РЕЛЕ КОНТРОЛЯ ФАЗ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

Реле контроля наличия фаз и напряжения предназначено для защиты электрооборудования от отклонений параметров питающей трёхфазной электросети.

К основным факторам, на которые реагируют приборы этого класса, относятся:

• превышение питающим напряжением установленного верхнего предела (уставки) или его падение ниже допустимого уровня;
• нарушение симметричности трёхфазной системы питания, обрыва одной или двух фаз, как крайнего случая проявления не симметрии;
• изменение порядка чередования фаз;
• обрыв нулевого провода (опционально в некоторых конструкциях).

Отдельные экземпляры трёхфазного реле контроля фаз обладают возможностями регулирования уставок верхнего и нижнего пределов отклонения напряжения, а также установки желаемого времени срабатывания.

Для удобства визуального наблюдения и контроля отдельные модели реле могут быть оборудованы индикаторными устройствами, фиксирующими значение фазных параметров.

Реле контроля чередования, обрыва фаз и напряжения содержит несколько функциональных блоков.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Основными компонентами фазового реле являются:

• блок измерений;
• устройство обработки информации;
• исполнительная (коммутационная) часть.

БЛОК ИЗМЕРЕНИЙ

Эта часть схемы реле осуществляет непрерывный контроль параметров электропитания – фазных токов и напряжений. Для фиксации искажений симметрии трёхфазной питающей системы напряжений устройство содержит фильтр гармонических составляющих обратной последовательности.

Теоретически кривые каждого из фазных напряжений, вырабатываемых генераторами электростанций должны иметь строго синусоидальную форму. На практике любой источник напряжения даёт некоторые искажения синусоиды.

Свой вклад в дело ухудшения синусоидальности вносят также разнообразные потребители, содержащие нелинейную нагрузку. В результате, питающее напряжение электрической сети никогда не является синусоидальным на 100%.

В соответствии с теоремой Фурье любая сложная периодическая функция может быть представлена суммой простых гармонических функций.

Примечание. Гармонической называют функцию, изменяющуюся по закону синуса или косинуса.

Таким образом, любое отклонение от синусоидальности влечёт за собой появление высших гармоник – слагаемых формулы разложения Фурье. Каждая из функций – слагаемых имеет частоту, в n раз превышающую частоту основной функции, где n – порядковый номер слагаемого.

То есть применительно к системе питания промышленной частоты 50 Гц, 1-я гармоника обладает частотой 50 Гц, 2-я – 100 Гц, 3-я – 150 Гц и так далее. Амплитуда гармоник уменьшается с увеличением их порядкового номера.

Вся совокупность гармоник образует три последовательности фазных чередований:

• составляющие 1, 4, 7, 10 … образуют прямую последовательность;
• 2, 5, 8, 11… - соответствуют обратному фазному чередованию;
• 3, 6, 9, 12… - составляют нулевую последовательность.

Нарушения симметрии системы характеризуются увеличением гармоник обратной последовательности, что и является критерием отклонения от нормы, применяемым в алгоритме контроля при работе реле.

БЛОК ЛОГИКИ

Данные, полученные из блока измерения, подвергаются здесь сравнению с условиями, определёнными выставленными уставками. Блок логики формирует команды, которые передаются исполнительному органу.

Следует заметить, что в схемотехнике реле контроля бывает невозможно выделить компоненты, относящиеся к блокам логики и измерений. В некоторых моделях используются многофункциональные микропроцессорные чипы, объединяющие эти блоки.

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН

Отключение защищаемой электроустановки или части сети производится «сухими» контактами электромагнитного реле или пускателя.

Термин «сухой контакт» является устойчивым жаргонным выражением проектировщиков автоматизированных систем. Выражение заимствовано из жаргона англоязычных коллег путём прямого перевода слов dry contact. Данное выражение никак не связано с отсутствием влаги.

Означает оно то, что контакт не имеет гальванической связи с цепями управления, не заземлён и не подключен к источнику питания.

В первом случае устройство имеет три входа для подключения трёхфазного питания и три выхода для непосредственного присоединения к нагрузке. Коммутация нагрузки осуществляется внутри устройства.

При подключении реле контроля фаз второго типа подразумевается использование пускателя. В этих приборах имеются выходы контактов исполнительного реле, предназначенных для работы в цепях отключения. Сухие контакты реле контроля фаз коммутируют катушку пускателя.

Такие комбинации используются для защиты оборудования большой мощности, непосредственная коммутация которого невозможна контактами исполнительного органа.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основным оборудованием, нуждающимся в защите от несимметричных режимов и нарушений порядка чередования фаз, являются трёхфазные асинхронные электродвигатели.

Ассимметрия трёхфазного питания приводит к снижению рабочего и пускового моментов электродвигателя, снижает его КПД и увеличивает величину скольжения.

Полное отсутствие одной из фаз в системе питания приводит к повреждению электродвигателя вследствие перегрева. Усугубляет опасность этого режима небольшой ток потребления и нечувствительность к нему максимальных токовых защит.

Обратное чередование фаз непосредственно двигателю вреда не наносит, но при этом меняется направление его вращения. Такой режим чаще всего губителен для механизмов, приводимых двигателем, и как минимум нарушает технологический процесс.

Изменение порядка чередования фаз возникает в результате ошибки персонала при подключении кабельных линий или шлейфов воздушных линий электропередачи после выполнения ремонтных работ. Это может произойти как на территории потребителя, так и в электроустановках электросетевой компании.

К основным параметрам настройки реле относятся:

• регулирование уставки срабатывания при повышении уровня напряжения;
• установка нижнего предела напряжения питания;
• установка времени повторного включения.

Пределы допустимого изменения параметров питающей электросети устанавливаются исходя из характеристик питаемого оборудования.

Повторное включение происходит после восстановления нормального режима питающей сети. После отключения нагрузки в результате работы реле напряжения и контроля чередования фаз, орган измерения продолжает осуществлять непрерывный контроль состояния сети.

При возвращении параметров электропитания к норме происходит автоматическое повторное включение нагрузки. Время повторного включения выбирают с учётом характеристики сети питания.

Необходимость задержки включения обусловлена отстройкой от колебаний параметров переходного режима и возможной неуспешностью попыток включения линий питания.

© 2012-2024 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов