Загрузка...Приводы к выключателям высокого напряжения — Реле и отключающие катушки
Приводы к выключателям высокого напряжения — Реле и отключающие катушки
Рис. 2-15. Общий вид реле максимального тока мгновенного действия.
Общий вид реле максимального тока мгновенного действия показан на рис. 2-15. Как видно из рисунка, релейная коробка 1 одновременно служит и магнитопроводом реле. Внутри коробки помещена катушка реле, состоящая из изоляционного каркаса 2 и обмотки 3.
Внутри катушки находится подвижный сердечник 4 с медным кольцом 5. В верхний торец сердечника ввинчен ударник с бойком 6, который проходит через контрполюс 7. К контрполюсу прикреплена латунная обойма 8, служащая для направления подвижного сердечника. В коробке 9 помещены: зажимы 10 и переключатель числа витков 11. Нижняя часть реле под подвижным сердечником закрыта крышкой 12.
Подвижный сердечник реле изготовляется из мягкой стали и имеет продольную прогрезь для уменьшения магнитных потерь.
Рис. 2-16. Схема включения штепсельного переключателя.
1 — мост переключателя; 2— обмотка катушки; 3 — трансформатор тока. Цифры без скобочна мосту переключателя) предназначены для реле максимального тока мгновенного действия. Цифры в скобках предназначены для реле максимального тока с выдержкой времени.
Катушка реле постоянно обтекается переменным током, поэтому для устранения вибрации и дребезжания частей реле в верхнем торце подвижного сердечника запрессован короткозамкнутый виток в виде медного кольца 5. Выступающая над торцом сердечника часть кольца устраняет прилипание сердечника к контрполюсу.
Обмотка реле через определенное количество витков имеет отводы, позволяющие путем включения в цепь разного количества витков производить уставку на различные отключающие токи. Отводы сделаны с таким расчетом, что число ампер-витков, необходимое для втягивания сердечника, во всех случаях остается почти одинаковым. Отводы присоединяются к соответствующим зажимам переключателя числа витков.
Схема включения штепсельного переключателя показана на рис. 2-16. Кроме того, применяются переключатели числа витков поворотного типа.
Переключатель имеет шесть гнезд, в одно из которых (в зависимости от уставки отключающего тока) ввинчивается штепсель. Выбитые на месте переключателя 2 цифры уставок типа 5, 7, 9, 11, 13 и 15 соответствуют 100, 140, 180, 220, 260 и 300% номинального первичного тока трансформатора. Конструкция переключателя устроена таким образом, что при вывинченном штепселе в цепь трансформатора тока всегда автоматически включается наименьшее число витков обмотки реле, соответствующее наибольшей уставке тока. Это позволяет производить переключения на другие уставки тока непосредственно под нагрузкой, не опасаясь при этом оставить разомкнутой вторичную обмотку трансформатора тока.
Реле действует мгновенно при прохождении через его обмотку установленного отключающего тока. Точность уставки тока составляет ±10%. Потребляемая мощность реле — около 50 ВА при номинальном вторичном токе трансформатора тока 5 а.
Обмоточные данные катушки приведены в табл. 2-3.
Автоматический выключатель и короткое замыкание
Начну сначала. Автоматический выключатель или автомат защиты предназначен для защиты электропроводки ( кабелей и проводов электропроводки) помещения от короткого замыкания и перегрузки. Короткое замыкание приводит к моментальному возникновению в электросети сверхтоков (токов на порядки превышающие рабочие токи).
Любой сверхток, а в квартирных цепях это 1,8-12,6 кАмпер, по законам физики приводит к выделению колоссальной тепловой энергии. Эту энергию не может выдержать не один бытовой контакт, и в месте короткого замыкания происходит вспышка или так называемая электрическая дуга. Если быстро не отключить электропитание аварийной сети, то очень велика вероятность пожара, а еще хуже, поражения человека сверхтоками КЗ.
Для защиты от короткого замыкания, а именно для моментального отключения аварийной сети и служат автоматические выключатели (автоматы защиты). Отмечу, что отключение происходит не моментально, а за время безопасного контакта. Это менее 0,1 сек.
Что надо знать об автоматических выключателях
Автоматические «пробки» (их работоспособность восстанавливается при нажатии кнопки, выступающей из корпуса) отошли в прошлое вслед за плавким предохранителем. Современные устройства защиты электропроводки от чрезмерно больших токов, хотя и унаследовали их принцип, выглядят иначе: автоматические выключатели компактны, монтируются на 35-миллиметровую DIN-рейку в распределительном щите.
Для электроустановок жилых зданий значение номинального тока (In) может составлять 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40 А и т.д. «Автоматы» разрывают цепь, когда ток в ней превышает допустимую величину. Такая ситуация возникает при подключении слишком большого количества потребителей электроэнергии или в момент короткого замыкания. Процессы, происходящие в этих случаях, различаются принципиально, что вынуждает применять защиту двух независимых видов — тепловую и электромагнитную. Конструктивно это обычно выглядит так, как показано на рисунке.
Если потребление больше номинала максимум в 3 раза, то срабатывает тепловой расцепитель «автомата».
В «автомате» обязательно есть механизм расцепления.
Дугогасительная камера состоит из набора параллельных, изолированных друг от друга, металлических пластин.
Однако на практике все не так гладко, и, если камера спроектирована неправильно или применены негодные материалы, дуга может разрушить выключатель полностью.
Ток короткого замыкания, с которым «автомат» справляется без ухудшения эксплуатационных свойств, определяет «номинальную отключающую способность». Стандартные значения — 1500, 3000, 4500, 6000 и 10000 А. На самом деле процесс расцепления контактов происходит так быстро, что он не успевает достичь максимального значения. Разумеется, чем лучше этот параметр, тем надежней выключатель.
Выбирая устройство, следует обращать внимание на маркировку. По стандарту она должна содержать наименование или торговую марку изготовителя, каталожный номер прибора, значение номинального напряжения, номинальный ток (без единицы измерения) рядом с буквой B, C или D, обозначающей тип выключателя, номинальную отключающую способность в амперах (число из приведенного ряда, обведенное рамкой) и схему подключения, если правильный способ соединения не очевиден.
Демонтаж старого автоматического выключателя
В современных электрических щитках автоматы защиты крепятся на DIN-рейках. Работы по их замене можно выполнить в щитке своими руками. Начинают с отсоединения проводов, которыми данное защитное устройство подключено к сети. Для этого надо открутить винты, обеспечивающие контактное соединение. Если контакты подгорели, а корпус частично разрушился, выполнение данной операции потребует наличие определенного опыта и навыков. После того, как винты откручены, провода вытаскивают из контактных зажимов и отводят в сторону. Если винты не удается открутить, провода «откусывают» с помощью бокорезов.
Для снятия автомата с DIN-рейки отвертку вставляют в отверстие защелки, находящейся в нижней части выключателя и надавливают вниз. Нижнюю часть автоматического выключателя необходимо потянуть на себя, а затем движением вверх снять с рейки.
Дома старой постройки имеют аппараты, которые крепятся с помощью длинных винтов. При их демонтаже может возникнуть проблема – трудно или невозможно открутить винт, который со временем прикипает из-за ржавчины к стенке щитка.
Плюсы использования контактора на 24В
Коммутация высоких токов и мощностей
Использование контактора или пускателя позволяет безопасно подключать мощное оборудование, с большими пусковыми токами, например, электродвигатели.
Условное безопасное напряжение
Так как используется контактор на 24В, к коммутационному устройству подводится и соответствующее напряжение переменного тока с трансформатора, что гораздо безопаснее при эксплуатации.
Возможность использование как нормально замкнутого, так и разомкнутого контакта
В зависимости от модели контактора, одинаково успешно может использоваться любой из типов сигнала, выдаваемого сухими контактами :их размыкание, замыкание или оба сразу.
Возможность работы с трехфазными потребителями
Существуют модели контакторов, рассчитанные как питание, как одно-, так и трехфазного оборудования.
Автоматическое восстановление питания
Как только сухой контакт переходит в своё номинальное состояние, контактор сразу же восстанавливает питание подключенного к нему оборудования, именно такой режим работы востребован чаще всего.
Для чего нужен автоматический выключатель остаточного тока?
Автоматический выключатель остаточного тока представляет собой устройство электробезопасности, которое соединяет два отдельных компонента в одном корпусе:
- Систему автоматического выключателя максимального тока, которая отключает цепь, если произошло существенное превышение значения тока, протекающего в электропроводке дома;
- Автоматический выключатель остаточного тока (для защиты от поражения электрическим током и снижения последствий при утечке тока, либо из-за неправильного заземления).
Все автоматические выключатели остаточного тока обозначаются различными буквами латинского алфавита: от A до D. Что значат эти аббревиатуры? Они означают задержку, с которой автоматический выключатель сработает после превышения пускового тока.
Так, к примеру, автоматические выключатели класса А срабатывают немедленно, в то время как другим требуется все большее и большее превышение напряжения тока, что тоже бывает необходимо при запуске некоторых устройств, когда их потребление тока значительно превышает номинальное потребление, и сразу не рекомендуется отключать источник питания.
Таким образом, такое оборудование может отличаться по дизайну, мощности и функционалу для разных устройств.
Как защитить электромагниты при нештатной операции управления?
Существует 2 способа.
1-ый способ. Воздействие на автомат защиты цепей управления
Автомат SF1 рассчитан на отключение токов КЗ в сети постоянного тока и, конечно, он сможет разорвать номинальный ток цепи управления, если на него подать соответствующую команду отключения.
Для этого, во-первых, сам автомат должен иметь независимый расцепитель. Во-вторых, терминал РЗА должен уметь определять режим нештатной ситуации и отдавать эту команду на автомат (через независимый расцепитель)
Рис.3 Воздействие защиты электромагнитов выключателя на автомат питания цепей привода
Для контроля длительности протекания тока через электромагнит можно использовать 2 принципа:
— контроль тока при помощи токового реле, которое замыкает свой контакт всякий раз, когда ток появляется и размыкает, когда ток исчезает. Этот контакт можно завести на дискретный вход терминала управления выключателем, а в логической части установить таймер, например 3 с. По истечению этого времени, если сигнал на дискретном входе не исчез, терминал замыкает свое выходное реле и выдает команду на отключение цепей привода, через автомат SF1
Рис.4 Защита электромагнитов при помощи токовых реле в цепях привода
Количество токовых реле равно количеству электромагнитов выключателя. Для выключателей 110 кВ и выше, где обычно применяется эта защита, таких реле нужно установить три (для ЭВ, ЭО1, ЭО2).
Для унификации решений по различным типам приводов (например, при разработке типовых шкафов РЗА) можно использовать настраиваемое реле ABB CM-SRS.12, с регулировкой тока
Рис.5 Реле фиксации тока пр-ва АВВ
— второй способ состоит в измерении падения напряжения на специальном шунте/наборе шунтов
При этом во всех цепях управления устанавливаются низкоомные резисторы, которые создают небольшое падение напряжения, при протекании рабочего тока электромагнита. Это падение и фиксирует специальный дискретный вход терминала, запуская алгоритм защиты электромагнита, аналогичный описанному выше (с токовыми реле).
Впервые такой способ фиксации тока, если я не ошибаюсь, был применен в терминалах производства НПП ЭКРА. Правда, в настоящее время ЭКРА использует другой способ, аналогичный токовым реле (через специальный блок контроля тока)
В терминалах БМРЗ производства НТЦ «Механотроника», аналогичные дискретные входы, позволяют, в том числе, записывать напряжение на резисторе при коммутации выключателя, как любой другой аналоговый сигнал. Это напряжение может быть использовано как дополнительный фактор для анализа состояния электромагнитов (величина напряжения, длительность, фронт и т.д.) при составления плана ремонта оборудования
Рис.6 Контроль тока через ЭО при помощи спец. дискретного входа в блоке БМРЗ-ТР пр-ва НТЦ «Механотроника»
2-ой способ. Установка мощных контакторов постоянного тока
Этот способ часто применялся в шкафах пр-ва АББ Автоматизация.
Его суть состоит в том, что команда на включение/отключение выключателя выдается в импульсном режиме, т.е. терминал РЗА не ждет подтверждения операции, а возвращает выходной контакт в разомкнутое состояние через определенное время (например, 1 с)
Чтобы при этом не произошло повреждение контактов этого реле, например при заклинивании привода, действие выполняется через контактор постоянного тока.
Для увеличения коммутационной способности несколько контактов этого контактора включаются последовательно. С одной стороны это упрощает логику работы АУВ (не требуется подтверждение операции), но с другой стороны снижает надежность схемы управления (несколько последовательных контактов).
В современных проектах такой способ применяется редко.
Рис.7 Использование контактора постоянного тока для защиты электромагнитов выключателя
Еще одним вариантом 2-го способа, исключающего большое кол-во контактов, мог бы стать применение мощного бесконтактного реле. При этом становится возможным рвать постоянный ток электромагнита без перенапряжения. Однако, твердотельные реле не получили пока широкого распространения в релейной защите, по крайней мере в ответственных цепях.
Почему именно — сказать сложно. Возможно из-за достаточно консервативного подхода в энергетике. Возможно из-за того, что мало кто хочет иметь а цепях управления силовым выключателем вместо разрыва (механический контакт) полупроводник (по-сути транзистор). Может мешают вопросы стоимости таких реле и тепловыделения…
Так или иначе, в настоящее время в основном применяется первый способ организации защиты электромагнитов привода от длительного протекания токов.
