Устройств контроля трехфазного напряжения

Как выбрать приборы контроля трехфазного напряжения для АВР?

Задача любого автомата ввода резервного питания (АВР) — контролировать основные параметры сетевого напряжения на основном вводе, и, в случае отклонения от заданных параметров, переключение на резервный источник питания.

На территории бывшего Советского Союза исторически сложилось: в качестве прибора контроля применение реле контроля фаз ЕЛ-11 или ЕЛ-12, а позднее их аналогов РСН25М, РОФ-11 и РСН26М, РОФ-12 соответственно — других реле просто не было.

Но какие параметры контролируют эти реле?

Практически все предприятия изготовители этих реле дают параметры приведенные в таблице 1.

Что это значит?

Это значит что изготовитель гарантирует, срабатывание (отключение) реле в следующих случаях:

• при обрыве одной и более фаз;
• при обратном порядке чередования фаз;
• при снижении фазного напряжения по одной из фаз, при номинальном напряжении на двух других фазах, ниже (0,6±0,05) Uфн (для ЕЛ-11) и (0,7±0,05) Uфн (для ЕЛ-12);
• при симметричном снижении фазных напряжений ниже 0,7 Uфн (для ЕЛ-11) и 0,5 Uфн (для ЕЛ-12).

И все А как поведет себя реле при слипании фаз?

Это достаточно частая авария на воздушных линиях (ВЛ). Как показывает практика, реле ЕЛ-11 не всегда срабатывает при этой аварии.

А что произойдет, если аварийная ситуация возникла до подачи напряжения питания на реле?

Как показали исследования поведения реле ЕЛ-11 в этой ситуации, реле обнаруживает аварию только после отработки установленной задержки срабатывания (0,1-10 с). На это время реле включается и по истечении его — выключается. Существует много различного электрооборудования, которое в этой ситуации успеет выйти из строя.

А как изменится порог срабатывания при снижении напряжения на одной из фаз, если на других фазах напряжение отличается от номинального?

А что будет, если возникнет перекос фаз?

А что будет, если напряжение на одной, двух или всех трех фазах поднимется выше всякого разумного предела?

Ответа на эти вопросы производители не дают.

В результате применения этих реле могут возникнуть очень серьезные неприятности.

Например. В щите АВР в качестве контрольного применено реле ЕЛ-11. Нагрузка щита АВР — однофазные потребители (уличное освещение, жилые дома, больницы и пр.). Из-за обрыва нулевого провода, или по каким-либо другим причинам, фазные напряжения, доходящие до потребителя, оказались с сильнейшим перекосом фаз. При этом все линейные напряжения в норме и реле контроля фаз «не видит» этой аварии. Напряжение на одних потребителях стало значительно ниже нормы, а на других — значительно выше. Резко повышается вероятность выхода из строя дорогостоящего оборудования, но самое главное, — повышается вероятность возникновения пожара.

Сейчас многие фирмы предпочитают применять вместо отечественных — импортные реле различных производителей. Но при этом разработчики АВР не всегда правильно выбирают тип реле.

Например. В щите АВР, работающего с нулевым проводом, используются популярные в России реле типа RM4 TR32 фирмы Telemecanique (Франция).

Последствия

1. Это реле, как и реле ЕЛ-11, ЕЛ-12, работает без нулевого провода со всеми вытекающими отсюда последствиями (см. выше).
2. Это реле имеет специфический для наших сетей алгоритм работы (это оговорено в документации на реле, но редко кто на это обращает внимание); — независимо от установленной задержки срабатывания, реле выключается мгновенно (без задержки) при кратковременном (менее 0,5 секунд) провале напряжения по одной или всем фазам ниже установленного порога. Это значит, что включение неподалеку мощного электродвигателя может вызвать ложное срабатывание АВР.

Как же правильно выбрать реле контроля фаз для АВР

1. Прежде всего, надо определиться со схемой подключения — трехпроводная (без нуля) или четырехпроводная (с нулем).
2. Далее надо определиться с контролируемыми параметрами. Для АВР, как правило, достаточно иметь следующий набор параметров в одном реле контроля фаз:
   • контроль чередования фаз;
   • контроль обрыва фаз;
   • контроль слипания фаз;
   • контроль снижения напряжения ниже установленного порога;
   • контроль превышения напряжения выше установленного порога;
   • регулировка задержки срабатывания (до 10-20 секунд);
   • желательна индикация наличия напряжения на каждой из фаз (для схем с нулем).

Этим требованиям для трехпроводной схемы подключения удовлетворяет, например, отечественное реле контроля трехфазного напряжения РКФ-М05-11 (или РКФ-М05-15 — отличаются корпусом). Реле контролирует линейные напряжения и имеет регулируемую установку верхнего и нижнего порогов напряжения и регулируемую задержку срабатывания от 0,1 до 10 секунд. Светодиодная индикация нормального и аварийного состояния сети.

Четырехпроводной схеме подключения удовлетворяет реле контроля трехфазного напряжения РКН-3-14-08. Реле контролирует фазные напряжения и имеет регулируемую установку верхнего и нижнего порогов напряжения и регулируемую задержку срабатывания от 0,1 до 10 секунд. Светодиодная индикация наличия фазных напряжений позволяет отказаться от применения дополнительного индикатора фаз в шкафу. При нормальном состоянии сети включается реле и соответствующий светодиод. Имеется индикация снижения напряжения ниже установленного порога, повышения напряжения выше верхнего порога и индикация обратного чередования фаз.

Оба реле допускают длительное полуторакратное перенапряжение и кратковременное двукратное (до 10 минут).

Е. Н. ВАСИН,
главный конструктор ЗАО «МЕАНДР».

Источник



Что такое реле контроля фаз и как оно работает?

Качественное выполнение тех или иных технологических процессов в современном мире обеспечивается за счет высокоточного и дорогостоящего оборудования. Работа которого напрямую зависит от качества поставляемой электроэнергии и состояния электроснабжающих линий. Увы, далеко не все отечественные сети способны обеспечить безопасный режим работы для них, из-за чего создается угроза поломки. Для предотвращения которой используются специальные защитные устройства – реле контроля фаз (РКФ).

Они позволяют отключить нагрузку в случае каких-либо неисправностей в питающей сети. Все что может нести угрозу для оборудования и влияет на результативность его работы или технологический процесс, воспринимается как сигнал к немедленному обесточиванию и реле контроля переводит коммутирующие элементы в отключенное положение.

Конструкция и принцип работы

Рис. 1. Конструктивное исполнение реле на примере устройства CKF-2BT

Конструктивно устройство включает в себя входные и выходные контакты, индикаторы нормального электроснабжения и аварийной ситуации, регуляторы, обозначенные на схеме соответствующими номерами (рисунок 1):

1. Индикатор аварийной ситуации;
2. Индикатор подключенного питания нагрузки;
3. Потенциометр, позволяющий выбирать нужный режим;
4. Регулятор уровня асимметрии;
5. Регулятор снижения напряжения;
6. Потенциометр, позволяющий регулировать временную уставку срабатывания.

Далеко не все модели предоставляют весь комплекс настроек по вышеприведенным параметрам. Они зависят от назначения конкретного реле и сферы применения.

Рис. 2. Принципиальная схема работы

В нормальном режиме к цепи питания от источника ЭДС E1 (рисунок 2) подается напряжение к потребителю, будь то двигатель, станок или другое оборудование. Реле контроля фаз R подключается в отпайку через соответствующие клеммы, обозначенные на схеме, как L1, L2, L3 и нулевым проводом N. Внутри устройства собрана логическая схема на транзисторах, которая посылает сигнал с выходных контактов на разрыв катушки пускателя P для отключения. При необходимости сигнал отключения можно настроить как для обесточивания потребителя, так и отключения внешней электрической сети.

В случае аварийной ситуации – пропадания одной из фаз, короткого замыкания, резкого увеличения токов, изменяется гармоническая составляющая электрических параметров сети. На что реагирует устройство защиты и посылает по цепям питания через клеммы 24 и 21 на катушку контактора соответствующий сигнал на отключение.

После срабатывания силовых контактов в практике электроснабжения потребителей может произойти естественное восстановление параметров питающей сети, при которой произойдет выравнивание фаз. При этом реле возвратит контакты во включенное положение, за счет чего реализуется система АПВ и на обмотки двигателя или другого потребителя возобновится подача напряжения.

За счет кнопок «Пуск» и «Стоп» можно осуществлять ручное управление питанием электрического прибора.

Назначение и функции

Данная технология применяется в сети трехфазных нагрузок. Наиболее востребована для защиты электродвигателя синхронного или асинхронного, трехфазных станков высокой точности, технологичной электроники, насосов. Заметьте, что неправильное чередование фаз приведет к низкой эффективности его работы, перегреву и снижению уровня изоляции, что может привести к пробою.

Применяется для следующих целей:

• Для коммутации преобразовательного оборудования, которому важно соблюдение последовательности фаз: источников питания, выпрямителей, инверторов и генераторов;
• Для систем АВР (введения в работу резервных источников питания) или подключения системы аварийного освещения;
• Для специального оборудования – станков, крановых установок, мощность которых составляет не более 100 кВт;
• Для электроприводов трехфазных двигателей, имеющих мощность не более 75 кВт.

Для коммутации однофазной нагрузки данное устройство не используется.

В целом реле контроля фаз применяется для различного промышленного и бытового оборудования и является обязательным предохранителем для тех схем управления, в которых требуется постоянный мониторинг величины напряжения и других параметров внешних линий.

В трехфазных сетях осуществляет контроль:

• уровня напряжения, реализуемая, в преимущественном большинстве, для оборудования такого класса в случаях, когда его величина выходит за установленные пределы;
• чередования фаз – выполнит коммутацию в случае аварийного слипания фаз или при их неверном расположении относительно питающих вводов оборудования;
• пропадания фазы – производит отключение потребителя в случае обрыва фазы и последующего отсутствия напряжения;
• перекоса фаз – производит коммутацию в случае изменения фазного или линейного напряжения по отношению к номинальному значению.

Преимущества реле контроля фаз

В сравнении с другими устройствами аварийных отключений данные электронные реле отличаются рядом весомых преимуществ:

• в сравнении с реле контроля напряжения не зависит от влияния ЭДС питающей сети, так как его работа отстраивается от тока;
• позволяет определять аномальные скачки не только в трехфазной сети питания, но и со стороны нагрузки, что позволяет расширить спектр защищаемых компонентов;
• в отличии от реле, работающих на изменение тока в электродвигателях, данное оборудование позволяет фиксировать еще и параметр напряжения, обеспечивая контроль по нескольким параметрам;
• способно определить дисбаланс уровней питающих напряжений из-за неравномерности загрузки отдельных линий, что чревато перегревом двигателя и снижением параметров изоляции;
• не требует формирования дополнительной трансформации со стороны рабочего напряжения.

В отличии от реле, работающих только по напряжению обеспечивает действующую защиту от регенерированного напряжения, вырабатываемого обратными ЭДС. В случае, когда одно из фазных напряжений пропадает, двигатель продолжает набирать достаточный уровень энергии с остающихся двух. При этом в обесточенной фазе будет генерироваться ЭДС от вращения ротора, который продолжает крутиться от двух фаз в аварийном режиме.

Из-за того, что контакторы электродвигателей не размыкаются от реле при такой работе, возникает риск повреждения электрической машины с ее дальнейшей поломкой. Реле контроля, в свою очередь, способно обнаружить смещение фазового угла, за счет чего обеспечивается полноценная защита.

Такая функция особенно актуальна, когда рабочий режим двигателя, в случае его реверсивного вращения, способен повредить вращаемый элемент или травмировать работника. Как правило, такая ситуация возникает при внесении изменений во время обесточивания электрической машины, смене фазных нагрузок, порядка чередования фаз и прочих.

Технические характеристики

Среди технических параметров, реализуемых реле контроля фаз необходимо выделить:

• питающее напряжение;
• диапазон контроля перенапряжения;
• диапазон снижения уровня напряжения;
• границы временной задержки для включения после скачка напряжения;
• границы временной задержки для включения после падения напряжения;
• время, расходуемое на отключение в случае пропадания фазы;
• номинальный ток на контактах электромагнитного реле;
• количество контактов для совершения коммутационных опраций;
• мощность устройства;
• климатическое исполнение;
• механическая и электрическая износоустойчивость.

Схема подключения определяет порядок чередования фаз, поэтому нормальное питание нагрузки возможно при условии их правильного соблюдения на этапе монтажа и настройки. При этом существует возможность регулировки задержки коммутации для различных режимов работы устройства. Таким образом, для двигателей, в момент пуска можно отстроить время задержки срабатывания от 1 до 3 сек, для выдержки пусковых токов.

То же относиться к возможности отстройки аварийного срабатывания в случае перегрузки фаз, где время до коммутации можно регулировать от 5 до 10 сек.

Обзор популярных реле контроля фаз

• Реле РНПП-311 украинского производства является одним из наиболее популярных и подходящих для сетей постсоветского пространства. Аббревиатура расшифровывается как реле напряжения, перекоса и последовательности фаз. Современные модификации, в дополнение к стандартным параметрам способны отслеживать еще и частоту напряжения.
• OMRON K8AB данная модель осуществляет контроль не только за снижением, но и за превышением уровня напряжения, выполняя тем самым функции ограничителя или разрядника, причем, куда более эффективно. Имеет ряд модификаций, отличающихся регулировками порогов срабатывания и техническими параметрами.
• Carlo Gavazzi DPC01 отличается двумя реле на выходных клеммах устройства. Имеет несколько точек регулировки различных параметров, и переключатель режимов. Предоставляет 7 возможных функций по выставлению задержек, интервалов или цикличных функций.
• Реле ЕЛ-11 отечественного производства контролирует параметры электрической сети, может применяться как в закрытых отапливаемых, так и в не отапливаемых помещениях. Устанавливается в любом положении, но требует защиты от прямого попадания на них солнечных лучей и атмосферной влаги.

Типичные схемы подключения

В большинстве случаев, на корпусе каждого устройства производителем устанавливаются все необходимые данные о способе подключения конкретного реле. Для примера заберем несколько схем известных производителей:

Схема подключения РКФ РНПП-311

На схеме показано подключение клеммного ряда к соответствующим фазам линии L1, L2, L3 и нейтрале N. На выходе возможно получить две цепи управления «Выход 1» и «Выход 2», отличающиеся по уровням напряжений.

Схема подключения реле OMRON

Питание осуществляется по вводным каналам L1, L2, L3 и через нейтраль N. На выходе получается два варианта трехфазная трехпроводная система и трехфазная четырехпроводная, для работы с соответствующим коммутатором.

Схема подключения РКФ Carlo Gavazzi

В отличии от предыдущих вариантов клеммы вводов L1, L2, L3 запитываются через предохранители. Блок регулировки параметров позволяет отстраивать соответствующий режим работы и пределы отключения по ним. Два выхода с возможностью ручной коммутации посылают управленческие сигналы на переключение тех или иных устройств.

Последние две схемы демонстрируют работу вторичных цепей отключения нагрузки с соответствующей временной задержкой по этим клеммам. Как видите, все схемы подключения имеют идентичные компоненты, предназначенные для отслеживания всех параметров сети, способных сигнализировать сбой в электроснабжении трехфазных потребителей.

Источник