Блок питания для релейной защиты
Блоки питания серии БПНТ предназначены для обеспечения бесперебойным питанием (выпрямленным напряжением) устройств РЗА, установленных на энергообъектах с переменным оперативным током, в нормальном и аварийных режимах.
Блоки питания являются комбинированными и подключаются к двум трансформаторам тока защищаемого присоединения и трансформатору собственных нужд или к измерительному трансформатору напряжения. В режиме близкого короткого замыкания, при глубокой посадке напряжения, блоки обеспечивают питание от токовых входов.
Релейная защита энергетических систем, функции и требования
Релейная защита энергетических систем (РЗиА) является одним из важнейших элементов электроэнергетической системы. Устройства РЗА применяются для всех уровней напряжения от 0,4 до 1150 кВ, не только в системах электроснабжения предприятий, электрических станциях и подстанциях, распределительных электрических сетях, но и в коммунально-бытовом секторе, ведь самыми простыми устройствам защиты являются автоматические выключатели, которые есть в каждом доме.
К основным задачам релейной защиты энергетических систем относят:
- отключение участка сети или электротехнического оборудования при коротком замыкании или обрыве проводников;
- отключение участка сети или силового оборудования при возникновении режима, развитие которого вызывает повреждение;
- сигнализация о возникновении параметров сети, которые отклоняются от нормального рабочего режима и могут вызвать поломки при длительном протекании.
То бишь устройства релейной защиты и автоматики помогают предотвратить или локализовать аварии силового оборудования генерирующих компаний, распределительных сетей и конечного потребителя, тем самым помогая избежать существенные финансовые затраты на его ремонт или замену.
Для корректного выполнения указанных функций к устройствам релейной защиты автоматики предъявляются следующие требования:
- Быстродействие – определение и локализация повреждения с минимально возможным временем.
- Надежность – срабатывание устройства защиты при возникновении повреждения на защищаемом участке и несрабатывание при отсутствии условий для отключения.
- Чувствительность – свойство релейной защиты отключать все виды повреждений на защищаемом участке.
- Селективность (избирательность) – срабатывание устройства релейной защиты и автоматики при повреждении на защищаемом участке и несрабатывание при неисправностях на смежных участках сети.
Таким образом, основной задачей при проектировании релейной защиты, от отдельных устройств до систем РЗА электроэнергетических объектов, является выбор оптимального сочетания принципов определения повреждений в сети и элементов защиты для удовлетворения указанным требованиям с максимальной эффективностью и минимальными затратами.
ПРИНЦИП РАБОТЫ СХЕМЫ
прост - Резистор R1 должен открывать транзистор КТ815 максимально. Понятно, что деже полностью открытый , этот транзистор при больших токах будет греться как утюг и потребуется установка его на радиатор.
Транзистор КТ315 в рабочем состоянии должен быть закрыт - это обеспечивает резистор R2 "притягивая" базу КТ315 к земле (минусу).
Резистор R3 (очень мощный) нужен для того чтобы организовать положительное смещение для транзистора КТ315 в момент превышения тока в нагрузке.
Как только потенциал базы КТ315 становится выше "оттягивается от минуса" за счет низкого сопротивления , КТ315 открывается и запирает силовой транзистор КТ815 "притягивая" его базу к минусу.
Сразу понятно, что для таких схем требуется очень мощное сопротивление и силовой транзистор.
Немаловажный недостаток таких схем - постоянный нагрев из за токов через резистор и через переход транзистора, сопротивление которого никогда не будет равным нулю.
Избавиться от недостатков биполярного транзистора можно применив в схеме полевик
Но не обольщайтесь! Такая схема весьма коварна и имеет свои тонкости.
Все те полевики что на ней указаны не совсем хорошо для этой схемы подходят. Чтение таблиц с указанием предельных токов и сопротивлений открытого транзистора - даст вам ясную картину - какие полевики стоит использовать. Выбирать нужно самые мощные но с минимальным сопротивлением открытого канала.
С транзистором управления С945 тоже не все гладко. Эти транзисторы часто имеют очень высокий коэффициент усиления , что приводит к странному поведению схемы при включении в бытовую сеть. С945 может реагировать на помехи и всплески приходящие по сети питания, так что в нагрузке вместо "гладкого и ровного" тока будет наблюдаться "картина маслом" состоящая из всплеском и провалов усиленных транзистором С945 помех переданных на затвор силового полевика IRF.
Еще один немаловажный момент - Эта схема нечто вроде триггера и сработав один раз в исходное состояние она не переходит - Приходится нажимать кнопку для сброса.
Схема на биполярниках сама переходит в рабочий режим - ведь она есть просто вариация регулятора тока или стабилизатора и конечно имеет "провисающее" состояние когда ток слегка не достиг критической точки и приоткрытый мощный транзистор начинает перегреваться со всеми вытекающими последствиями.
ВСЕХ ЭТИХ НЕДОСТАТКОВ ЛИШЕНЫ СХЕМЫ НА РЕЛЕ
Но, коль уж вам хочется НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ РЕЛЕ , то вместо " огорода " на двух транзисторах можно использовать базовые функции Тиристора.
Описание принципов работы данной схемы я пожалуй отложу для следующей статьи.
В электрических сетях принято использовать различные способы заземления нейтрали:
• глухое – способ заземления при котором нейтраль обмотки трансформатора (автотрансформатора) металлически присоединяется к заземляющему устройству;
• эффективное – нейтрали части элементов сети разземлены (отключены от ЗУ) посредством заземляющего ножа, при этом параллельно ЗН устанавливается разрядник;
• изолированное – нейтрали силового оборудования не имеют соединения с заземляющим устройством;
• заземление нейтрали через дугогасящий реактор – компенсация тока однофазного замыкания на землю;
• заземление нейтрали через сопротивление – резистивное заземление.
Для релейной защиты и автоматики сетей 6-35 кВ наиболее распространены последние три метода заземления: изолированное, подключение к ЗУ через дугогасящий реактор и резистивное. Для сетей 110 кВ и выше - глухое и эффективное заземление нейтрали.
Режим, когда нейтраль силового оборудования 6-35 кВ не имеет физического соединения с заземляющим устройством – изолирована, чаще всего применим в сетях 6-35 кВ, при этом, как правило, обмотки силового оборудования соединены в треугольник - нейтральная точка отсутствует физически. Особенностью данного типа заземления является возможность работы при однофазных замыканиях на землю, поскольку токи однофазного КЗ невелики и не вызывают повреждения оборудования. Но продолжительный режим работы при ОЗЗ имеет негативные последствия:
• Появление дуговых перемежающихся замыканий на землю, сопровождающихся повышением напряжения.
• Как следствие пробой изоляции в другой точке сети, в результате которого ОЗЗ переходит в двойное или многоместное ЗНЗ, характеризующееся высокими токами КЗ и сопровождающееся множественными отключениями.
• Опасность попадания людей и животных в зону растекания токов КЗ вблизи места ЗНЗ.
Еще одним негативным фактором является необходимость применения фазной изоляции способной выдерживать линейные напряжения без повреждения.
Согласно ПУЭ применение режима изолированной нейтрали ограничено в зависимости от тока ЗНЗ. Компенсация путем применения дугогасящих реакторов предусматривается при емкостных токах:
• более 30 А на напряжении 3-6 кВ;
• более 20 А на напряжении 10 кВ;
• более 15 А на напряжении 15-20 кВ;
• более 10 А в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ;
• более 5 А в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков «генератор–трансформатор».
Работа в режиме компенсированной нейтрали основана на снижении емкостного тока замыкания на землю до минимальных значений за счет подстройки величины индуктивности катушки, что уменьшает вероятность вторичных пробоев изоляции. К недостаткам относятся необходимость установки дополнительного силового оборудования – ячейки, трансформатора и ДГР, и использования специализированной автоматики подстройки реактора; сложность развития сети из-за ограниченных возможностей реактора; наличие токов высших гармоник и активной составляющей тока ОЗЗ, которые ДГР не компенсируются.
Резистивное заземление нейтрали может быть выполнено аналогично компенсации - путем установки в РУ 6-35 кВ ячейки, к которой присоединен специальный трансформатор со схемой соединения «звезда-треугольник» с включением в нейтраль «звезды» заземляющего резистора. Для сети 20 кВ, помимо указанного, встречаются примеры использования понижающего трансформатора 220(110)/20 кВ, обмотка НН которого соединена по схеме «звезда» с включением резистора в нейтраль.
Для выполнения указанных схем могут применяться высокоомные либо низкоомные резисторы.
Сопротивление высокоомного резистора выбирается равным емкостному сопротивлению сети. При этом ток в месте замыкания не превышает 10 А, что позволяет не отключать первое ЗНЗ, как и в сети с компенсированной нейтралью. На применение данного способа накладывается ограничение по применению в сетях с большими емкостными токами, для которых, как правило, применяется низкоомное заземление.
Сопротивление низкоомного резистора выбирается минимально возможным. При этом существует вероятность повышения токов ОЗЗ до значительных величин, вызывающих повреждение оборудования и самого резистора, что делает невозможным работу сети в режиме ОЗЗ – требуется отключение уже первого замыкания.
В любом случае использование резистивного заземления нейтрали позволяет избежать дуговых перенапряжений высокой кратности и как следствие многоместных повреждений в сети, феррорезонансных процессов и повреждений измерительных ТН. Кроме того, токи однофазного замыкания на землю увеличиваются, что позволяет токовой защите нулевой последовательности (ТЗНП) обнаружить поврежденное присоединение и при необходимости произвести его отключение. Например, согласно СТО ОАО «ФСК ЕЭС» 56947007-29.240.30.010-2008 для обеспечения селективности работы релейной защиты сопротивление заземляющего резистора выбирается таким, чтоб значение тока при однофазном замыкании в сети 20 кВ было не ниже 1000 А.
К недостаткам данного способа заземления нейтрали относятся дороговизна реализации и ограничения на развитие сети аналогичные методу с компенсацией емкостных токов.
Решение по комбинированному применению дугогасящих реакторов и резисторов, подключенных параллельно к нейтрали трансформатора присоединенного к шинам РУ 6-35 кВ, сочетает в себе преимущества вышеприведенных методов, но является наиболее дорогостоящим, потому на практике встречается редко.
Основными и наиболее распространенными КЗ сети 6-35 кВ являются однофазные замыкания на землю, способы их устранения зависятв первую очередь от режима заземления нейтрали.
Как говорилось ранее, при изолированной или компенсированной схеме быстродействующее отключение ОЗЗ не требуется, токовые защиты нечувствительны или неселективны, защиты по повышению напряжения нулевой последовательности также могут только сигнализировать о наличии ЗНЗ. Зачастую, для определения поврежденного фидера используются специализированные централизованные устройства, например, УСЗ-3М, сравнивающее измерения токов высших гармоник от ТТ НП всех отходящих линий поочередно и позволяющее выявить устойчивое замыкание.
При резистивно-заземленной нейтрали токовые защиты нулевой последовательности позволяют определить поврежденный фидер, необходимость отключения выключателя определяется уровнем токов ОЗЗ.
Из-за пробоя изоляции однофазные замыкания на землю могут переходить в двойные или множественные, характеризующиеся повышением токов замыкания за счет появления контура их протекания. Аналогичным повышением токов сопровождается появление ОЗЗ в другой точке сети не вызванное более ранним повреждением. Кроме того, в сетях 6-35 кВ не исключены двух- и трехфазные замыкания, сопровождающиеся еще более существенным повышением токов.
В качестве защиты от вышеперечисленных видов замыкания используется максимальная токовая защита. Современные технологии позволяют выполнить МТЗ с временем срабатывания зависимым от протекающего тока, указанная зависимость задается определенными характеристиками и позволяет увеличить быстродействие защиты.
Для повышения чувствительности токовых защит дополнительно могут применяться критерии пуска по снижению напряжения основной гармоники или по повышению напряжения обратной последовательности.
Состав защит конкретного присоединения зависит не только от режима сети, но и от его типа.
В большинстве случаев в качестве основной защиты отходящей линии используется токовая отсечка без выдержки времени – ступень МТЗ, охватывающая около 80% защищаемого участка сети.
Токовая отсечка с выдержкой времени может быть применена в качестве защиты ближнего резервирования, ее уставка по току выбирается из условия охвата шин нижестоящей подстанции, уставка по времени отстраивается от ТО смежной линии. В сетях 6-35 кВ применяется довольно редко из-за сложности обеспечения селективности в разветвленной сети и коротких участков ЛЭП.
Еще одна ступень МТЗ используется в качестве защиты дальнего резервирования, ее задача - обеспечить чувствительность на конце защищаемого участка, при этом уставка по току отстраивается от нагрузочного режима и тока самозапуска двигателей, выдержка срабатывания выбирается по ступенчатому принципу отстройкой от МТЗ нижестоящих участков сети и в разветвленных сетях может достигать значения более 1-2 сек.
Функция автоматического ускорения используется для увеличения быстродействия РЗ при включении выключателя на неустраненное повреждение. В качестве ускоряемой ступени используется чувствительная МТЗ, для которой на время включения вводится уменьшенная выдержка по времени.
На практике также распространено применение одной из чувствительных ступеней МТЗ в качестве защиты от перегрузки, действующей на сигнал.
Набор функций терминала защит трансформаторов собственных нужд, ДГР и резистора выполняется аналогичным комплекту РЗ отходящей линии и может быть дополнен защитами с зависимыми времятоковыми характеристиками, приемом сигналов от датчиков температуры и специализированных устройств контроля, поставляемых комплектно с трансформатором.
В качестве комплекта защит основного и резервного ввода питания секции шин (вводного и секционного выключателей) также используются чувствительная МТЗ с выдержкой времени и защита от перегрузки.
Кроме того, на базе максимальных токовых защит отходящих присоединений и вводов питания выполняется логическая защита шин, относящаяся к основным защитам с абсолютной селективностью. Принцип действия ее основан на приеме сигналов пуска МТЗ отходящих фидеров устройствами защит ВВ и СВ. При наличии пусков от линий чувствительные ступени МТЗ вводов питания срабатывают с выдержкой времени - работают в режиме дальнего резервирования. Отсутствие сигналов МТЗ фидеров свидетельствует о КЗ выше зоны их чувствительности - на выключателях и шинах, что позволяет МТЗ ВВ и СВ произвести отключение секции шин без выдержки времени.
Дуговые защиты используются в качестве дополнительных основных защит. В зависимости от проекта и потребностей заказчика, ДЗ могут выполняться:
• неселективными – отключение секции шин полностью при обнаружении дугового замыкания в любом из отсеков КРУ;
• избирательными - отключение выключателя фидера при обнаружении ДЗ в кабельном отсеке, отключение секции целиком при обнаружении дуги в отсеках шин любой из ячеек и выключателей отходящих линий, отключение питания по высокой стороне трансформатора при обнаружении ДЗ в отсеке выключателя или кабельного ввода ВВ.
До недавнего времени в качестве критерия обнаружения дугового замыкания использовались клапаны, устанавливаемые в каждом отсеке ячейки и реагирующие на изменение давления в замкнутом объеме, такое решение было малоэффективным из-за сложности настройки клапанов, реагирования их на перепады давления, не вызванные ДЗ (например, хлопок двери), и малой ремонтопригодности механической части клапанов. Большинство современных устройств дуговой защиты реагируют на вспышки света, сопровождающие замыкания, что делает их более чувствительными и позволяет устанавливать не только в ячейках с замкнутыми объемами, но и в камеры КСО и на открытые шинопроводы.
Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) предназначено для ближнего резервирования в случае неотключения повреждения на защищаемом участке. Пуск УРОВ осуществляют все ступени защит, действующие на отключение, при этом алгоритм функции производится анализ состояния выключателя по контактам его положения и наличию тока в защищаемом присоединении. Время действия данной функции выбирается примерно равным собственному времени отключения выключателя, при этом первое воздействие зачастую осуществляется на «свой» выключатель. По истечении выдержки времени УРОВ отходящих линий воздействуют в шинку отключения вводного и секционного выключателей своей секции, при несрабатывании СВ производится действие на ВВ прилегающих секций, УРОВ вводного выключателя воздействует на отключение высокой стороны питающего трансформатора.
Автоматика управления выключателем (АУВ), как видно из названия, выполняет функцию управления выключателем. В современных микропроцессорных устройствах АУВ является не только промежуточным механизмом между кнопками включения/отключения или органами релейной защиты и автоматики, но и анализирует источник появления команды, тем самым позволяет ограничить одновременное поступление команд из разных источников – разделить местное и дистанционное управление или исключить подачу оперативной команды в цикле работы РЗ, а также, при использовании АРМ или ИЧМ, проконтролировать уровень доступа пользователя и исключить случайное воздействие на выключатель. Кроме того, алгоритмы АУВ позволяют контролировать состояние самого выключателя, не только в текущем моменте, например, готовность привода, но и путем подсчета циклов включения-отключения, количества аварийных отключений, неуспешных АПВ и пр., прогнозировать необходимость выполнения обслуживания выключателя.
Еще одним видом применяемой для релейной защиты и автоматики сетей 6-35 кВ является автоматическое повторное включение (АПВ). При неустойчивых (самоустранившихся) КЗ на воздушных ЛЭП автоматическое повторное включение сокращает время перерывов энергоснабжения потребителя тем самым повышая надежность энергоснабжения. Запуск функции производится по несоответствию отсутствия команды на отключение и отключенного положения выключателя – неоперативному отключению. АПВ выполняется одно- или двухкратным, то есть при неудачном включении многократное действие блокируется до ручного восстановления схемы дежурным персоналом.
Для сокращения перерывов электропитания потребителя также применяются схемы автоматического включения резерва (АВР). В общем случае для шин 6-35 кВ данный алгоритм выполняется следующим образом:
1. Пропадание напряжения на секции шин фиксируется защитой минимального напряжения.
2. Алгоритм АВР анализирует отсутствие срабатывания защит вводного выключателя и его включенное положение, из чего следует, что произошло отключение питания по высокой стороне трансформатора или на вышестоящем РУ.
3. АВР производит отключение вводного выключателя, чтобы избежать подачи напряжения на поврежденный участок сети, и подает команду на включение секционного выключателя для питания своей секции шин от ввода смежной секции.
Алгоритм АВР как правило дополняется контролем наличия напряжения на смежной секции от функции контроля напряжения терминалов в ячейке ТН или СВ.
При наличии отдельных измерительных трансформаторов напряжения на вводе на секцию АВР может быть дополнен функцией восстановления нормального режима. Терминал защит ВВ подключается в указанному ТН и при появлении на нем напряжения нормального режима после АВР производит отключение секционного выключателя и включение основного ввода питания. ВНР позволяет в автоматизированном режиме восстановить нормальную схему работы, снизить перегрузку силового оборудования и также повысить надежность снабжения конечного потребителя.
Указанный состав защит не является полным, существует множество других типов РЗиА, применяемых как отдельные функции и в комплексе с вышеперечисленными, их выбор определяется типом присоединенной нагрузки, разветвленностью и режимами работы сети, а также требованиями по надежности энергоснабжения. Анализ каждого конкретного случая подразумевается на этапе выполнения проектной документации и расчета уставок, на основании которых и производится подбор применяемых функций и требований к устройствам, их осуществляющих.
Конструкция
Элементы блоков смонтированы на механически прочном цоколе и защищены от внешних воздействий металлическим кожухом. На цоколе блока расположены контактные зажимы, обеспечивающие подключение двух медных проводников номинальным сечением до 1,5 mm2 или одного медного проводника номинальным сечением до 2,5 mm2, сформованных в кольцо, и соответствуют второму классу ГОСТ 10434-82. Для крепления блоков предусмотрены четыре отверстия под винт М5, расположенные по углам цоколя. Контактные зажимы для присоединения внешних проводников выполнены под винт М4.
Блоки БПНТ-1, БПНТ-3, БПНТ-4 предназначены для переднего и заднего (винтом или шпилькой) присоединения внешних проводников и поставляются с универсальным комплектом деталей присоединения, блок БПНТ-2 предназначен только для переднего присоединения проводников.
Блоки имеют световую сигнализацию о наличии выходного напряжения
Устройства релейной защиты и автоматики, классификация
Устройства релейной защиты в первую очередь разделяют по роду величины, на изменение которой УРЗА должны реагировать. Самые простые из них используют измеренные ток, напряжение, частоту. Помимо непосредственно измеренных для определения повреждений могут использоваться расчетные величины, такие как сопротивление или мощность, токи и напряжения прямой, обратной, нулевой последовательности, гармонические составляющие, углы между токами и напряжениями и пр. Также современная техника позволяет осуществить функции РЗ, реагирующие на скорость изменения измеренных или расчетных параметров, что позволяет, например, отличить короткое замыкание в сети от качаний по скорости изменения сопротивления сети.
Во вторую очередь функции устройств релейной защиты и автоматики разделяют по принципу действия на максимальные – реагирующие на возрастание значения заданного критерия, и минимальные – действующие, соответственно, при снижении величины, свидетельствующем о повреждении. Например, максимальные токовые защиты (МТЗ) и защиты минимального напряжения (ЗМН).
По назначению защиты разделяют в зависимости от порядка действия при коротком замыкании.
Основными являются защиты, реагирующие на КЗ в первую очередь, они имеют минимальное время срабатывания и имеют зону действия, полностью охватывающую элемент сети (трансформатор, ЛЭП). Как правило, на ответственных участках в качестве основных используют защиты с абсолютной селективностью.
Соответственно, резервные защиты отключат повреждение участка сети или оборудования при отказе основных защит или выключателя с большим временем срабатывания. Такие защиты также разделяют на устройства ближнего и дальнего резервирования. Ближнее резервирование обеспечивается за счет установки резервного комплекта защит вместе с основным, отключения поврежденного оборудования при внутреннем КЗ. Тот же комплект РЗА осуществляет функцию дальнего резервирования теми ступенями защиты, зона действия которых охватывает смежные участки сети.
В качестве примера приведем типовой комплект защит ВЛ-110 кВ, где в качестве основной защиты устанавливается дифференциальная защита линии (ДЗЛ) или дифференциально-фазная защита (ДФЗ) с абсолютной селективностью, ближнее резервирование реализуется первыми ступенями комплекта ступенчатых защит (КСЗ), более чувствительные ступени которого выполняют дальнее резервирование.
Кроме того, иногда применяется термин дополнительная защита - это устройства РЗ частично дублирующие функции основной защиты, как правило, выполняются на другом принципе и действуют одновременно с основной защитой. Например, газовая защита трансформатора, отключающая повреждения внутри бака трансформатора при снижении уровня или интенсивном движении масла в расширителе.
Источники оперативного тока для питания устройств релейной защиты
Для всех устройств релейной защиты, кроме реле прямого действия необходим источник оперативного тока. Источники оперативного тока подразделяются на:
- Источники питания постоянного оперативного тока.
- Источники питания переменного оперативного тока.
Источники питания постоянного оперативного тока
Независимым источником оперативного тока являются аккумуляторные батареи.
Преимущества источников питания постоянного оперативного тока :
- Обеспечивается питание всех цепей подключенных устройств в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и тока независимо от состояния основной сети.
- Простота и надежность схем релейной защиты.
- Высокая стоимость (экономически оправдано использование источников постоянного оперативного тока на подстанциях 110 кВ и выше с несколькими ВЛ);
- Необходимость наличия отапливаемого и вентилируемого помещения;
- Необходимость использования подзарядного устройства;
- Сложность в эксплуатации.
Для повышения надежности сеть оперативного питания секционируется с тем, чтобы обесточивание одной или нескольких секций не приводило к отказам наиболее ответственных потребителей оперативного тока, к которым относятся устройства релейной защиты, автоматики и управления.
Рис. 1. Схема подключения источника постоянного оперативного тока (аккумуляторной батареи) в распределительном устройстве
Аккумуляторная батарея работает на шинки постоянного тока, от которых отходят линии, питающие секции оперативного тока для каждой группы потребителей. ШУ – шинки для питания устройства релейной защиты, автоматики и управления (обычно отдельная шинка для каждой секции шин), ШС - шинки сигнализации и ШВ – шинки питания электромагнитов включения выключателей. Аккумуляторная батарея является также источником аварийного освещения подстанции.
Аккумуляторная батарея выполняется обычно из свинцово-кислотных аккумуляторов, обладающих достаточно высокими долговечностью, экономичностью и выдерживающих кратковременные перегрузки, например при питании электромагнитов включения мощных выключателей (ток электромагнита может достигать нескольких сотен ампер).
Помещение аккумуляторной батареи должно иметь обогрев и вентилцию для удаления паров серной кислоты. Для обеспечения долговечности батареи должен соблюдаться оптимальный режим ее подзаряда, заряда и разряда. С этой целью используются автоматические регулируемые выпрямительные установки (подза-рядные устройства).
Защита сети постоянного оперативного тока осуществляется с помощью предохранителей и автоматических выключателей с обеспечением селективности и чувствительности. Наиболее частым видом повреждений являются замыкания одного из полюсов на землю.
Оно не приводит к разрушениям, однако появление второго замыкания может привести к ложному срабатыванию устройства защиты или электромагнитов включения. Поэтому используется контроль изоляции, например установкой двух вольтметров. При отсутствии замыканий напряжение шин относительно земли одинаково, в противном случае показания вольтметров отличаются.
Источники переменного оперативного тока
Источники переменного оперативного тока - используют энергию защищаемого объекта. При выполнении переменного оперативного питания в качестве источников служат трансформаторы тока и трансформаторы напряжения .
Преимущества источников переменного оперативного тока :
- Более низкая стоимость.
- Отсутствие разветвленной сети оперативного тока.
- Колебания выходного напряжения выше, чем для источников постоянного оперативного тока, особенно в момент короткого замыкания . Для электромеханических реле это не имеет существенного значения, а для аналоговых и микроэлектронных – может привести к неправильной работе.
- Резкое снижение напряжения собственных нужд при включении выключателя на близкое короткое замыкание .
Существуют различные варианты выполнения устройств релейной защиты на переменном оперативном токе. Наиболее простые схемы, в которых используется ток установки.
1) Схема с дешунтированием электромагнита отключения .
YAT – катушка отключения выключателя. В нормальном режиме катушка отключения зашунтирована контактом токового реле РТ. При возникновении короткого замыкания р еле РТ срабатывает, контакт размыкается и вторичный ток трансформатора тока запитывает YAT, в результате чего отключается выключатель.
Схема используется для токовых защит, если включение электромагнитов отключения не приводит к недопустимым погрешностям трансформаторов тока , а максимальный ток короткого замыкания не превышает предельный ток, который могут коммутировать контакты реле.
2) Схемы на выпрямленном оперативном токе .
Схемы на выпрямленном оперативном токе целесообразно применять на присоединениях, оборудованных выключателями с электромагнитными или пневматическими приводами, электромагниты которых имеют большую потребляемую мощность, а также при наличии сложных устройств защиты.
В нормальном режиме выпрямленное выходное напряжение обеспечивает б лок напряжения (БПН), а при коротком замыкании – либо токовый блок питания (БПТ) либо оба блока вместе.
3) Схемы с использованием конденсаторных батарей .
В нормальном режиме контакт реле РТ разомкнут и конденсатор С заряжается через диод от напряжения с ТН. При возникновении короткого замыкания срабатывает токовое реле РТ, его контакт замыкается и предварительно заряженный конденсатор С начинает разряжаться на катушку отключения YAT, что приводит к отключению выключателя.
Данная схема используется, если мощность, отдаваемая трансформатором тока недостаточна для использования двух предыдущих схем.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Номенклатурный номер
БПНТ-1 09 203 002 1*
БПНТ-2 09 203 003 1
БПНТ-3 09 203 004 1*
БПНТ-4 09 203 005 1*
* Блоки поставляются с универсальным комплектом деталей присоединения.
Особенности
- БПНТ-1 обеспечивает выходную мощность 32 W и имеет дополнительный выход для заряда внешних конденсаторных батарей, замедляющих снижение уровня напряжения на нагрузке после исчезновения тока и напряжения на входах блока питания.;
- БПНТ-2 имеет уменьшенные габариты по сравнению с БПНТ-1 за счет исключения одного из трансформаторов тока, повышения минимального тока до 8 А и ограничения выходной мощности (от токовых входов) до 23 W;
- БПНТ-3 имеет параметры БПНТ-2 и включает в себя два реле с дешунтирующими контактами повышенной мощности, чем обеспечивается возможность коммутации соленоидов отключения выключателей при токах до 150 А.;
- БПНТ-4 имеет параметры БПНТ-2 и включает в себя блок конденсаторов.и устройство его заряда от цепи напряжения. Емкость блока конденсаторов - 100 мкF при напряжении 400 V.
Условия эксплуатации
Климатическое исполнение УХЛ или Т, категория размещения «3.1» по ГОСТ 15150-69.
Диапазон рабочих температур окружающего воздуха от минус 40 до плюс 55 ºС для исполнения УХЛ3.1 и от минус 20 до плюс 55 ºС для исполнения Т3.1
Группа механического исполнения М7 по ГОСТ 17516.1-90, при этом вибрационные нагрузки в диапазоне частот от 0,5 до 15 Hz с ускорением 3 g, в диапазоне частот от 16 до 100 Hz с ускорением 1 g.
Степень защиты оболочки блоков и контактных зажимов для присоединения внешних проводников IP00 по ГОСТ 14254-96.
Структура условного обозначения и особенности заказа
Структура условного обозначения
БПНТ-Х - Х 3.1
БПНТ – блок питания от цепей напряжения и тока;
Х – порядковый номер разработки: 1, 2, 3, 4;
Х3.1 – климатическое исполнение (УХЛ или Т) и категория размещения (3.1) по ГОСТ15150-69.
При заказе необходимо указать:
- обозначение типа блока;
- климатическое исполнение и категорию размещения: УХЛ3.1 или Т3.1;
- номер технических условий.
Устройства для защиты выпрямителей от перегрузки и коротких замыканий изобретались давно. Из предназначение банально - ограничивать ток или просто отключать блок питания или выпрямитель в моменты когда токи в цепи нагрузки превышают допустимые пределы.
В журнале РАДИО N10 за 1971 год была опубликована схема для защиты выпрямителей питающих ламповые приемники и усилители.
Отрадно видеть простоту схемы и отсутствие ламп и лишних элементов. Лампа МН-3 служит для индикации и роли в защите выпрямителя не играет.
Но, с появлением полупроводников в широком доступе и пропаганде пренебрежительного отношения к релейным схемам, вместо простых и надежных схем стали появляться устройства на транзисторах.
Схемы варьируются и приводить все их я не стану
В этой схеме светодиод VD1 ( странное обозначение ) как и в первой схеме лампа Лампа МН-3 служит для индикации и роли в защите выпрямителя не играет.
Особенности
- БПНТ-1 обеспечивает выходную мощность 32 W и имеет дополнительный выход для заряда внешних конденсаторных батарей, замедляющих снижение уровня напряжения на нагрузке после исчезновения тока и напряжения на входах блока питания.;
- БПНТ-2 имеет уменьшенные габариты по сравнению с БПНТ-1 за счет исключения одного из трансформаторов тока, повышения минимального тока до 8 А и ограничения выходной мощности (от токовых входов) до 23 W;
- БПНТ-3 имеет параметры БПНТ-2 и включает в себя два реле с дешунтирующими контактами повышенной мощности, чем обеспечивается возможность коммутации соленоидов отключения выключателей при токах до 150 А.;
- БПНТ-4 имеет параметры БПНТ-2 и включает в себя блок конденсаторов.и устройство его заряда от цепи напряжения. Емкость блока конденсаторов - 100 мкF при напряжении 400 V.
Читайте также: