Испытания высоковольтного электродвигателя и релейной защиты

На практике присутствует несколько категорий отказов высоковольтных электродвигателей (ЭД), выявить которые можно с помощью проверок. Это критичный или катастрофический отказ, который влечет весомый ущерб. Он может также повлечь за собой гибель людей или получение травм. К некритичным отказам относятся остановки, которые снижают производительность предприятия и несут финансовые затраты.

Испытания предназначены для подтверждения пригодности машины к работе, прогнозирования ее степени надежности и предположительного времени эксплуатации.

Устройства РЗиА – это неотъемлемый элемент необходимый для предотвращения ненормальных режимов работы электрического двигателя. Защита служит для предупреждения последствий аварийных ситуаций, связанных с теми или иными неисправностями, возникавшими в период эксплуатации машин переменного тока.

Существует одна основная причина в наличии регулярных проверок – это необходимость убедиться в работоспособности и надежности ЭД.

  Особенно важно удостовериться в качестве и диэлектрической прочности изоляции обмотки. По статистике от 30 до 60 процентов отказов происходит из-за износа и ненадежности изоляции обмоток статора. Для определения надежности предполагается периодический контроль целостности обмоток ЭД.

  Для того чтобы обнаружить слабые места в изоляции, мы проводим статические электроиспытания.  С их помощью и благодаря визуальным проверкам выявляем все неисправности от некачественной заделки выводов и слабой изоляции до механического повреждения вала.

Основная причина неисправностей – нарушение целостности изоляции. Существует множество факторов, которые влекут за собой выход изоляции. это может быть и воздействие на изоляцию теплового нагрева, механических нагрузок и перепады напряжения и токовой нагрузки. К причинам можно отнести и неблагоприятный эксплуатационный режим и внешние условия которые влекут ускоренное старение органических изоляционных компонентов. 

К неправильным режимам работы можно отнести человеческий фактор. Ошибки персонала при запуске не обкатанного двигателя, а частые переходы между режимами работы приводят к отрицательному  влиянию на обмотку электромагнитных сил.

Для того, чтобы представлять всю важность совместных испытаний ЭД с устройствами РЗА, разберёмся с типами повреждений и ненормальных рабочих режимов.

  Существует перечень параметров, которые мы учитываем в процессе контроля для подбора устройств автоматики. По этим параметрам мы испытываем работу реле для высоковольтных электрических машин. К перечню проверок относится контроль следующих параметров:

1. Токовая характеристика при пуске – выбор характеристик при самозапуске ЭД и при последующем восстановлении напряжения. Испытания включают определение коэффициента надежности и расчет дифференциальных токовых реле.
2. Выбор уставок токовой отсечки для определенного типа ЭД – расчет уставки реле тока защиты от замыкания на землю статорной обмотки относительно первичных точек.
3. Подбор устройства – выбор аппаратов для защиты от минимального напряжения и защиты от перегрузок;
4. Определение характера возможной перегрузки – проверка на соответствие с технологическими характеристиками с последующим включением на сигнал. Определяется ток срабатывания действия мгновенной отсечки, ток срабатывания максимальной токовой защиты от перегрузки.
5. Учитываем моменты вращения и сопротивления механизма – расчет защиты линии динамического торможения, выполняют выбор тока срабатывания защиты, действие происходит исходя из требований наибольшего значения тока статора ЭД.
6. Расчет защиты от асинхронного режима – определяется ток срабатывания реле максимальной токовой защиты.
7. Расчет защиты от потери питания – осуществляется подбор уставок срабатывания, настраивается функция направленной защиты активной мощности.
8. Проверяем направление вращения фаз – используем данные по максимальному напряжению обратной последовательности, это делается с целью выявления небаланса фаз.

По итогам работы осуществляем подбор устройств РЗА, наладку и выбор токовых уставок срабатывания.

К основным неисправностям электрических машин, вызывающим необходимость проведения испытаний на соответствие устройствам РЗА, относятся внутренние повреждения и нарушения, связанные с ненормальным режимом работы.

Для предупреждения этих нарушений проверяем защитные устройства и реле. К повреждениям относятся:

• междуфазное КЗ в статоре, явление сопровождается большими токами, которые намного превосходят номинальный ток двигателя, как следствие – ремонт с заменой обмоток и железа сердечника (проверка токовой отсечки);
• однофазное межвитковое замыкание обмотки статора, в месте короткого замыкания наблюдается большое значение тока – защита не устанавливается, о необходимости испытания свидетельствует ненормальный режим работы ЭД и действие других защит;
• фазное замыкание на «землю» или на корпус, сопровождается возникновением емкостных токов (проверка земляной защиты);
• перегрузка по току намного превышающая номинальные токи электромашины, следствие его – ненормальная работа, вызывает нагрев статора, что служит причиной износа и выхода из строя изоляции обмотки.

  Наша электролаборатория выполняет все виды контрольных проверок ЭД. К ним относятся три вида испытаний:

1. Приемо-сдаточные. Нужны для новых машин перед запуском в работу.
2. Предремонтные. Необходимы для того, чтобы убедиться в необходимости ремонта двигателя.
3. Эксплуатационные, или проверка на операционном контроле. Испытание проводится после непредвиденных остановов или сбоев в работе.

  В протоколе указываем непосредственно измеренные и приведенные к температуре 20 °C значения омического сопротивления. Полученные результаты измерения сравниваем с заданными значениями.

   Тестирование считается пройденным, если результаты измерения находятся в пределах необходимых допусков. Результаты измерения и результат проверки заносятся в сертификат.