Применение реле остаточного тока
[Аннотация] Реле остаточного тока, как основная или резервная защита, используемая в распределительных системах низкого напряжения, в основном для устранения важной роли опасности повреждения человеческого тела или возникновения пожара, правильное использование реле остаточного тока и понимание его принципа, для обеспечения безопасной и надежной работы электрической системы имеет большое значение.
[Ключевые слова] Реле остаточного тока в системе распределения низкого напряжения, пожарная опасность
Введение: с непрерывным развитием низковольтной электросистемы и масштабами экономического строительства в нашей стране, увеличением силового электронного оборудования, особенно большого количества выпрямительного, частотно-преобразовательного и импульсного силового оборудования, искажение формы сигнала линии становится все более серьезным, люди, чтобы улучшить мощность электроснабжения и безопасность, также выдвигают более высокие требования, особенно в некоторых системах электроснабжения, снабженных специальным независимым трансформатором, существует слабый контроль, безопасность обслуживающего персонала не гарантируется. Часто происходят касание линейного оборудования, аварии с утечкой и короткое замыкание на землю, вызванные пожаром и другими угрозами безопасности и экономическими потерями. А реле остаточного тока, используемое для предотвращения вышеуказанных аварий, является лучшим защитным устройством, его основная роль заключается в защите человека от поражений электрическим током, в предотвращении утечки электрооборудования или линии, вызванной крупным пожаром.
1. Необходимость использования реле остаточного тока
В последние годы, с развитием электропотребления и строительства жилых зданий, требования по защите от остаточного тока низковольтных распределительных линий во многих случаях требуют установки устройств защитного отключения. В недавно пересмотренном стандарте GB13955-2005 «Установка и эксплуатация устройств защиты от остаточного тока» четко указано, что: если остаточный ток превышает номинальный, для отключения электроснабжения, что может привести к значительному экономическому ущербу и неблагоприятному социальному воздействию на электроприборы или места, необходимо установить устройство защиты от остаточного тока тревожного типа. Например, аварийное электроснабжение и освещение каналов в общественных местах; оборудование для обеспечения безопасности общественных мест; электроснабжение противопожарного оборудования, такого как пожарные лифты, пожарные насосы, освещение каналов пожаротушения; электроснабжение противоугонной сигнализации. GB50096-1999, нормативный документ по проектированию жилых зданий, предусматривает, что автоматический выключатель на входе электросети каждого дома должен иметь функцию защиты от остаточного тока. Это необходимо для предотвращения отключения автоматического выключателя на входе электросети, вызванного отключением электроэнергии во всех жилых домах. Функция сигнализации остаточного тока, как правило, предназначена для защиты главного ввода.
2: Реле остаточного тока серии Acrel ASJ
Реле остаточного тока серии Acrel ASJ обеспечивает защиту от утечек тока и может быть подключено к дистанционному расцепителю, который обеспечивает своевременное отключение питания, предотвращает косвенный контакт и ограничивает ток утечки. Реле также может использоваться в качестве сигнального реле для контроля электрооборудования. Оно особенно подходит для школ, коммерческих зданий, заводских цехов, торговых рынков, промышленных и горнодобывающих предприятий, ключевых национальных пожарных частей, интеллектуальных зданий и жилых районов, метрополитена, нефтехимической промышленности, телекоммуникаций и Министерства национальной обороны для обеспечения электробезопасности.
Устройства серии ASJ в основном имеют два способа установки. Серия ASJ10 устанавливается на DIN-рейку. Изображения и функции представлены в следующей таблице:
Основные функции
1. Измерение остаточного тока
2. Сигнализация превышения лимита
3. Можно установить номинальный остаточный ток. 4. Можно установить предел времени простоя.
5. 2 канала Выходные реле
6. функция локального/дистанционного тестирования/сброса
Разница:
1. Измерение остаточного тока переменного тока
2. Сигнализация превышения тока
Основные функции
1. Измерение остаточного тока
2. Сигнализация превышения лимита
3. Можно установить номинальный остаточный ток. 4. Можно установить предел времени простоя.
5. 2 канала Выходные реле
6. функция локального/дистанционного тестирования/сброса
Разница:
1. Измерение остаточного тока типа А
2. Текущее процентное отображение светового столба
Основные функции
1. Измерение остаточного тока
2. Сигнализация превышения лимита
3. Можно установить номинальный остаточный ток. 4. Можно установить предел времени простоя.
5. 2 канала Выходные реле
6. функция локального/дистанционного тестирования/сброса
Разница:
1. Измерение остаточного тока типа А
2. ЖК-дисплей
3. Сигнализация взаимного отключения
4. Можно задать значение предупреждения прогноза и задать возвращаемое значение.
5. 25 записей событий
Рис. 1. Схема силовой проводки 10 кВ
1. Причина реконструкции устройства защиты электросети 10 кВ
Оригинальное комплексное устройство измерения и управления защитой электростанции 10 кВ использует импортное интегрированное защитное устройство Shanghai Areva MiCOM-P122. Оборудование находится в эксплуатации с мая 2007 года. Электронные компоненты устройства защиты серьезно устарели, а компоненты ввода защитной оптической связи чаще выходят из строя, что влияет на безопасную и стабильную работу электростанции. Кроме того, производитель больше не выпускает запасные части того же типа, можно только приобрести замену обновленного устройства, а данные устройства защиты не соответствуют требованиям, но нет запасных частей для защиты резервного выключателя; уровень автоматизации невысокий, слабая цифровизация, неудобное управление информацией об устройстве, не может соответствовать современным требованиям, интерфейс человек-машина и все англоязычное программное обеспечение недружелюбны, что приводит к более утомительной работе и снижению эффективности работы. Учитывая вышеперечисленные факторы, необходимо провести техническую трансформацию системы измерения и управления комплексной защитой потребления электроэнергии 10 кВ.
3 Требования к защите и преобразованию электроэнергии на установках 10 кВ
Распределительное устройство и его монтажное положение остаются неизменными, заменяются все оригинальные выключатели нагрузки фидера, выключатели шины, шкаф трансформатора напряжения, внутренний вторичный кабель и клеммный ряд; панель распределительного устройства перепроектируется и модифицируется в соответствии с размерами нового устройства; завершается монтаж электропроводки для системы контроля доступа к питанию нового устройства и набора адресов интерфейса связи. В процессе преобразования оптимизируется рабочий контур при сохранении исходной конфигурации защиты.
4. Выбор нового комплексного измерительного и контрольного оборудования защиты
Новое интегрированное устройство измерения и управления защитой должно объединять функции управления, защиты, регистрации сигнала короткого замыкания, измерения, сигнализации, сбора данных о коммутируемом объеме и связи. Ядром устройства является трехступенчатая ненаправленная токовая защита, оно оснащено функцией мониторинга и сбора параметров линии. Данные измерений и информация о защите могут быть загружены в систему мониторинга электроэнергии через порт связи для упрощения автоматизации распределительной сети. По результатам открытого тендера среди национальных поставщиков на проект модернизации устройств защиты электростанции 10 кВ гидроэлектростанции, был выбран измерительно-контрольный прибор серии AM5SE производства Acrel Co., Ltd. В зависимости от различных характеристик нагрузки на шину электростанции 10 кВ, были выбраны измерительно-контрольный прибор защиты линии AM5SE-F, контрольно-контрольный прибор защиты трансформатора AM5SE-T, контрольно-контрольный прибор защиты двигателя AM5SE-M, контрольно-контрольный прибор защиты с самоконтролем AM5SE-B, а также устройство мониторинга трансформатора напряжения AM5SE-UB. Функции защиты каждой модели представлены в следующей таблице:
| модель | функция защиты |
| AM5SE-F Устройство измерения и контроля защиты линии | Трехступенчатая защита от перегрузки по току (может быть закрыта низким давлением, может быть защищена в направлении), защита от перегрузки по току с ограничением по времени (может быть защищена низким давлением, закрыта W), двухступенчатая защита от перегрузки по току нулевого порядка 101 / защита от перегрузки по току с ограничением по времени, двухступенчатая защита от перегрузки по току нулевого порядка 1,2 тока / защита от перегрузки по времени, повторное включение, ускоренная защита от перегрузки по току (закрытием по низкому напряжению), сигнализация перегрузки, отключение при перегрузке, отключение при потере давления, сигнализация о потере давления, защита от перенапряжения, защита от перенапряжения нулевого порядка, защита от обратной мощности, снижение нагрузки по низкой частоте / защита от высокой частоты (по разнице скольжения), сигнализация обрыва трансформатора напряжения, сигнализация обрыва цепи управления, контур FC с функцией блокировки по току, защита без питания, сигнализация обрыва трансформатора тока и проверка |
| AM5SE-T Устройство измерения и контроля защиты распределения электроэнергии | Трехступенчатая защита от сверхтока (может быть дополнена комплексным замыканием по напряжению), защита от сверхтока с ограничением по времени (может быть дополнена комплексной блокировкой по напряжению), двухступенчатая защита от сверхтока нулевого порядка 101, двухступенчатая защита от сверхтока нулевого порядка 102, защита от сверхтока нулевого порядка с ограничением по времени, сигнализация перегрузки, отключение по перегрузке, сигнализация обрыва трансформатора напряжения, сигнализация обрыва цепи управления, защита без питания, сигнализация обрыва трансформатора тока, контур FC с функцией блокировки по сверхтоку |
| AM5SE-B устройство измерения и контроля защиты от самопроецирования | Трехсекционная защита от сверхтока (с блокировкой по комбинированному напряжению, с блокировкой направления), защита от сверхтока с обратной выдержкой времени (с блокировкой по комбинированному напряжению), ускоренная защита от сверхтока (с блокировкой по комбинированному напряжению), функция ожидания (поддержка 11 видов систем электропитания), сигнализация обрыва трансформатора напряжения, сигнализация обрыва цепи управления, защита от зарядки шины, повторное включение, перегрузка/сигнализация, двухсекционная защита от сверхтока нулевого порядка, защита от сверхтока нулевой последовательности с ускорением, проверка того же периода |
| АМ5СЕ-М Устройство измерения и управления защитой двигателя | Токовая защита (пуск, работа), двухступенчатая токовая защита, защита от обратной последовательности, двухступенчатая защита от обратной последовательности, защита с ограничением времени обратной последовательности, двухступенчатая защита от превышения максимального тока нулевого порядка, горячая перегрузка, защита от перегрузки, сигнализация перегрузки, отключение по перегрузке, блокирующая защита, длительное время пуска, защита от отсутствия питания, сигнализация обрыва трансформатора напряжения, сигнализация обрыва цепи управления, защита от низкого напряжения, сигнализация о превышении максимального напряжения нулевого порядка, контур FC с функцией блокировки по току, защита от дисбаланса напряжения, защита от последовательности фаз, защита от фаз напряжения, защита от превышения напряжения |
Помимо вышеперечисленных функций защиты, каждое устройство измерения и управления микрокомпьютерной защиты оснащено интерфейсом связи RS485, что обеспечивает связь с системой мониторинга электропитания, а также функцию независимого мониторинга рабочих цепей и состояния переключателей. Мониторинг цепей переключателей является более полным. Встроенная функция переключения позволяет пользователям выбирать, инвестировать ли средства. Новое устройство измерения и управления микрокомпьютерной защиты серии AM5SE обладает широким набором функций защиты, а меню можно свободно настраивать на китайском или английском языке, что упрощает эксплуатацию и обслуживание.
5. Проектирование подстанции 10 кВ
Новая конфигурация устройства измерения и управления компьютерной защитой серии AM5SE, а также чертежи разработаны компанией Acrel Co., LTD. Схема вторичной цепи должна быть основана на исходных чертежах вторичной цепи высоковольтного шкафа напряжением 10 кВ. Расположение рядов выводов основано на чертеже, который должен соответствовать требованиям действующих нормативных актов. Для чертежей с одинаковым характером нагрузки количество выводов и линий строго унифицировано и подчиняется определённым правилам. Точность чертежа определяет бесперебойность строительства и ввода в эксплуатацию, а также безопасность производства после эксплуатации.
6. Процесс защиты и преобразования электроэнергии установки 6-10 кВ
Подстанция 10 кВ должна соответствовать требованиям к строительству: иметь детальный план строительства и чертежи; ответственные за оборудование должны провести приёмку нового оборудования; строительный персонал должен пройти обучение по технике безопасности; а также иметь полный комплект инструментов и материалов. Строительство ведётся в строгом соответствии со схемой и чертежами, что обеспечивает бесперебойную работу каждого звена.
6.1 Трансформация оборудования защиты электроустановки 10 кВ
Реконструкция подстанции 10 кВ в основном состоит из трех этапов: замена клеммного ряда в распределительном шкафу, демонтаж старого контрольно-измерительного устройства комплексной защиты, а также монтаж и сборка линии и кабельной разводки нового контрольно-измерительного устройства комплексной защиты.
6.1.1. Заменить клеммный ряд
Клеммы необходимо заменять по одной, чтобы заменить одну клемму. Запрещается заменять две или более клемм одновременно, чтобы предотвратить неправильное подключение и неправильный монтаж. Заменяйте клеммный ряд в распределительном шкафу отдельно, чтобы эффективно предотвратить неправильное подключение. Источники питания переменного тока, постоянного тока, цепи отключения, сигнальные цепи должны быть изолированы, чтобы предотвратить короткое замыкание между клеммами. Зажим должен быть выполнен без ослабления. При замене клеммного ряда убедитесь, что исходный контур и номер линии остаются неизменными, что позволит беспрепятственно выполнить следующий этап проверки проводки и линии.
6.1.2 Снос старого устройства измерения и контроля комплексной защиты
В соответствии с планом строительства и чертежами, демонтируйте подлежащие демонтажу компоненты, включая старые интегрированные устройства измерения и управления защитой, промежуточные реле в распределительном устройстве, реле напряжения, реле времени и другие компоненты, а также соответствующие вторичные кабели. При демонтаже обратите внимание на предотвращение искусственного повреждения компонентов и ошибочного демонтажа необходимых вторичных кабелей. Организуйте и демонтаж компонентов, классифицируйте их, определите места их хранения, чтобы избежать беспорядка на строительной площадке. Строительная площадка должна соответствовать требованиям 6S.
6.1.3 Монтаж и сборка линии и кабельной разводки комплексного измерительного и контрольно-измерительного устройства защиты
Из-за разницы в размерах новых и старых устройств измерения и управления комплексной защиты, размер монтажного окна на панели распределительного шкафа не соответствует размеру нового устройства измерения и управления комплексной защиты. Монтажное окно на панели распределительного шкафа необходимо вырезать и расширить, чтобы установить новое устройство измерения и управления комплексной защиты и предотвратить царапание панели при резке. Кабель, подключаемый к новому устройству, должен быть новым, а все неиспользуемые кабели должны быть удалены, чтобы предотвратить возникновение паразитных цепей. Электропроводка должна быть выполнена в строгом соответствии с проектными чертежами, чтобы предотвратить утечки, неправильное подключение и ошибочное переключение. Проводка кабеля нового устройства должна быть аккуратной, унифицированной, разумной, удобной для осмотра и обслуживания.
6.2 Энергозащита и ввод в эксплуатацию установки 10 кВ
Защита и отладка в основном делятся на четыре звена: проверка линии вторичного контура, проверка функции контура, статическая отладка устройства защиты и испытание передачи. Тщательно проверьте каждую клемму и номер каждой линии в соответствии с строительными чертежами. Сосредоточьтесь на проверке вторичной цепи ТТ на отсутствие обрыва, вторичной цепи ТН, полярности и правильности проводки; проверьте телеметрию, дистанционную связь, проводку дистанционного управления на правильность; проверьте цепь управления постоянным током на отсутствие короткого замыкания, отсутствие короткого замыкания между цепью заземления LN; измерьте сопротивление изоляции цепи управления постоянным током на соответствие требованиям (1000 В); измерьте, есть ли электричество в цепи переменного / постоянного тока. Стоит отметить, что, поскольку аутсорсинговое подразделение не знакомо с вторичной цепью завода, легко пропустить и неправильно подключить в процессе преобразования.
Для проверки функционирования каждого контура включите питание контуров управления переменного и постоянного тока. Убедитесь в правильности сигналов телеметрии, дистанционной сигнализации и дистанционного управления, исправности измерительных приборов, индикаторных ламп, освещения и нагревательных цепей, а также в исправности функции защиты от скачков напряжения в корпусе выключателя. Включите питание контура управления для дальнейшей проверки правильности подключения каждого контура.
Статическая отладка устройства защиты заключается в проведении выборочного осмотра устройства, загрузки и проверки фиксированного значения, а также функциональной проверки устройства. Проверьте устройство защиты линии AM5SE-F, устройство защиты трансформатора AM5SE-T, устройство защиты двигателя AM5SE-M, резервное устройство автоматического переключения AM5SE-B и мониторинг трансформатора напряжения путем подачи тока на вторичную сторону ТТ и подачи аналогового напряжения на клемму шкафа трансформатора напряжения. Устройство AM5SE-UB, вольтметр, амперметр и система мониторинга отображаются правильно, а последовательность фаз и фаза переменного напряжения и контура переменного тока проверены на правильность. Установите фиксированное значение в соответствии с фиксированным значением однопарного устройства защиты и проверьте его, чтобы убедиться в правильности фиксированного значения. Проверка функции защиты заключается в проверке правильности логики действия и времени срабатывания измерительно-управляющего устройства защиты микрокомпьютера серии AM5SE путем добавления аналоговой величины, не будет отклонений и сбоев, а время срабатывания должно соответствовать требованиям. Статическая отладка защитного устройства гарантирует, что защитное устройство может чутко реагировать на неисправности, а также надежно и быстро отправлять сигналы тревоги и инструкции по отключению.
Связь между комплексным устройством измерения и управления защитой и системой мониторинга электроэнергии является корректной, а состояние работы, значения уставок, записи событий и другая информация о защитном устройстве могут собираться в режиме реального времени в фоновом режиме. Подключенное к фоновому режиму устройство защиты улучшает управление системой релейной защиты и повышает уровень автоматизации обработки информации о неисправностях.
Испытание передачи данных имитирует количество неисправностей, накопленных устройством защиты. Устройство защиты должно выйти из выключателя отключения для проверки корректности логики защиты устройства, схемы отключения и сигнальной цепи, а также для проверки возможности дистанционного размыкания и замыкания выключателя с помощью главного компьютера. Для каждого комплекта защитных устройств необходимо провести полное испытание передачи данных, чтобы убедиться в корректности логики защиты каждого устройства защиты распределительного шкафа, срабатывании защитного выхода, дистанционном размыкании и замыкании выключателя и корректности индикации сигнала.
6.3 Проблемы, возникающие при преобразовании и оптимизации
После завершения преобразования нового комплексного устройства измерения и управления защитой, во время испытания передачи было обнаружено, что выключатель можно было замкнуть только один раз. Если он был замкнут снова, он мог быть замкнут только после перезапуска источника питания управления. В результате анализа было обнаружено, что в замыкающей катушке выключателя нет нормально замкнутой точки. Поскольку замыкающее реле установлено в защитном устройстве для обеспечения надежного замыкания выключателя, в это время, поскольку в замыкающей катушке выключателя нет нормально замкнутой точки, после замыкания Если нет точки разрыва, энергия замыкающего и удерживающего реле не может быть высвобождена, поэтому его необходимо перезапустить, и замыкающее и удерживающее реле можно отпустить перед следующим замыканием. После многократного общения с производителем выключателя и соответствующим персоналом гидроэлектростанции, набор нормально замкнутых точек соединяется последовательно перед замыкающей катушкой, тем самым решая вышеуказанные проблемы. На примере измерительно-регулирующего устройства защиты трансформатора АМ5СЭ-Т вторичная схема включения и выключения цепи реконструкции ГЭС представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Квадратичная диаграмма схемы расщепления AM5SE-T
7. Трансформация системы мониторинга электроэнергии 10 кВ
Для мониторинга работы и сбора данных в режиме реального времени во всем распределительном пункте гидроэлектростанции был установлен комплект системы мониторинга электроэнергии Acrel-2000Z, позволяющий загружать данные микрокомпьютерной защиты в систему мониторинга электроэнергии. Это позволяет осуществлять мониторинг и управление электропитанием подстанции 10 кВ и повышать уровень автоматизации. Система реализует следующие основные функции: мониторинг в режиме реального времени, запрос электрических параметров, отчеты о работе, сигналы тревоги в режиме реального времени, запрос истории событий, отчеты о статистике электроэнергии, управление правами пользователей, топология сети, мониторинг качества электроэнергии, функция дистанционного управления, управление связью, запись сигналов об авариях, вызов аварий, запрос кривых, доступ к веб-сайту и доступ к мобильному приложению.
8. Заключение
Преобразование устройства защиты мощности 10 кВ на гидроэлектростанции решило такие проблемы, как серьезное старение электронных компонентов, низкий уровень автоматизации, недружественный интерфейс человек-машина и программное обеспечение, а также сложные работы по техническому обслуживанию. Замена устройства измерения и управления защитой микрокомпьютера серии AM5SE является более функциональной и гуманизированной, жидкокристаллический дисплей устройства более интуитивно понятен для отображения напряжения, количества текущих выборок и различных записей событий; Функция отладки программного обеспечения мощная, простая в эксплуатации, простая в освоении, дружественный программный интерфейс; Рабочая схема имеет функцию мониторинга отключения выключателя и цепи управления; Индикаторная лампа панели устройства непосредственно показывает положение скачка переключателя и состояние закрытия, для персонала по эксплуатации и техническому обслуживанию является более интуитивно понятным; Настроенное устройство измерения и управления защитой двигателя AM5SE-M добавляет распознавание состояния запуска / работы двигателя, и оснащено пусковой секцией, рабочей секцией, работой двух секций и другими функциями защиты, решает проблему большого пускового тока двигателя, легко вызвать проблему ложного скачка; Устройство защиты оснащено интерфейсом связи RS485. Интерфейс связи между устройствами защиты соединен «рука об руку». Данные передаются в систему мониторинга мощности Acrel-2000Z. Удобный просмотр информации о защите и управление неисправностями. С момента ввода в эксплуатацию нового комплексного устройства измерения и управления защитой оборудование работает в штатном режиме. Применение нового комплексного устройства защиты обеспечивает широкий набор функций защиты, удобный интерфейс управления, удобство эксплуатации и обслуживания, что повышает надежность работы гидроэлектростанции и обеспечивает безопасность и стабильную работу станции, что имеет важное значение.
Ссылка
[1] НБ/Т 35010-2013 Нормы проектирования релейной защиты гидроэлектростанций
[2] Технический кодекс ДЛ/Т 5164-2002 по проектированию вспомогательных силовых установок электростанций
[3] GB / T 50171-2012 кодекс по строительству и приемке панелей, шкафов и вторичных цепей электромонтажных работ по электрооборудованию
[4] Хуан Цзиньсинь. Трансформация устройства защиты собственных нужд 10 кВ гидроэлектростанции Лунтань.
[5] Комплексное решение для автоматизации, эксплуатации и обслуживания подстанции пользователя Ankrui. Ноябрь 2021 г.
Время публикации: 31 августа 2022 г.



