Проект РЗА. Защита от обрыва фаз.

Сигнал LSC блока присоединения формируется, когда входной ток превышает предельный ток первой или второй ступени защиты от сверхтока (опция), и на вход вход входной защиты (или последовательного разъединителя) подается сигнал запуска.

Содержание

Защита асинхронного двигателя от обрыва фазы

Трехфазные двигатели быстро перегреваются и повреждаются при случайном отключении одной из фаз, если ее вовремя не отсоединить. Для этой цели были разработаны различные системы автоматического переключения, но они либо сложны, либо недостаточно чувствительны.

Устройства защиты можно разделить на релейные и диодно-транзисторные. Релейные устройства защиты проще в производстве, чем диодно-транзисторные устройства защиты.

Рассмотрим некоторые схемы реле для автоматической защиты трехфазного двигателя при случайном обрыве одной из фаз питания.

Первый метод (рисунок 1)

Это самый распространенный и проверенный метод. Двигатель защищен от однофазного отключения тепловым реле TZ. Цель этой защиты заключается в том, что константа нагрева теплового реле выбирается таким же образом, как и константа нагрева электродвигателя. Другими словами, реле нагревается так же, как и двигатель. И если температура превышает допустимую, реле отключает двигатель. При отключении одной фазы ток через другие фазы резко возрастает, двигатель и тепловое реле быстро нагреваются, и тепловое реле срабатывает.

Метод также хорош тем, что защищает двигатель от перегрузки и однофазных замыканий на землю. Однако для надежной защиты от замыканий на землю двигатель должен быть заземлен или занулен.

Недостатком этого метода является то, что тепловые реле довольно дороги (примерно столько же, сколько и пусковой двигатель) и должны быть выбраны и настроены очень тщательно для надежной защиты. В идеале номинальный ток должен соответствовать току двигателя.

Второй метод (рис. 2).

К обычной системе запуска трехфазного двигателя добавлено вспомогательное реле P с нормально разомкнутыми контактами P1. При подаче трехфазного сетевого напряжения катушка вспомогательного реле P постоянно находится под напряжением, а контакты P1 замкнуты. При нажатии кнопки пуска ток проходит через катушку электромагнитного пускателя MP, а контактная система MP1 подключает электродвигатель к трехфазной сети. В случае случайного обрыва провода A реле P обесточивается, контакты P1 размыкаются и прерывают катушку магнитного пускателя, который отключает двигатель от сети через контакты системы MP1. Когда провода B и C отсоединяются от сети, обмотка магнитного пускателя немедленно обесточивается. Реле переменного тока типа MKU-48 используется в качестве дополнительного реле P.

Читайте также: Arenaria montana выращивание из семян

Устройство защиты основано на принципе создания искусственной нулевой точки (точка 1′), образованной тремя одинаковыми конденсаторами C1-CZ. Между этой точкой и нейтралью 0′ устанавливается дополнительное реле P с нормально замкнутыми контактами. При нормальной работе двигателя напряжение на 0′ равно нулю, и ток в катушке реле не течет. Если один из сетевых кабелей прерван, трехфазная сеть электрически симметрична, присутствует напряжение 0′, реле P срабатывает и отключает обмотку магнитного пускателя через контакты P1. Это устройство более надежно, чем его предшественник. Реле типа MKU, для рабочего напряжения 36 В. Конденсаторы C1-CZ — это бумажные конденсаторы, 4-10 мкф, для рабочего напряжения не ниже удвоенного фазного напряжения.

Трехфазные асинхронные двигатели занимают 90 % всех производимых и используемых двигателей, как в бытовом, так и в промышленном секторе. Популярность асинхронных двигателей обусловлена их простой конструкцией, высокой надежностью и низкой стоимостью.

Вступление

Основными компонентами асинхронного двигателя являются статор и ротор. Статор является статическим компонентом. Ротор — это движущийся (вращающийся) компонент двигателя. Вращение ротора обусловлено смещением магнитных потоков в статоре и возникновением электромагнитной силы (ЭМП) в роторе. Вращение ротора — это основной эффект работы двигателя, преобразование электрической энергии в механическую энергию вращения.

Отсюда и использование асинхронных двигателей в быту. Благодаря использованию асинхронного двигателя можно

Небольшое количество компонентов асинхронного двигателя и их простое взаимодействие определяют надежность асинхронного двигателя. И даже если они ломаются, ремонт двигателя прост и относительно недорог.

точильный станок,
циркуляционную пилу,
автоматические гаражные ворота,
бетономешалку,
насос и т.п.

Читайте также: Внешняя батарея для зарядки телефонов

Высокая надежность

Асинхронный двигатель может быть подключен к трехфазной или однофазной сети. Отличаются только схемы подключения. Эта гибкость является еще одним преимуществом в применении асинхронного двигателя. Однако существуют определенные правила подключения двигателя, которые необходимо соблюдать для обеспечения электробезопасности и непрерывной работы двигателя.

Предложение Дмитрия Актаева

Защита от обрыва фаз линии (ЗОФ)

Первоначально я думал только о защите по фазе для двигателей 6(10)-кВ, но в действительности она была бы полезна и для линий.

Надежная защита обычно достигается путем контроля токов смещения, возникающих при прерывании одной или двух фаз. Наличие I2 при отсутствии токов повреждения указывает либо на сильно несимметричную нагрузку, либо на обрыв кабеля. На напряжении 6(10) кВ нет однофазной нагрузки, поэтому сама нагрузка хорошо сбалансирована, за исключением некоторых особых случаев (выпрямительные нагрузки, тяговые подстанции и т.д.), обусловленных трехфазной конструкцией и конструкцией понижающих трансформаторов. Таким образом, значение I2 для FAL является достаточно надежным.

Эта защита добавляется в качестве опции для линии 6(10)-кВ.

Предложение Александра Ряжских

Контроль цепей напряжения (КЦН)

На этом этапе следует отметить, что контроль цепей напряжения обычно является частью защиты и автоматики при наличии цепей напряжения (дистанционной, направленной, АВР и т.д.). В случае нарушения цепи напряжения, ZLT должен блокировать защиту или перевести ее в ненаправленный режим работы.

Однако речь идет об алгоритме работы MCC на терминале VT(10) кВ, который я упустил из виду при написании соответствующей статьи. Этот алгоритм обычно используется в качестве сигнала тревоги для привлечения обслуживающего и эксплуатационного персонала.

В зависимости от принципа работы, алгоритм MCC для сравнения суммы фазных напряжений и напряжения 3Uo трансформатора напряжения, вероятно, является наиболее надежным. Если между этими значениями существует значительная разница, возможно, имеется обрыв кабеля.

Полное отключение цепей ТН контролируется через блокирующий контакт шинной ветви ТН (через дискретный вход). Существуют и другие AL, но мы не будем сейчас их рассматривать.

Следует отметить, что эта функция может быть реализована и на других терминалах с цепями напряжения (например, на входных терминалах), но удобнее это делать на ТН

CSC будет добавлен к защите и автоматике ТН 6(10) кВ.

Предложение Александра Ряжских

Защита минимального напряжения БСК 6(10) кВ

MIS включена в обязательные функции устройств защиты 6(10)-кВ BSC.

Когда сетевое напряжение и ток протекают по силовым проводам всех трех фаз, проходящим через токоизмерительные кольца, в их вторичных обмотках формируются сигналы, которые направляются в соответствующий блок обработки. Блок обработки анализирует полученные данные (наличие или отсутствие тока в фазах) и посылает управляющие импульсы на логический блок с задержкой 0,5-1 с. Когда BL преобразует входные импульсы в логические 1 или 0 (ток протекает по всем фазам) или в логические 0, 0, 0 (ток в фазах отсутствует, электродвигатель выключен), реле исполнения подается напряжение, контакт в цепи управления линейного контактора замыкается и загорается лампа «Работа». При отказе одной из фаз логический блок формирует одну из трех комбинаций 1 или 0: 1, 0, 1-0, 1, 1-1, 0, 0, 0, 0 и отключает выходное реле, т.е. защищает электродвигатель от непреднамеренного включения. Загорается индикатор «Разомкнутая цепь».

Принцип действия УЗОФ — 3М

Кроме того, UZOF-3M может отключать выходное реле при остановке электродвигателя путем динамического торможения. Это связано с тем, что во время динамического торможения на фазную обмотку ротора подается постоянный ток, в результате чего двигатель работает в режиме генератора и в обмотках статора возникает электрический ток, который может вызвать срабатывание выходного реле. Во время динамического торможения загораются индикаторы работы и неисправности.

Ниже приведена электрическая схема для RCD-3M с измерительным блоком. Поскольку ток в цепи может достигать довольно большого значения, трехфазный счетчик должен быть подключен полупрямым способом.

Технические характеристики УЗОФ-3М

Напряжение питания прибора: переменное 380 В;
Потребляемая активная мощность не превышает 5 Вт;
Время срабатывания выходного реле от 0,5 до 1 секунды;
Ток на входные контакты исполнительного реле при напряжении 380 В не более 3 А, при 48 В- 5А;
Ток, контролируемый прибором посредством датчиков тока привода грузоподъемных механизмов от 5,5 до 900 А;
Степень защиты устройства защиты от внешних воздействий 1Р30.

Возвращаясь к техническим характеристикам устройства, хотелось бы еще раз отметить, что устройство защиты срабатывает при токе 5,5 А и более. Поэтому электродвигатель, рабочий ток которого не превышает этого значения, не обеспечивает защиту от обрыва фазы (UZOF-3M).

Принципиальная электрическая схема для UZOF-3M

За главным выключателем, который может быть выключателем с предохранителем или автоматическим выключателем (QF1), следует главный выключатель (KM1). Как правило, используется большой контактор. В цепи управления входным контактором замыкающий контакт (клеммы 3,4) UZOF-3M включен последовательно с блок-контактом KM1.2. Вы понимаете, что контактор KM1 не активируется до тех пор, пока на устройство не подается напряжение 380 В!

Кроме того, все двигатели в цепи получают питание через пускозащитные устройства (QF, KM). В основном, для всех типов кранов используются асинхронные электродвигатели с фазнонамотанными роторами. Это позволяет ступенчато регулировать скорость вращения ротора путем подключения пускового резистора (R) к обмоткам ротора. Управление (изменение направления вращения, количества оборотов) электродвигателями осуществляется с помощью командных устройств (механических концевых выключателей, кнопок и др. На приведенной выше электрической схеме показан пример запуска электродвигателя с помощью двухкнопочной станции.

Поскольку устройство УЗОФ-3М было доступно, я решил проверить функциональность защитного устройства. Я собрал схему, показанную выше. Для теста я использовал имеющееся у меня оборудование. Ниже приводится полный список:

Проверка работы УЗОФ-3М.

План испытаний УЗОФФ-3М

Время работы УЗОФ-3М после моделирования аварийной ситуации составило чуть менее одной секунды. Устройство работает идеально.

3-фазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии А4132М4, мощностью 8,5 кВт;
Вводной автоматический выключатель марки FB на 60 А (1);
Магнитные пускатели ПМА-311 (6) и ПМЕ-211 (7);
Трансформаторы тока Т-0,66 с номиналом 200/5 A (3, 4, 5);
2 двухкнопочных поста ПКЕ-212 и КМЗ-2 (8, 9);
Трехфазный индукционный электросчетчик САУ-4672М (2).

Обрыв сетевого кабеля (например, A). В этом режиме ток и напряжение на нагрузке Z bc

Как изменятся фазные токи при обрыве линейного провода?

не изменяются, а нагрузки Z ab и Z ca уменьшаются на 2, так как они соединены последовательно с одним и тем же напряжением U BC (рис. 10.5, c ). Линейные токи I B и I C равны 1,5 I f и поэтому уменьшены по сравнению с исходным симметричным режимом, где они были равны (рис. 10.5, c ).

Наличие электрооборудования стало ключевым фактором для промышленного производства. Сбои в подаче электроэнергии часто вызывают перебои в производстве, влияют на последующие этапы производственного процесса и приводят к дополнительным расходам на дорогостоящий ремонт. Поэтому очень важно следить за параметрами электросетей.

Контроль трехфазных электрических сетей

Контроль трехфазных сетей может быть реализован без особых усилий и затрат с помощью электронных реле контроля. Эти устройства заранее обнаруживают неисправности и позволяют отключить неисправные компоненты до возникновения новых неисправностей.

Трехфазные реле контроля могут контролировать следующие параметры:

Параметры трехфазной сети

Последовательность фаз

Неправильное чередование фаз во время работы двигателя или неправильное подключение фаз перед вводом в эксплуатацию приведет к изменению направления вращения подключенного оборудования. Генераторы, насосы или вентиляторы будут вращаться в неправильном направлении, что приведет к неправильной работе. Раннее обнаружение ошибок последовательности фаз очень важно, особенно для машин с вращающимися и движущимися частями.

Неисправность фазы может привести к тому, что двигатели перестанут запускаться или потреблять необходимый ток из других фаз. Это состояние вызывает неравномерную нагрузку на обмотку двигателя и может привести к его поломке.

Повышенное и пониженное напряжение

Перенапряжение приводит к перегреву подключенного оборудования. Перенапряжение может привести к повреждениям, если его вовремя не обнаружить.

Низкое напряжение вызывает неопределенное рабочее состояние устройства. Если на катушке контактора имеется пониженное напряжение, контакты могут работать неправильно при переключении.

Если напряжение питания двигателя не сбалансировано, часть энергии двигателя преобразуется в реактивную мощность. Кроме того, двигатель подвергается повышенным тепловым нагрузкам и может выйти из строя.

Обрыв нейтрального проводника

В сбалансированной сети обрыв нейтрального проводника не влияет на работу сети. При обрыве нулевого провода в несимметрично нагруженной сети в отдельных фазах возникают колебания напряжения, которые могут нанести значительный ущерб подключенным устройствам.

Читайте также: Расчет заземления: назначение, правила и алгоритм расчета

Двигатель с рекуперацией энергии (двигатель, который может вырабатывать энергию в сети).

Примеры использования

Обрыв фазы работающего трехфазного двигателя можно четко определить с помощью реле контроля дисбаланса фаз.

В номинальном режиме работы, сразу после подачи напряжения питания, реле контроля определяет правильную последовательность фаз L1-L2-L3 и соблюдение диапазона Umin/Umax для всех напряжений. Это гарантирует отсутствие перенапряжения, пониженного напряжения или обрыва фаз. Только после этого двигатель запустится.

Если происходит обрыв фазы (фаза L2 в примере, рис. 1), фазный ток IL2 становится равным 0, а фазное напряжение UL2 уменьшается на D1T. Остаточное напряжение Ul2 может составлять до 95 % от номинального напряжения, в зависимости от типа используемого двигателя.

Самым простым и поэтому наиболее часто используемым методом контроля является максимальное изменение фазных токов. Зажим измеряет ток при полной нагрузке на каждом отдельном фазном проводе в распределительном щите или щитке. Размер зажима достаточно компактен, чтобы достать любой проводник, находящийся в ограниченном пространстве между другими проводниками.

Как определить перекос фаз

После получения и записи показаний необходимо произвести простой сравнительный расчет отклонений фазного тока. Показания должны соответствовать нормам.

Автоматическое частотное повторное включение (FAR) одностороннего действия срабатывает при отключении ЭЦ от автоматического частотного разряда.

Частотное автоматическое повторное включение

Активация взрывчатых веществ путем ретрансляции частоты должна происходить через определенное время после восстановления частоты.

Все автоматические и дистанционные команды активации взрывчатых веществ должны быть заблокированы мерами ЧАПВ до активации взрывчатых веществ.

Блокировка инициирования ВН в цикле CHAPV происходит в случае отказа выключателя.

Расчет процентного срока службы производится отдельно для каждой фазы автоматического выключателя с учетом фазных токов при размыкании и замыкании выключателя:

Расчет ресурса высоковольтного выключателя

Где n — количество выполненных операций размыкания/замыкания; Nmax — максимальное количество операций отключения для данного типа выключателя (определяется настройкой); I — ток при размыкании или замыкании выключателя; Inom. off — номинальный ток отключения выключателя.

Срок службы 100% соответствует допустимому количеству включений и выключений выключателя при заданном токе.

Для реализации различных характеристик переключателя коэффициенты 631 и 2.8 можно варьировать в зависимости от типа переключателя и его характеристик.

Расчет количества функций закрытия и прерывания производится отдельно для каждого типа функции.

Работа САР достигается за счет взаимного влияния РПА — CB и двух РПА — BB. Алгоритм ATS-BB реализован в ПМ RPA-EB, а алгоритм CB реализован в секционирующем устройстве — ATS (ПМ RPA-SB установлен в ячейке секционирующего устройства, ПМ RPA-VB установлен в ячейке ввода 6-35 кВ).

Автоматическое включение резерва (АВР)

UBC и UBHP контролируемого ПМ RPA-VB, положение входного переключателя (RPO/RPB) и наличие сигнала запуска со второго входа. Таким образом, алгоритм ATS vv является «ведущим», а алгоритм ATSV — «исполнительным».

Исходной информацией для пуска и для срабатывания АВР является уровень напряжений Uab>АВР запускается при активации принципа запуска по напряжению. В этот момент подается команда на входной выключатель, и после выполнения команды на RCPA — CB подается команда переключения с задержкой по времени.

Алгоритм АВР вв для ПМ РЗА — ВВ

После включения АВР, PM RZA-EV контролирует возврат напряжения рабочего источника UBHP. Если UBHP поднимается выше 0,8 Uном с временной задержкой, он подает команду включения на вводной выключатель, а через 0,5 с после выхода команды RPA-EI подает команду отключения с временной задержкой на RPA-EI.

Реле генерирует двоичный выходной сигнал разрешения САР для второго входа. Сигнал разрешения САР выводится, когда напряжения UAB, UBC и UBHP превышают 80 % от Unom.

PM RPA — CB выполняет команды частичного закрытия, полученные с первого или второго входа, без задержки. После замыкания автоматического выключателя КБ РЗА берет на себя задачу защиты ввода для секции, потерявшей основное питание.

Алгоритм АВР св для ПМ РЗА — СВ

Функции ATSBV ATSB блокируются дискретным входным сигналом «Блокировка ATSB».

Баланс прямой и обратной реактивной мощности в месте повреждения определяет расстояние до места повреждения. Вторичные импедансы используются для расчета расстояния до места повреждения.

Определение места повреждения (ОМП)

Релейная защита воздушной линии 35 кВ выполняет следующие функции: Защита:

Дистанционная защита (DP) является основной селективной защитой от всех видов межфазных замыканий.

4-х ступенчатой дистанционной защиты от всех видов КЗ;
направленной максимальной токовой защиты;
междуфазной токовой отсечки,
защиты от однофазных замыканий на землю.
томатики:
УРОВ;
АПВ.

Дистанционная защита

В случае фазных коротких замыканий в качестве пусковых органов реле используются сопротивления ZAB, ZBC, ZCA, которые определяются на основе линейных напряжений UAB, UBC, UCA и токов IAB, IBC, ICA:

Zab = UAB / IAB = Z1K = Z1ud LK; Zbc = UBC / IBC = Z1K = Z1ud LK; Zca = UCA / ICA = Z1K = Z1ud LK.

В РЗА «Алмаз» используется четырехступенчатая дистанционная защита от фазных коротких замыканий. Форма каждой характеристической ступени может быть определена как круг (или сечение круга) с любым положением в комплексной плоскости на осях активного и реактивного сопротивлений. Для этого выбираются пять параметров, которые определяют координаты центра круга, радиус и угловое положение начального и конечного радиус-векторов для определения области активации.

На рисунке 2 показаны возможные формы зон активации дистанционной защиты и их расположение в композитной плоскости.

На рисунке 2 используются следующие символы:

Указанные углы, определяющие начальное и конечное положение лучей сектора активации защиты, измеряются от положительного направления оси активного сопротивления против часовой стрелки.

О (О _Re, О _Im) — координаты центра окружности (или сектора) зоны срабатывания в осях активного и реактивного сопротивления;
R — радиус окружности (или сектора) зоны срабатывания;
α — угол между осью активного сопротивления и радиус-вектором, определяющим начало сектора зоны;
β — угол между осью активного сопротивления и радиус-вектором, определяющим конец сектора зоны.

Зоны активации защиты на расстоянии заштрихованы для наглядности. Реализованное реле имеет:

Защита с выдержкой времени по току (МТЗ) используется в качестве резервной защиты от замыканий фазового перехода.

индивидуальная настройка времени срабатывания каждой ступени;
возможность выбора оперативного или автоматического ускорения каждой ступени ДЗ с соответствующим временем срабатывания;
автоматическая блокировка дистанционной защиты при наличии неисправностей в измерительных цепях напряжения.

Направленная максимальная токовая защита

Защита включает в себя:

возможность выбора действия защиты «на отключение» или «на сигнал»;
ввод/вывод направленности;
ввод/вывод автоматического ускорения и соответствующей выдержки времени;
автоматическая блокировка направленной защиты при обрыве измерительных цепей напряжения.