входа 6 кВ в 3 группы напряжения 3 кВ со сдвигом фаз в обмотках для повышения мощности.

Ток проходит через выпрямитель на диодах, сглаживается на конденсаторах. Высшие гармоники снижаются, улучшается электромагнитная совместимость благодаря импульсным выпрямителям. У таких частотников лучшие показатели габаритов и массы, интервал частот 0-300 Гц, КПД до 97%. Недостатком является необходимость синус-фильтра, что повышает стоимость прибора.

Транзисторные частотники на 6 – 10 кВ включают в себя решения высоких технологий.

Преобразователь частоты состоит из трансформатора на входе с несколькими обмотками сухого типа и инверторных ячеек на одной панели. Силовые элементы уже соединены с обмотками трансформатора, дополнительный монтаж не нужен.

Преобразователь ТМdrive создает небольшой показатель количества гармоник, для него не нужны мероприятия для соединения с электроснабжением. Форма синуса идеальная, возможно подключение к преобразователю любых двигателей без защиты, потери в двигателе из-за высших частот не происходит, в отличие от ранних моделей.

Как выбрать частотный преобразователь

Стоимость преобразователя за киловатт отличается  в зависимости от номинальной мощности инвертора. Стоимость частотника на 500 кВт намного больше, чем удельная стоимость частотника на 2 МВт.

При выборе нужно руководствоваться наличием функций преобразователя частоты: синхронного байпаса, технические возможности прибора, варианта исполнения, характеристики ремонтопригодности и надежности, наличие сервисного и гарантийного обслуживания, необходимость подключения фильтра гармоник, синус-фильтра.

Частотники на 380 В

Предназначены для регулировки тока скорости бесступенчато для асинхронных моторов на 380 В с КЗР, используются в насосах, механизмах ЖКХ, компрессорах.

Преимущества

• Меню на русском языке.
• Дисплей многострочный.
• Простая настройка.
• Наличие графика событий.
• Управление пультом или через компьютер.
• Трехлетняя гарантия.
• Развитый сервис.

Задачи

• Плавный запуск, регулировка частоты мотора.
• Плавная регулировка механизмов.
• Снижение затрат на ремонт, энергию.
• Простой ввод в эксплуатацию.
• Повышение срока работы мотора и привода путем оптимальных режимов и отсутствия перегрузок.
• Повышенная надежность, автоматическая диагностика, предупреждение аварий.

Частотники на 660 В

Основная функция – преобразование напряжения входа в 3-фазное напряжение выхода с необходимой частотой. Возможно плавное управление током вращением мотора, снижение мощности, оптимальная эксплуатация.

Преимущества

• Пульт с графическим экраном.
• Тормозной блок с опциями.
• Внутренний дроссель.
• Встроенный аккумулятор на 24 В.
• Наличие контроллера вывода-ввода с программами, дискретные и аналоговые входы и выходы.
• Эксплуатация в сетях с изолированной нейтралью, с глухозаземленной нейтралью.

Задачи

• Плавный запуск, торможение, регулировка скорости мотора.
• Плавная регулировка производительности.
• Снижение затрат на ремонт, энергию, работу.
• Простой ввод в эксплуатацию.
• Большой срок службы.
• Автоматическая диагностика, предупреждение аварий, повышение срока службы.

Частотники на 3, 6, 10 кВ с низкоуровневым звеном служат для управления электромоторами на 250-1000 кВт, построены на 2-х трансформаторной схеме со звеном преобразования низкого напряжения классического типа. В их системе применяется современная база элементов, новые технологии электроники для силовых цепей.

Частотники на 3, 6, 10 кВ многоуровневые служат для управления электромоторами на 250-5600 кВт, построены на инновационной схеме преобразования с несколькими уровнями энергии. В варианте исполнения системы применяются ячейки низковольтной группы, подключенной к источникам 3-фазного напряжения переменного тока.

Асинхронные электродвигатели большой мощности серии 4А

Асинхронные двигатели мощностью более 400 кВ. Промышленностью выпускаются двигатели большой мощности серий АТД4, А4, ДА304, АДО, ВАН с короткозамкнутым ротором и двигатели серий АК4, ВАКЗ, АОК, АКСБ, а также другие.
Асинхронные двигатели АТД4 основного исполнения выпускаются на напряжение 6 кВ, а также 10 кВ, диапазон мощностей от 500 до 8000 кВт выдерживают в течение срока службы до 10000 пусков. Обмотка ротора — литая алюминиевая в диапазоне мощностей до 1000 кВт, выше — из профильных медных стержней, впаянных в медные короткозамыкающие кольца.
Двигатели серии А4 и ДА304 выпускаются на напряжение 6 кВ, частоты вращения 1500, 750, 600, 500 об/мин. Диапазон мощностей А4 от 200 до 1000 кВт, ДА304 — от 200 до 800 кВт
Двигатели серии АДО, 6кВ, диапазон мощностей от 1250 до 3150 кВт, синхронные частоты вращения — 600, 750, 1000 об/мин.
Двигатели ВАН — подвесной вертикальной установки на напряжение 6 кВ, диапазон мощностей от 315 до 2500 кВт, синхронные частоты вращения. 375, 500. 600, 750. 1000 об/мин.

Двигатели с фазным ротором защищенного исполнения АК4 применяются для регулирования частоты вращения механизмов. Напряжение 6кВ, диапазон мощностей 250… 1000 кВт, синхронные частоты вращения — 750, 1000, 1500 об/мин
Двигатели с фазным ротором АОК2-560 и АОК-63О с высотами осей вращения 560 и 630 мм имеют мощности 200 и 500 кВт соответственно. Напряжение питания — 6 кВ.

Двигатели АКСБ с фазным ротором, предназначенные для привода буровых установок имеют диапазон мощностей (15 габарит) 600, 800, 1000 кВт. При половинной частоте вращения эти мощности уменьшаются вдвое. Напряжение — 6 кВ.
Двигатели ВАКЗ с фазным ротором вертикального исполнения предназначены для привода главных циркуляционных насосов АЭС. Их мощность — 1600 и 3400 кВт, напряжение 6 кВ, 1000 об/мин. Диапазон регулирования частоты вращения: 250…990 и 100…990 об/мин. Технические данные двигателей большой мощности приведены в табл

Двигатели выпускают также:
Серия ABE: 10,18. 30. 50. 80. 120. 270. 400 Вт: 1350. 2700. 2800 об/мин: 127, 220 В.
Серия УАД\ в трехфазном режиме: 1,5; 4; 7; 13; 20; 40; 70 Вт;
2700 об/мин; 220 В.
в однофазном режиме: 1, 3, 5, 10, 18, 30, 50 Вт; 1200, 1300,
2700 об/мин; 220 В.
Технические данные двигателей большой мощности

Рк, кВт	Ток, А	КПД,%	cos ф	Mп/ Mном	Iп / Iном	Масса, кг
Серия АТД4
500	56,5	95,7	0,89	0,9	5,1	1430
630	72	95,7	0,88	1	5,3	2660
800	90	96	0,89	1	5,3	2820
1000	112,5	96,1	0,89	1	5,3	3030
1250	140	96,4	0,89	0,95	5,5	3970
1600	179	96,6	0,89	0,9	5,2	4270
2000	226	96,7	0,89	0,77	, 4,7	5560
2500	279	97	0,89	0,85	???	6160
3150	346	97,2	0,9	0,9	5,3	7010
4000	444	97,3	0,89	0,9	5,7	10100
5000	548	97,5	0,9	0,9	5,7	11000
6300	690	97,6	0,9	0,95	5,9	12300
8000	876	97,6	0,9	0,95	6	12320
Серия А4 (синхронная частота вращения 1500 об/мин)
400	47	94,2	0,87	. 1	5,7
500	58	94,7	0,88	1	5,7
630	72,5	95,1	0,88	1,2	5,7
800	92	95,2	0,88	1	5,7
1000	113	95,2	0,89	1	5,7
Серия А4 (синхронная частота вращения 1000 об/мин)
315	38	93,6	0,85	1	5,3
400	47	94	0,86	1	5,3
500	59,5	94,4	0,86	1	5,3
630	74,5	94,7	0,86	1	5,3
800	94,5	95	0,86	1	5,3
Синхронная частота вращения 750 об/мин
250	32	93	0,81	1	4,8
315	39,5	93,4	0,82	1	4,8
400	50	93,8	0,82	1	4,8
500	61,5	94,2	0,83	1	4,8
630	77,5	95,5	0,83	1	4,8
Серия АДО
1250	168,1	95,4	0,75	1,3	6
1600	194,7	95,3	0,83	0,8	5,5
2500	285,7	95,7	0,88	0,8	5,7
3100	354,8	96	0,89	1	6,5

Электродвигатели АК4-400, АК4-450 с фазным ротором IP23

Электродвигатели АК4 с фазным ротором мощностью от 200 до 1000 кВт,
частота вращения от 500 до 1500 об/мин, напряжение 6000 Вольт, степень
защиты IP23 для работы в закрытых помещениях.

Электродвигатели АК4 с фазным ротором и напряжением 6000 вольт (6 кВ)

Двигатели с фазным ротором серии АК4 предназначены для привода механизмов,
требующих регулирования частоты вращения, а также механизмов с тяжелыми условиями пуска.
Электродвигатели АК4 имеют защищенное исполнение (степень защиты IP23) и предназначены
для работы в закрытых помещениях с нормальной окружающей средой при температуре до + 40°С.

Основные технические данные электродвигателей АК4 напряжением 6 кВ:

Марка двигателя	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	Ток статора, А	КПД, %	cosp, о.е.	Номинальный ток ротора, А	Напряжение между коль­цами фазно­го ротора, В	Номинальный вращаю­щий момент, кНм	Маховый момент ротора,кгм2
АК4-400ХК-4У3	400	1500	47,0	93,8	0,87	491	510	2.5	52
АК4-400Х-4У3	500	1500	58,0	94,3	0,88	524	595	3.2	56
АК4-400У-4У3	630	1500	72,0	94,8	0,89	547	715	4	64
АК4-400ХК-6У3	315	1000	37,5	93,1	0,86	395	500	3	76
АК4-400Х-6У3	400	1000	47,0	93,5	0,87	435	580	3.8	88
АК4-400У-6У3	500	1000	59,0	93,9	0,87	459	680	4.8	100
АК4-400Х-8У3	250	750	31,5	92,9	0,82	322	485	3.2	88
АК4-400У-8У3	315	750	39,0	93,2	0,83	357	550	4	100
АК4-400Х-10У3	200	600	27,0	91,8	0,78	310	405	3,2	88
АК4-400У-10У3	250	600	33,0	92,1	0,79	341	465	4	100
АК4-450Х-4У3	800	1500	97,0	94,7	0,89	690	715	5.1	104
АК4-450У-4У3	1000	1500	112,0	95,2	0,90	680	895	6.4	128
АК4-450Х-6У3	630	1000	74,0	94,0	0,87	570	680	6	156
АК4-450У-6У3	800	1000	94,0	94,4	0,87	590	835	7.6	184
АК4-450Х-8У3	400	750	49,0	93,2	0,83	450	555	5.1	172
АК4-450УК-8У3	500	750	61,0	93,6	0,84	480	650	6.4	192
АК4-450У-8У3	630	750	76,0	94,0	0,84	500	780	8	228
АК4-450Х-10У3	315	600	39,5	92,3	0,83	360	550	5	172
АК4-450У-10У3	400	600	50,0	92,6	0,83	390	640	6.4	196

Сердечник статора запрессован в станине между двумя нажимными шайбами и за креплен

с помощью упорных шпонок и сварных швов. Пазы статора открытые.

Конструкция двигателя выполнена таким образом (рис. 9.16), что обмотка, магнитопровод
и вентиляционные элементы внутреннего тракта полностью идентичны электродвигателям А4 и ДА304,
при этом мощность двигателей серии ДА304 снижается на одну ступень.
В двигателях АК4 применена изоляция обмотки статора типа «монолит-2».
Катушки изолируют непропитанной слюдинитовой лентой и укладывают в статор.
Обмотанный статор погружают в котел и пропитывают вакуум-нагнетательным методом
в эпоксидном компаунде, после чего запекают в печи.

Сердечник ротора запрессован между двумя нажимными шайбами и закреплен призматической
и кольцевой шпонками. Сердечники роторов имеют радиальные (аналогично статору)
и аксиальные вентиляционные каналы.
В 10- и 12-полюсных электродвигателях с высотой оси вращения 450 мм аксиальные каналы
образованы ребрами в сварных валах, в остальных асинхронных двигателях вентиляционные
отверстия выполнены в листах сердечника и нажимных шайбах.
Подшипниковые щиты выполнены литыми из чугуна.
Двигатели имеют однорядные подшипники качения.
Со стороны рабочего конца вала установлен роликовый подшипник,
с противоположной стороны — шариковый. Смазка подшипников консистентная.
Коробка выводов статора — штампованная из тонколистовой стали, разъемная
и допускает как сухую разделку так и заливку компаундной массой концов подводимого силового кабеля.

Контактные кольца в электродвигателях серии АК4 — подвесного типа,
расположены за подшипниковым щитом и закрыты кожухом.
Рекомендуется применение щеток марки МГСО. Траверсы для крепления щеткодержателей стальные.
Кожух контактных колец сварной штампованный с решетками для циркуляции охлаждающего воздуха.
Схема вентиляции асинхронных двигателей согласная радиальная.

В электродвигателях серий А4, АК4 забор воздуха осуществляется через окна в торцах
вентиляционного кожуха, а выброс — через боковые окна кожуха.
В электродвигателях ДА304 вентиляция разделяется на внутреннюю и внешнюю.
Внутренняя система вентиляции идентична системам, принятым в асинхронных двигателях серий А4, АК4,
при этом циркуляция воздуха осуществляется по замкнутому циклу.

Нагретый воздух охлаждается, проходя между трубками воздухоохладителя.

Воздух во внешнюю систему забирается из окружающей среды с помощью внешнего вентилятора,
проходит по трубкам воздухоохладителя и выбрасывается в окружающую среду.

Предельно допустимые значения момента инерции, определенные из условий двух пусков с интервалом 5 мин
из холодного состояния или одного пуска нз горячего состояния при номинальном напряжении и среднем
моменте статических сопротивлений за время пуска, равном 0,3М„ом,
должны соответствовать приведенным в табл. 9 73 — 9.75.
Для этих условий интервал между последующими пусками — не менее 3 ч.
Количество пусков — не менее 2000 за период эксплуатации, но не более 250 в год.
При среднем моменте статических сопротивлений за время пуска, равном 0,3Мном,
и моменте инерции механизма, не превышающем 10% значения предельно допустимого значения
момента инерции, допустимое количество пусков в год составляет не менее 500
при общем числе пусков за время эксплуатации, равном 10000.

Габаритные и установочные размеры асинхронных двигателей А4, АК4 и ДАЗО4:

электродвигатель AK4 габаритные размеры

Тип двигателя	l10	l11	l30	b1	b10	b11	b30	b31	h	h41	d	h5	Масса, кг
АК4-400ХК-4УЗ	900	1140	1985	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2160
АК4-400Х-4УЗ	900	1140	1985	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2285
АК4-400У-4УЗ	1000	1240	2085	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2550
АК4-400ХК-6УЗ	900	1140	1985	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2090
АК4-400Х-6УЗ	900	1140	1985	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2280
АК4-400У-6УЗ	1000	1240	2085	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2520
АК4-400Х-8УЗ	900	1140	1985	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2520
АК4-400У-8УЗ	1000	1240	2085	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2679
АК4-400Х-10УЗ	900	1140	1985	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2335
АК4-400У-10УЗ	1000	1240	2085	200	800	940	1500	710	400	1300	100	106	2580
АК4-450Х-4УЗ	900	1190	2065	224	900	1040	1600	760	450	1410	110	116	2724
АК4-450У-4УЗ	1000	1290	2165	224	900	1040	1600	760	450	1410	110	116	2986
АК4-450Х-6УЗ	900	1190	2065	224	900	1040	1600	760	450	1410	110	116	3050
АК4-450У-6УЗ	1000	1290	2165	224	900	1040	1600	760	450	1410	110	116	3350
АК4-450Х-8УЗ	900	1190	2065	224	900	1040	1600	760	450	1410	110	116	3065
АК4-450УК-8УЗ	1000	1290	2165	224	900	1040	1600	760	450	1410	110	116	3290
АК4-450У-8УЗ	1000	1290	2165	224	900	1040	1600	760	450	1410	110	116	3180
АК4-450Х-10УЗ	900	1190	2065	224	900	1040	1600	760	450	1410	110	116	3410
АК4-450У-10УЗ	1000	1290	2165	224	900	1040	1600	760	450	1410	110	116	3750

Имеются модификации электродвигателей АК4 на напряжение 10 кВ (АК4 10000Вольт).

Защита и автоматика мощного синхронного двигателя 6(10) кВ

Рассмотрим вариант синхронного двигателя мощностью более 5 МВт, либо просто СД с наличием дифференциальной защиты. Сегодня дифф. защита может применяться и на двигателях меньшей мощности, тем более, что в ПУЭ есть оговорка про чувствительность токовой отсечки (п. 5.3.46.)

В принципе и асинхронные двигатели бывают большой мощности и синхронники меньше 5 МВт. Мы объединим эти два параметра (СД и большую мощность) для того, чтобы показать максимальный по составу набор защит двигателя. Поэтому в нашем случае мы получаем те же защиты, что и в предыдущей статье плюс ряд новых. Давайте их рассмотрим.

Дифференциальная защита двигателя

Это быстродействующая защита двигателей большой мощности от междуфазных коротких замыканий. Обычно состоит из двух степеней — дифференциальной отсечки (ДТО) и дифф. защиты с торможением (ДЗТ). Последняя может быть выбрана с уставкой срабатывания ниже или выше номинального тока двигателя.

Если ДЗТ выбирается с уставкой срабатывания ниже номинала, то она оказывается более чувствительной, но при этом возможны ложные срабатывания при обрыве токовых цепей. На современных защитах используются различные комбинации пусковых органов и блокировок, чтобы повысить чувствительность ДЗТ, но при этом своевременно выявить нарушение токовых цепей. Например, работа ДЗТ с уставкой выше номинала и автоматическое очувствление при КЗ. Алгоритмы дополняются сигнализацией небаланса в токовых цепях для оповещения оперативного персонала.

ДТО является грубой ступенью, которая отстраивается от броска апериодической составляющей тока при включении двигателя. Основное назначение ДТО — резервирование ДЗТ, которая имеет ряд алгоритмических блокировок и может отказать при сложных повреждениях.

Защита от потери питания (ЗПП)

Защита от потери питания отключает двигатель после его перехода в генераторный режим, т.е. когда мощность на установке начинает протекать от двигателя в сеть. Такое направление мощности означает КЗ или отключение оборудования в вышестоящей сети.

Для определения генераторного режима используется алгоритм направления мощности (токи через статор и напряжения на шинах).

ЗПП может отключать двигатель для обеспечения самозапуска более ответственных. В принципе данная защита может применяться и на АД, а также в качестве групповой на секции шин (ток через ввод). Кроме того схожий с ЗПП пусковой орган применяется в быстродействующих АВР (БАВР), которые сегодня активно внедряются в сетях промышленных предприятий.

Защита от асинхронного режима

Защита от асинхронного режима отключает синхронный двигатель при потере возбуждения. Кроме того может быть предусмотрена простая или комбинированная (с предварительной разгрузкой) ресинхронизация СД для восстановления параметров нормальной работы.

Способов определения нарушений в цепях возбуждения несколько, начиная с простейшей фиксации увеличения тока в обмотках статора (ПУЭ 5.3.50) и заканчивая более совершенными органами сопротивления. В современных терминалах РЗА обычно используют второй способ.

Отключение от технологических защит

Мощные двигатели 6(10) кВ являются сложными устройствами с рядом вспомогательных систем. Например, системой обеспечения давления масла в подшипниках двигателя. Или системой принудительного охлаждения. Кроме того в двигатель могут устанавливаться термодатчики со своим блоком контроля.

Такие системы образуют собственные технологические защиты двигателя, с которыми должен взаимодействовать терминал релейной защиты. 

Это взаимодействие осуществляется через дискретные входы терминала

ВАЖНО!

При отключении синхронного двигателя защита должна действовать не только на выключатель в ячейке 6(10) кВ, но и на автомат гашения поля, который обесточивает цепь возбуждения СД.

 

В следующий раз мы рассмотрим дуговую защиту ячеек КРУ и завершим цикл статей по типовым присоединениям 6(10) кВ.

 

На рисунке

Терминал защиты и автоматики двигателя 6(10) кВ типа БМРЗ-УЗД.

Разработчик НТЦ «Механотроника», www.mtrele.ru

Терминал содержит все перечисленные в статье защиты и автоматику