ОПН для защиты электродвигателей и генераторов 6-10 кВ

Высоковольтные двигатели и генераторы стоят дорого, а ремонт обмотки после пробоя занимает много времени. При этом изоляция машин уязвимее, чем изоляция трансформаторов, а современные вакуумные выключатели создают при коммутациях крутые импульсы. ОПН для защиты электродвигателей решает эту задачу, если правильно выбрать место установки и характеристики.

Почему изоляции двигателей и генераторов нужна отдельная защита

Изоляция статорных обмоток работает в тяжелых условиях: нагрев, вибрация, пыль, пуски с большими токами. Ее импульсная прочность ниже, чем у маслонаполненного оборудования того же класса напряжения, и снижается по мере старения. Особенно опасны импульсы с крутым фронтом: напряжение распределяется по обмотке неравномерно, и первые витки получают основную нагрузку.

Какие перенапряжения опасны для машин 6-10 кВ

• коммутационные: при отключении двигателя вакуумным выключателем, особенно в режиме пуска или заторможенного ротора, возможны срез тока и повторные пробои межконтактного промежутка с многократной эскалацией напряжения;
• дуговые замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью;
• грозовые волны, если машина связана с воздушной линией напрямую или через короткий кабель;
• перенапряжения при включении конденсаторных батарей и других коммутациях в той же сети.

Где ставить ОПН для защиты электродвигателей

Чем ближе ограничитель к выводам машины, тем точнее он ограничивает напряжение на изоляции. Типовые варианты:

• в ячейке КРУ присоединения двигателя, сразу после выключателя: удобно для обслуживания, достаточно при коротком кабеле;
• в клеммной коробке или на выводах двигателя: применяют при длинном кабеле от РУ до машины;
• на шинах генераторного напряжения и на выводах генератора: схема зависит от того, связан ли генератор с воздушными линиями.

Для машин, работающих непосредственно на воздушные линии, ПУЭ предъявляют отдельные требования к грозозащите, и схему с ОПН обосновывают расчетом. В ряде случаев ограничители дополняют RC-цепочками, которые снижают крутизну фронта коммутационных импульсов.

Как выбрать ОПН для двигателя или генератора

Порядок выбора тот же, что и для другого оборудования сети, но с акцентом на коммутационные режимы:

1. Наибольшее рабочее напряжение: с учетом режима нейтрали и длительности однофазного замыкания на землю.
2. Остающееся напряжение при коммутационном импульсе 30/60 мкс: должно обеспечивать запас до уровня изоляции машины.
3. Энергоемкость: с запасом для сетей с частыми пусками и отключениями.
4. Исполнение: УХЛ2 для ячеек и закрытых помещений, компактное исполнение для тесных отсеков.

Остающиеся напряжения при коммутационных и грозовых импульсах приведены в характеристиках серий ОПН и МОПН 6 кВ и ограничителей для сетей 10 кВ. Общие сведения об аппаратах этого класса собраны в статье про ограничитель перенапряжения 6 кВ.

Кабель между РУ и двигателем

Двигатель почти всегда питается по кабелю, и при длинной линии волновые процессы в ней влияют на напряжение на выводах. Подходы к защите кабеля и выбору мест установки ограничителей описаны в материале об ОПН для кабельных сетей среднего напряжения.

Частые вопросы

Обязательно ли ставить ОПН на двигатель с вакуумным выключателем?

Для высоковольтных двигателей, коммутируемых вакуумными выключателями, защита от коммутационных перенапряжений практически обязательна. Ее вид, ОПН или ОПН в сочетании с RC-цепочкой, определяют по схеме и типу выключателя.

Где лучше ставить ОПН: в ячейке или у двигателя?

При коротком кабеле достаточно ячейки КРУ. При длинной кабельной линии ограничитель лучше ставить ближе к выводам двигателя.

Можно ли использовать для двигателя тот же ОПН, что и для линии?

Можно, если его рабочее напряжение, остающееся напряжение и энергоемкость подходят для защиты изоляции машины. Для двигателей обычно требуется более низкий уровень ограничения.

АО «ЗЭУ» производит ОПН и МОПН для сетей 6-10 кВ в исполнениях УХЛ1 и УХЛ2, в том числе компактные аппараты для ячеек. Пришлите данные двигателя, кабеля и выключателя, и специалисты завода подберут ограничители под ваш режим работы.