Защита от внутренних перенапряжений. , Практические советы, выбор оборудования. Опции

[rosck]

Добрый вечер коллеги. Хотелось бы обсудить интересную для меня тему, защиты от внутренних перенапряжений, вызванную коммутацией и короткими замыканиями.
В моей практике было несколько интересных случаев когда происходил пробой рабочей изоляции. Последний случай произошёл недавно, на подстанции 1000кВа при запуске мощного двигателя 250 кВт, произошло перекрытие автоматических выключателей. На подстанции установлены два автомата 630А, оба автомата питают два таких двигателя. Отходящих 2 кабельных линии по 2 в паралель АВВГ 3х150 мм + 1 х75мм Запускали только один двигатель, другой стоял в резерве. Перекрыло оба автомата сверху. Первоначально думал перекрытие произошло в следствии плохого контакта шины с автоматом, но при демонтаже признаков не обнаружил, болты были протянуты. Плохой контакт был в другом месте. На вводном рубильнике 2000А , а он закрыт кожухом и опечатан так как стоит перед средствами учета эл энергии. Алюминиевая шина прикручена к рубильнику четырьмя болтами на 10мм. На этих болтах шина и болталась совсем не отгорела. Между шиной и контактом рубильника следы нагара, также они видны в местах контакта болтов с шиной. при монтаже ТП наверное плохо протянули контактное соединение. А потом не было возможности, так как не было доступа, при эксплуатации соединение еще больше прослабло. При запуске двигателя на этом контакте возникла дуга, о чем свидетельствует копоть и частицы расплавленного метала на оргстекле которое закрывает рубильник. Следов перекрытия дугой самого рубильника нет. Кроме контактного соединения других повреждений нет. Сам рубильник массивный расстоянии между фаз и корпусом ТП более 5 см. А на самих автоматах, расстояние между фазами 2-3 см. Перекрытие автоматов свидетельствует о возникновение значительного перенапряжения. Влага исключается было сухо и жарко. Ну наверное сверху было немного пыли. Из за этой пыли, это место и оказалось слабым звеном.
Такое перенапряжение запросто может и вызвать КЗ в двигателе или в коммутационной аппаратуре управления двигателем. Такое явление возникает очень редко и обусловлено колебательным резонансным эффектом. И все зависит от параметров цепи. При изучении вопроса выяснилось, нужно установить вентильные разрядники. Поиск выдает ОПН но они предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений.
Собственно вопрос, что можно установить в этом случаи? Может кто поделится опытом как кто решал похожие проблемы. Нужно ли устанавливать ограничители в шкаф управления двигателем. На этом объекте, без каких то видимых причин, уже горел практически новый двигатель при запуске.

[Ваня Иванов]

...В вашем случаи тоже могло быть перенапряжение. После нескольких аварий ваши специалисты наверное все контакты вылизали и проблем с этим не было но ведь аварии не прекратились.

Уважаемый rosck! Именно так всё и было. И я тоже поначалу грешил на коммутационные, феррорезонансные и прочие перенапряжения, однако это предположение не подтвердилось. Когда в условленное время дежурные операторы приступили к плановым контрольным пускам насосов, которые управлялись дистанционно с компьютера, я находился в этой насосной. Обычная типовая насосная, хотя и старенькая, однако после нескольких реконструкций и капремонтов она имела вполне приличное состояние. Электродвигатели насосов импортные, питающие кабели медные соответствующего сечения, шкафы около 10 лет назад были полностью заменены на новые производства одной известной западноевропейской фирмы, релейные защиты отлажены как часы, поэтому у меня возникло смутное предположение, что электрооборудование здесь не при делах. Что-то мешало насосам нормально запуститься и выйти на рабочий режим. При внимательном осмотре обвязки насосов я обратил внимание, что все выходные трубопроводы сходятся в одну общую трубу, и тут меня посетило озарение, которое через несколько минут полностью подтвердилось! Первый насос запустился как обычно без проблем, но тут я заметил, что роторы остальных двигателей стали раскручиваться в обратную сторону всё быстрее и быстрее. По моей команде контрольные пуски были приостановлены для выяснения причин. Вызвали механиков, которые нас уверяли, что у них всё в идеальном состоянии, а это наше электрооборудование плохое. В гидравлической схеме на напорной стороне (на выходе) каждого насоса имелись обратные клапаны, которые должны были препятствовать обратному току воды через неработающие насосы, но все убедились воочию, что этого не происходит. Неработающие насосы раскручиваются в обратную сторону! Разобрали обратные клапаны, которые естественно оказались неисправными (заржавели) и всё время находились в открытом состоянии. Поэтому под действием напора воды, создаваемого первым насосом, остальные раскручивались в противоположном направлении. Но операторы этого не видели, и как обычно пытались запускать эти насосы! Теперь и ежу стало ясно, где была зарыта собачка. Все причастные и непричастные к этому оборудованию, получили от начальства по заслугам.
Однако, для меня вопрос, почему же сгорали автоматы, оставался открытым. Ведь должны же были сработать защиты от перегруза, отключился бы автомат и всё! Тогда я принялся за расчёты. Встроенная питающая ТП-6/0,4 кВ находилась здесь же в здании насосной. Силовые трансы ТМГ-1000-6/0,4 кВ 2шт., работающие параллельно, каждый на свою систему шин. Кабели медные сечением 185 кв. мм имели длину порядка 25-30 м. Расчёты показали, что ток короткого замыкания в конце кабельных линий превышает предельно допустимую коммутационную стойкость автоматических выключателей! Сразу мелькнула мысль, а не поставить ли автоматы большего номинала и забыть всё это, как страшный сон. Однако изучение каталогов фирмы-производителя силовых шкафов защиты и управления, в которых стояли выкатные силовые автоматы на 630 А, заставило отказаться от этой мысли, т.к. автоматы следующего номинала 800А уже не подходили по габаритам. Оставался только один путь - любым возможным способом ограничить токи КЗ. Самый известный способ ограничения тока КЗ - это установка токоограничивающих реакторов, однако и здесь габариты шкафов не позволяли это сделать. Включив второе полушарие мозга, я предложил нестандартный путь решения проблемы - увеличить длину силовых кабелей в 1,5 раза, что позволило снизить токи КЗ до приемлемых значений. Вот такая история. А Вы говорите: "перенапряжения"...

[rosck]

А Вы говорите: "перенапряжения"...

Почему в своих расчетах Вы приняли вместо пускового тока двигателя ток короткого замыкания. Пускай он крутится в другую сторону и скольжение больше единицы. Если мне память не изменяет, при противо включении, в режиме торможения, ток у асинхроника может достигать 8 крат номинального. Пускай даже 10 крат. Если взять номинальный ток двигателя 250 кВт 450 ампер, получается ток при таком пуске двигателя, вращающегося в другую сторону, не может превысить 4500 ампер, на порядок ниже придельной коммутационной возможности автомата 630 А ( 40- 50 кА). И если даже пуск двигателя сверх тяжелый, для теплового разрушения, тока проводящих элементов автомата, нужно время. При этом, по идее должен отработать тепловой расцепитель. Если он не отработает, характер разрушения будет другой. Будут расплавленные нагревательные элементы теплового расцепителя, гибкой связи или контактов. Ни того, ни другого, в моем случаи нет. Внутри автомата повреждений нет, в местах соединений шин с автоматов все нормально.
Это не мой случай. Тем более насос работает только один, второй всегда в резерве. В щиту установлена современная защита. УБЗ 302 там есть защита от сверх токов сейчас стоит уставка 7 крат от номинального тока. Время срабатывание 0,5 сек. Стоит время пуска 5 сек. Авария из-за теплового разрушения автомата, вследствие протекания большого тока исключена.
Кроме как перенапряжением вызванного комутационным перенапряжением в ненормальном режиме этого объяснить нельзя. Скорее всего при пуске разорвалась в одной фазе цепь и собрался участок цепи с оптимальными параметрами емкости линии и индуктивности двигателя. Причем место не контакта стало своеобразным прерывателем ( как в системе зажигания двигателем) и получился резонансный волновой эффект. Тут сказали резонанс на частоте 50 Гц очень трудно. Так нужно брать в рассмотрение не 50 Гц, а частоту импульса тока вызванного не контактом, а она может эта частота может быть всякая.
А какой у Вас был характер повреждения автоматов, где горело или расплавлялось.

Сообщение отредактировал rosck - 11.7.2017, 16:04