Section 5. Centrales électriques

Moteurs électriques et leurs dispositifs de commutation. Protection des moteurs électriques asynchrones et synchrones avec des tensions supérieures à 1 kV

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Règles d'installation des installations électriques (PUE)

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5.3.43. Les moteurs électriques doivent être pourvus d'une protection contre les défauts multiphasés (voir 5.3.46) et, dans les cas précisés ci-dessous, d'une protection contre les défauts à la terre monophasés (voir 5.3.48), d'une protection contre les courants de surcharge (voir 5.3.49). et protection contre les sous-tensions (voir 5.3.52 et 5.3.53). Sur les moteurs électriques synchrones, en outre, une protection contre le mode asynchrone doit être prévue (voir 5.3.50 et 5.3.51), qui peut être combinée avec une protection contre les courants de surcharge.

La protection des moteurs électriques à vitesse de rotation variable doit être réalisée pour chaque vitesse de rotation sous la forme d'un ensemble distinct agissant sur son propre interrupteur.

5.3.44. Sur les moteurs électriques avec lubrification forcée des roulements, une protection doit être installée qui agit sur le signal et arrête le moteur électrique lorsque la température augmente ou que le lubrifiant cesse de fonctionner.

Sur les moteurs électriques à ventilation forcée, il convient d'installer une protection qui agit sur le signal et éteint le moteur électrique lorsque la température augmente ou que la ventilation s'arrête.

5.3.45. Les moteurs électriques avec bobinages refroidis à l'eau et stator en acier actif, ainsi qu'avec refroidisseurs d'air intégrés refroidis par eau, doivent avoir une protection qui agit sur le signal lorsque le débit d'eau descend en dessous d'une valeur définie et sur l'arrêt du moteur électrique lorsque ça s'arrête. De plus, une alarme doit être prévue qui se déclenche lorsque de l'eau apparaît dans le carter du moteur.

5.3.46. Pour protéger les moteurs électriques des courts-circuits multiphasés dans les cas où les fusibles ne sont pas utilisés, il faut prévoir :

1. Coupure de courant monorelais sans temporisation, désaccordée des courants de démarrage avec dispositifs de démarrage retirés, avec un relais direct ou indirect connecté à la différence des courants de deux phases - pour moteurs électriques d'une puissance inférieure à 2 MW.

2. Coupure de courant à deux relais sans temporisation, désaccordée des courants de démarrage lorsque les dispositifs de démarrage sont retirés, avec relais à action directe ou indirecte - pour moteurs électriques d'une puissance de 2 MW ou plus, disposant d'une protection de déclenchement contre la terre monophasée défauts (voir 5.3.48), ainsi que pour les moteurs électriques d'une puissance inférieure à 2 MW, lorsque la protection selon la revendication 1 ne répond pas aux exigences de sensibilité ou lorsqu'une coupure à deux relais s'avère appropriée pour le mise en œuvre d'une protection complète ou du variateur appliqué avec un relais à action directe.

En l'absence de protection contre les défauts à la terre monophasés, la coupure de courant des moteurs électriques d'une puissance supérieure ou égale à 2 MW doit être effectuée à l'aide de trois relais avec trois transformateurs de courant. La protection biphasée est autorisée avec l'ajout d'une protection contre les doubles défauts à la terre, réalisée à l'aide d'un transformateur de courant homopolaire et d'un relais de courant.

3. Protection de courant différentiel longitudinal - pour les moteurs électriques d'une puissance de 5 MW ou plus, ainsi que de moins de 5 MW, si l'installation de coupures de courant conformément aux articles 1 et 2 ne garantit pas que les exigences de sensibilité sont respectées ; la protection différentielle longitudinale des moteurs électriques, s'ils disposent d'une protection contre les défauts à la terre, doit être de conception biphasée, et à défaut de cette protection, de conception triphasée, avec trois transformateurs de courant. La protection en version biphasée est autorisée avec l'ajout d'une protection contre les doubles défauts à la terre, réalisée à l'aide d'un transformateur de courant homopolaire et d'un relais de courant.

Pour les moteurs électriques d'une puissance de 5 MW ou plus, réalisés sans six bornes du bobinage statorique, une coupure de courant doit être prévue.

5.3.47. Pour les groupes transformateur (autotransformateur) - moteur électrique, une protection générale contre les courts-circuits multiphasés doit être prévue :

1. Coupure de courant sans temporisation, réglée à partir des courants de démarrage avec les dispositifs de démarrage retirés (voir aussi 5.3.46) - pour les moteurs électriques d'une puissance allant jusqu'à 2 MW. Lors du raccordement des enroulements d'un transformateur étoile-triangle, la coupure est constituée de trois relais de courant : deux connectés aux courants de phase et un connecté à la somme de ces courants.

S'il est impossible d'installer trois relais (par exemple, avec un nombre limité de relais à action directe), un circuit avec deux relais connectés aux enroulements secondaires de trois transformateurs de courant reliés par un triangle est autorisé.

2. Coupure différentielle dans une conception à deux relais, ajustée contre les surtensions du courant magnétisant du transformateur - pour les moteurs électriques d'une puissance supérieure à 2 MW, ainsi que 2 MW ou moins, si la protection conformément à la clause 1 ne répond pas aux exigences de sensibilité pour un court-circuit entre phases aux bornes du moteur.

3. Protection de courant différentiel longitudinal dans une conception à deux relais avec transformateurs de courant saturables intermédiaires - pour les moteurs électriques d'une puissance supérieure à 5 MW, ainsi que 5 MW ou moins, si l'installation de coupures conformément aux paragraphes 1 et 2 le fait ne répond pas aux exigences de sensibilité.

L'évaluation de la sensibilité doit être effectuée conformément à 3.2.19 et 3.2.20 pour un court-circuit aux bornes du moteur.

La protection doit agir pour déconnecter le disjoncteur de l'unité et, pour les moteurs électriques synchrones, également le dispositif AGP, s'il est prévu.

Pour les unités équipées de moteurs électriques supérieurs à 20 MW, en règle générale, une protection contre les défauts à la terre doit être prévue, couvrant au moins 85 % des tours de l'enroulement statorique du moteur électrique et agissant sur le signal avec une temporisation.

Les instructions pour réaliser d'autres types de protection des transformateurs (autotransformateurs) (voir 3.2.51 et 3.2.53) et des moteurs électriques lorsqu'ils fonctionnent séparément sont également valables lorsqu'ils sont combinés dans une unité transformateur (autotransformateur) - moteur électrique.

5.3.48. La protection des moteurs électriques d'une puissance allant jusqu'à 2 MW contre les défauts à la terre monophasés en l'absence de compensation doit être assurée pour les courants de défaut à la terre de 10 A ou plus, et si une compensation est disponible - si le courant résiduel dans des conditions normales dépasse cette valeur. Une telle protection pour les moteurs électriques d'une puissance supérieure à 2 MW doit être assurée à des courants de 5 A ou plus.

Le courant de déclenchement de la protection des moteurs électriques contre les défauts à la terre ne doit pas être supérieur à : pour les moteurs électriques d'une puissance allant jusqu'à 2 MW 10 A et pour les moteurs électriques d'une puissance supérieure à 2 MW 5 A. Des courants de déclenchement plus faibles sont recommandés si cela ne complique pas la mise en œuvre de la protection.

La protection doit être réalisée sans délai (à l'exception des moteurs électriques, qui nécessitent un ralentissement de la protection en raison du désaccord dû aux processus transitoires) à l'aide de transformateurs de courant homopolaires, généralement installés dans l'appareillage. Dans les cas où l'installation de transformateurs de courant homopolaires dans l'appareillage est impossible ou peut entraîner une augmentation du délai de protection, il est permis de les installer aux bornes du moteur dans la fosse de fondation.

Si la protection, basée sur la condition de désaccord contre les processus transitoires, doit avoir une temporisation, alors pour assurer un arrêt rapide des doubles défauts à la terre en divers points, un relais de courant supplémentaire avec un courant de fonctionnement primaire d'environ 50-100 A doit être installé.

La protection doit agir pour éteindre le moteur électrique, et pour les moteurs électriques synchrones, également pour le dispositif AGP, s'il est prévu.

5.3.49. Une protection contre les surcharges doit être prévue sur les moteurs électriques soumis à des surcharges pour des raisons technologiques, ainsi que sur les moteurs électriques présentant des conditions de démarrage et d'auto-démarrage particulièrement difficiles (la durée du démarrage direct directement depuis le réseau est de 20 s ou plus), dont la surcharge est possible si la durée de la période de démarrage est excessivement augmentée en raison d'une diminution de la tension dans les réseaux.

La protection contre les surcharges doit être assurée en une phase avec une temporisation dépendante du courant ou indépendante, ajustée à la durée de démarrage du moteur électrique dans des conditions normales et un démarrage automatique après le fonctionnement du système de transfert automatique et le réenclenchement automatique. La temporisation de protection contre les surcharges des moteurs électriques synchrones, afin d'éviter des fonctionnements inutiles lors d'un forçage d'excitation prolongé, doit être aussi proche que possible de la caractéristique thermique maximale admissible du moteur électrique.

Sur les moteurs électriques soumis à des surcharges pour des raisons technologiques, une protection doit généralement être effectuée avec un effet sur le signal et un déchargement automatique du mécanisme.

L'action de protection pour éteindre le moteur électrique est autorisée :

• sur les moteurs électriques de mécanismes pour lesquels il n'y a aucune possibilité de déchargement rapide sans arrêt, ou sur les moteurs électriques fonctionnant sans service constant de personnel ;
• sur les moteurs électriques des mécanismes avec des conditions de démarrage difficiles ou d'auto-démarrage.

Pour les moteurs électriques protégés des courants de court-circuit par des fusibles ne disposant pas de contacts auxiliaires pour signaler leur grillage, une protection contre les surcharges en deux phases doit être prévue.

5.3.50. La protection des moteurs électriques synchrones du mode asynchrone peut être réalisée à l'aide d'un relais qui répond à une augmentation du courant dans les enroulements du stator ; il doit être ajusté en temps à partir du mode de démarrage et du courant pendant l'action de boost d'excitation.

En règle générale, la protection doit être réalisée avec une caractéristique de temporisation indépendante du courant. Il est permis d'utiliser une protection avec une caractéristique dépendant du courant sur les moteurs électriques avec un rapport de court-circuit supérieur à 1.

Lors de la mise en œuvre d'un circuit de protection, des mesures doivent être prises pour éviter toute défaillance de la protection lors des battements de courant en mode asynchrone. Il est permis d'utiliser d'autres méthodes de protection garantissant une protection fiable lorsqu'un mode asynchrone apparaît.

5.3.51. La protection des moteurs électriques synchrones du mode asynchrone doit fonctionner avec une temporisation selon l'un des schémas, à condition :

1) resynchronisation ;

2) resynchronisation avec déchargement automatique à court terme du mécanisme à une charge telle qu'elle garantit que le moteur électrique est entraîné en synchronisme (si un déchargement à court terme est autorisé selon les conditions du processus technologique) ;

3) arrêt du moteur électrique et démarrage automatique répété ;

4) arrêt du moteur électrique (s'il est impossible de le décharger ou de le resynchroniser, en l'absence de nécessité de redémarrage automatique et de resynchronisation selon les conditions du processus technologique).

5.3.52. Pour faciliter les conditions de rétablissement de la tension après déconnexion du court-circuit et assurer le démarrage automatique des moteurs électriques des mécanismes critiques, il est nécessaire de prévoir une protection contre la tension minimale pour déconnecter les moteurs électriques des mécanismes non critiques avec la puissance totale déterminée par les capacités de la source d'alimentation et du réseau pour assurer un démarrage automatique.

Les délais minimum de protection contre la tension doivent être sélectionnés dans la plage de 0,5 à 1,5 s - un pas de plus que le temps d'action de la protection à grande vitesse contre les courts-circuits multiphasés, et les réglages de tension ne doivent, en règle générale, pas être plus élevés supérieure à 70 % de la tension nominale.

En présence de moteurs électriques synchrones, si la tension dans la section déconnectée diminue lentement, afin d'accélérer l'action du transfert automatique et du réenclenchement automatique, la suppression du champ des moteurs électriques synchrones des mécanismes critiques peut être appliquée en utilisant une protection à fréquence minimale. ou d'autres méthodes qui garantissent la détection la plus rapide de la perte de puissance.

Les mêmes moyens peuvent être utilisés pour déconnecter les moteurs électriques synchrones non critiques, ainsi que pour empêcher la mise en marche non synchrone de moteurs déconnectés si les courants de coupure dépassent les valeurs admissibles.

Dans les installations électriques des entreprises industrielles, dans les cas où le démarrage automatique simultané de tous les moteurs électriques des mécanismes critiques ne peut être effectué (voir 5.3.10), une partie de ces mécanismes critiques doit être éteinte et leur redémarrage automatique une fois l'auto-démarrage terminé. -démarrage du premier groupe de moteurs électriques. Les groupes suivants peuvent être activés par le courant, la tension ou le temps.

5.3.53. Une protection contre la tension minimale avec une temporisation ne dépassant pas 10 s et un réglage de tension, en règle générale, ne dépassant pas 50 % de la tension nominale (sauf dans les cas indiqués en 5.3.52) doit être installée sur les moteurs électriques de tension critique. mécanismes également dans les cas où le démarrage automatique des mécanismes après un arrêt est inacceptable selon les conditions du processus technologique ou selon les conditions de sécurité et, en outre, lorsque le démarrage automatique de tous les moteurs électriques des mécanismes critiques ne peut être assuré (voir 5.3.52 .XNUMX). En plus des cas indiqués, cette protection doit également être utilisée pour assurer la fiabilité du démarrage de l'ATS des moteurs électriques de mécanismes mutuellement redondants.

Sur les moteurs électriques à vitesse de rotation variable des mécanismes critiques, dont le démarrage automatique est autorisé et conseillé, la protection contre la tension minimale doit automatiquement passer à une vitesse inférieure.

5.3.54. Les moteurs électriques synchrones doivent avoir une suppression automatique du champ. Pour les moteurs électriques d'une puissance de 2 MW ou plus, l'AGP est réalisée en introduisant une résistance dans le circuit du bobinage d'excitation. Pour les moteurs électriques d'une puissance inférieure à 2 MW, il est permis de réaliser l'AGP en introduisant une résistance dans le circuit de l'enroulement d'excitation de l'excitatrice. Pour les moteurs électriques synchrones de moins de 0,5 MW, un AGP n'est généralement pas requis. Sur les moteurs électriques synchrones, qui sont équipés d'un système d'excitation réalisé sur des éléments semi-conducteurs contrôlés, l'AGP, quelle que soit la puissance du moteur, peut être réalisée par inversion si elle est assurée par le circuit d'alimentation. Sinon, l'AGP doit être réalisée en introduisant une résistance dans le circuit de l'enroulement d'excitation.

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