Принципы работы систем и аппаратов защиты

Под защитой понимают ограничение свободных процессов при их выходе в область аварийных или экстремальных режимов. Аварийные режимы возникают преимущественно в результате независимых внезапных или постепенных отказов отдельных элементов обо­рудования, которые вызывают зависимые отказы других элементов. Защита от аварийных режимов не предотвращает их возникновение, а лишь ограничивает последствия таких режимов тем сильнее, чем выше быстродействие осуществляющих ее аппаратов. Сра­батывание их приводит к прекращению функционирования (выклю­чению) защищаемой части оборудования или всего локомотива. Экстремальные режимы чаще всего связаны с работой оборудования в условиях более тяжелых, чем нормальные, например, при перегрузках, перенапряжениях и т. д., вызывающих с течением времени лишь постепенные отказы элементов оборудования. При этом аппараты защиты могут быть не столь быстродействующими, как для аварийных режимов, могут не прекращать функционирование оборудования, а лишь облегчать режимы работы. Например, возможен переход с позиций ослабленного возбуждения на полное, снижение интенсивности переключения пусковых или тормозных позиций и др.

Для аварийных режимов чаще применяют аппараты прямой защиты, для экстремальных — косвенной.

Аппараты прямой защиты не только контролируют состояние защищаемой цепи по какому-то заданному количественному показателю (распорядительная функция), но и по достижении его непосредственно воздействуют на защищаемую цепь. При аппаратах косвенной защиты распорядительные и исполнительные функции разделены между различными аппаратами.

Свойства аппаратов защиты оценивают определенными количественными показателями. В общем случае к ним относят номинальные значения параметров (, и др.) цепей, для которых они предназначены, и значения времени, при которых аппарат должен сработать (особенно для быстродействующих аппаратов). Это время подразделяют на собственное , т. е. время движения подвижной части аппарата, и время гашения дуги . Для большой части аппаратов защиты имеет значение коэффициент регулирования, %,

(5.1)

где , , — соответственно наибольший, средний и наименьший показатель уставки.

Выбор необходимых видов аппаратов защиты производят па основании расчета или анализа опытных данных, характеризующих неустановившиеся процессы на э. п. с., для которого предназначен аппарат. Учитывают также надежность защищаемого оборудова­ния.

Так, первоначально полупроводниковые преобразователи были ненадежны, а устройства их защиты сложны. По мере повышения надежности преобразователей упрощались их защиты.

Систему защиты формируют из отдельных аппаратов, составляю­щих единый комплекс, в котором отдельные аппараты могут «помогать» друг другу. Рассмотрим такое взаимодействие на примере за­щиты от коротких замыканий для электровозов постоянного тока. Для идеальной защиты необходимо установить в каждой параллельной цепи тяговых двигателей отдельный быстродействующий автоматический выключатель. Однако это сложно и дорого. Применяют лишь один аппарат с током уставки

(5.2)

где = 0,93 0,97 — коэффициент запаса; 2 — коэффициент перегрузки тяговых двигателей; — их номинальный ток; — наибольшее число параллельных цепей двигателей; для шести-, восьми* и большинства 12-осных электровозов = 3.

Таким образом, = 6 и выключатель срабатывает при токе короткого замыкания

Токи короткого замыкания зависят от того, на каком двигателе в их последовательной цепи оно произошло. Рассмотрим случай глухого короткого замыкания (к. з.) на зажимах последнего в цепи тягового двигателя восьмиосного электровоза при их последовательном соединении. При к. з. напряжение на зажимах двигателей изменится с исходного В (где = 8 — максимальное число двигателей, включенных последовательно; Uc = 3000 В) до = 430 В. Следовательно, 1,14.

Наибольший толчок тока возможен в момент изменения напряжения, т. е. в первый момент к. з. Так как скорость и магнитный поток не успевают измениться, то

Как видим, , и аппарат защиты не сработает. Однако сработает дифференциальное токовое реле, если к. з. сопровождается (что наиболее вероятно) пробоем на корпус в отказавшем двигателе. Быстродействующий выключатель по сигналу этого реле сработает как аппарат не прямой защиты, а косвенной.

В систему защиты входят главные выключатели силовых цепей, автоматические выключатели вспомогательных цепей и цепей управления, разрядники, реле различного назначения, плавкие предохранители, аппараты защиты преобразователей.

Дата добавления: 2015-07-12