Защита минимального напряжения ЗМН: принцип работы
Защита минимального напряжения обеспечивает безопасную работу важных узлов, наиболее ответственных механизмов в электрических сетях, на производствах, когда происходит кратковременное исчезновение напряжения в сети. Подает сигнал, отключает группу или секции присоединений схем, электроприборов, двигателей, трансформаторов при понижении напряжения ниже допустимого значения (уставки).
Назначение
ЗМН (защита минимального напряжения) используется совместно с защитами, которые осуществляют контроль сети. Эксплуатируется вкупе с устройством автоматического включения резерва (АВР). ЗМН выполняет отключение или подает соответствующий сигнал пользователю (системе) при возникновении аварий в сети потребителей, в следствии:
- Короткого замыкания, когда происходят значительные потери электроэнергии. Возникают большие токи, напряжение резко падает.
- Перегрузки сети. (Мощности источников электропитания не хватает или один из них вышел из строя).
Такое действие обеспечивает безопасность важных механизмов во время самозапуска, когда пусковые токи вызывают снижение напряжения. Автоматика отключает работу менее важных механизмов.
Схема ЗМН
Система ЗМН, как правило, выполняется при помощи электромагнитных или электронных реле напряжения. Это своеобразный реагирующий орган в цепи.
Релейные контакты соединяют последовательно, чтобы предотвратить сбой при перегорании предохранителей в электрических цепях. На контакты реле подается фаза через вспомогательный контакт от секционного трансформатора или электрической сети.
Дополнительно в состав змн входят реле:
- Времени, обеспечивающее последовательность работы в электрической схеме.
- Промежуточное, коммутирующее управляющие сигналы.
- Указательное, которое сигнализирует о срабатывании защиты.
- Минимального напряжения.
Также система защиты на производстве включает линейные контакторы или электромагнитные пускатели.
При понижении показателей до значения 50 процентов от номинального, замыкатель отключается, размыкает, шунтирующий кнопку пуск, контакт, предотвращает самозапуск двигателя, машины.
При такой системе запуск механизмов происходит после нажатия на кнопку, которая замкнет схему.
ЗМН могут работать автономно или совместно с токовыми защитами.
Принцип работы ЗМН
Защита от минимального напряжения (ЗМН) имеет идентичный принцип работы во всех сферах защиты по напряжению. Для понимания, функциональность ЗМН можно объяснить на примере электрических двигателей.
Механизмы останавливаются при возникновении КЗ (короткое замыкание). После его ликвидации происходит самозапуск двигателей, подключенных к секциям или шинам. У каждой группы свое входное питание от трансформатора, либо иного источника. Пусковые токи в несколько раз превышают номинальные значения, во время запуска происходит «просадка» напряжения на секциях.
Защита ЗМН отключает незначительных потребителей участка сети — это электродвигатели не влияющие на процесс, их простой не вызовет сбой в производстве. Следовательно, уменьшается суммарный пусковой ток, напряжение в сети не имеет критичной просадки, его хватает на самозапуск главных двигателей или узлов.
Секционный (групповой) самозапуск электрических двигателей начинается после возобновления подачи питания.
Автоматическая частотная разгрузка (АЧР/ЧАПВ)
Широко применяется в современных проектах в целях экономии средств на отдельный терминал АЧР (это допускается не всегда). Имеет несколько уставок АЧР и несколько очередей отключения нагрузки, чем достигается гибкое дозированное отключение потребителей для восстановления баланса активной мощности в энергосистеме.
АЧР — это противоаварийная автоматика последнего рубежа, когда все остальные меры воздействия (АЛАР, форсировка возбуждения генераторов и т,д.) не принесли нужного результата. В общем, это даже не релейная защита, а гораздо круче и важнее.
Почему эту функцию интегрируют в терминал защиты и автоматики ТН? Просто удобно измерять частоту напряжения, а не тока, причем делать это нужно в месте подключения нагрузки. Вот и получается «напряжение шин», а его измеряет именно блок ТН.
При восстановлении частоты обычно запускается алгоритм частотного АПВ, когда потребители очередями вводятся в работу.
Вот такие они, одновременно простые и сложные, защиты и автоматика трансформатора напряжения 6(10) кВ.
В следующий раз рассмотрим РЗА батареи статических конденсаторов (БСК/УКРМ).
На рисунке
Терминал защиты и автоматики ТН 6(10) кВ типа Алтей-БЗП.
Разработчик ООО «НПП Микропроцессорные технологии», www.i-mt.net
Алтей-БЗП содержит все перечисленные в статье защиты
Параметры, за которыми следует следить при самозапуске ЭД
В ходе протекания процесса самозапуска электродвигателей следует особое внимание уделять параметрам основного и вспомогательного оборудования схемы:
- уменьшение расхода воды в корпусе котла;
- снижение уровня воды в барабане котла;
- снижение разрежения в топке котла;
- снижение давления на всасывающей и напорной стороне питательных насосов;
- уменьшение расхода циркуляционной воды в конденсаторах турбины;
- падение давлений масла в системе смазки генератора и агрегата питательного насоса;
- снижение производительности питателей пыли;
- повышение давления в обратной магистрали сетевой воды теплофикационного блока.
Из всех технологических защит, главную роль играют те, которые действуют на отключение блока с выдержками меньшими, чем время самозапуска механизмов собственных нужд
Необходимо обращать внимание на отдельные технологические системы, глубокое снижение параметров в которых может привести к отключению основного оборудования (система регулирования турбин) или к расстройству основных функций системы (система уплотнений вала ротора с отдельно стоящими насосами уплотнений)
К электрическим защитам, которые должны рассматриваться в первую очередь, при протекании процесса самозапуска, следует отнести те, которые отстраиваются от пусковых токов отдельных агрегатов или от режимов группового самозапуска. К таким защитам относятся токовые отсечки, защиты от перегрузки, максимальные токовые защиты, уставки АВР вводов питания с пуском по напряжению. Отдельно необходимо контролировать изменение напряжения и тока на рабочих и резервных вводах до и после процесса самозапуска, пусковые токи ответственных механизмов. Уровень начального напряжения при самозапуске определяется расчетно-экспериментальным путем, подробнее об этом в статье про расчет самозапуска.
Правильный выбор уставок технологических защит и их согласование с электрическими защитами позволит предотвратить отключение оборудование и оставить нагрузку блока неизменной после самозапуска электродвигателей.
Онлайн журнал электрика
Защита малого напряжения исключает возможность самозапуска электродвигателя либо работы его при резко пониженном напряжении сети. Эту защиту именуют время от времени нулевой.
У движков неизменного тока параллельного возбуждения и асинхронных движков при понижении напряжения миниатюризируется магнитный поток и пропорциональный ему крутящий момент, что приводит к перегрузке мотора и его перегреву. Это уменьшает срок службы мотора и может быть предпосылкой выхода его из строя. Не считая того, при работе с пониженным напряжением движок, потребляя увеличенный ток, наращивает падение напряжения в сети и усугубляет работу других потребителей.
Самозапуск (самопроизвольный пуск, происходящий при восстановлении напряжения после его исчезновения либо при включении общего рубильника станка магистрали и т. д.) для движков большинства устройств промышленных компаний недопустим по условиям безопасности обслуживающего персонала, из-за угрозы поломки механизма, вследствие вероятного брака продукции и по ряду других обстоятельств. Потому при значимом понижении напряжения в сети либо его исчезновении движки, обычно, должны автоматом отключаться специальной защитой малого напряжения.
Защита малого напряжения (нулевая защита) в схемах контакторно-релейного управления движками осуществляется линейными контакторами, электрическими пускателями либо особыми реле малого напряжения.
К примеру, в схемах дистанционного управления с клавишами «пуск» и «стоп» при питании цепей управления и основных цепей от общего источника защиту малого напряжения делает электрический пускатель. В схемах управления крановыми движками — линейный контактор.
Напряжение отпускания пускателей и контакторов составляет около 40 — 50% от номинального напряжения катушки, потому при значимом понижении либо полном исчезновении напряжения в сети пускатель либо контактор выпадает, отключая главными контактами движок от сети.
Сразу размыкается его контакт, шунтирующий кнопку подачи команды «пуск», что исключает возможность самопроизвольного срабатывания магнитного пускателя и включение мотора после восстановления напряжения. Повторный запуск мотора в данном случае вероятен только после повторного нажатия на кнопку «пуск», т. е. только по команде рабочего, обслуживающего механизм.
В схеме автоматического управления, где пускатели движков врубаются не клавишами, а разными элементами автоматики, работающими без роли оператора, защита малого напряжения производится особым реле малого напряжения. При понижении либо исчезновении напряжения реле малого напряжения отключается, разрывает цепи и тем самым выключает все аппараты схемы управления.
Если подача команд осуществляется командоконтроллером либо ключом управления с фиксированными положениями ручки, защита малого напряжения также осуществляется особым реле, обмотка которого врубается через размыкающий контакт командоконтроллера, замкнутый только при положении ручки на нуле и разомкнутый во всех других положениях. Контакты всех видов защит, действующих на полное отключение установки, врубаются поочередно в цепь обмотки реле малого напряжения.
Защита малого напряжения может быть выполнена автоматическими выключателями (автоматами) с расцепителем малого напряжения, разрешающим включение автомата при напряжении сети не ниже 80 % от номинального и автоматом отключающим включенный автомат при исчезновении напряжения либо понижении его до 50% от номинального.
Расцепитель малого напряжения может быть применен для дистанционного отключения автомата, зачем в цепь его обмотки нужно включить размыкающий контакт кнопки либо другого аппарата. Некие автоматы изготовляются со специальной обмоткой отключения, выключающей автомат при включении ее под напряжение.
Школа для электрика
Что собой представляет УЗМ
УЗМ – реле напряжения, обеспечивающее мгновенное отключение электрического контура при превышении нагрузок. Определяющим фактором выступает напряжение: если оно отклоняется от заданных параметров в большую или меньшую сторону, реле прерывает контакты и обесточивает сеть. Выпускают модели для однофазной и трехфазной сети.
Чем именно вызваны скачки показателей, значения не имеет. Подключение слишком большого количества потребителей в 1 розетку, включение слишком мощных аппаратов, скачки, связанные с неполадками на электростанции или в распределительном узле – в любом случае УЗМ отключает ток. При этом подключенное на момент скачка оборудование не выходит из строя.
УЗМ – элемент пожарной системы безопасности. При перепадах напряжения ток нередко пробивает изоляцию. А это прямая угроза возгорания. Отключение предупреждает возгорание и препятствует распространению пожара.
У вас стоит УЗМ?
Да
22.61%
Нет
60.07%
Собираюсь поставить
17.31%
Проголосовало: 283
Конструкция
Устройство защиты многофункциональное представляет собой пластовой корпус с гнездами для подключения нуля, фазы и заземления. Чтобы регулировать показатель максимального и минимального напряжения, а также время выдержки, используют верньеры, расположенные в средней части аппарата. Здесь установлены индикаторы, указывающие на включение силового реле и сигнализирующие о падении показателей.
Ниже на панели есть индикаторы, информирующие о наличии линейного напряжения на клеммах.
Выпускают модели, в которых есть дополнительные клеммы для подключения дистанционного управления.
Вся электронная часть УЗМ располагается на плате: реле, силовые шины, токовый шунт, другие электронные компоненты. Плата выполняется из прочного материала и достаточно надежна.
Принцип работы
В штатном режиме устройство отслеживает питающее сетевое напряжение. Если возникают высоковольтные нагрузки, защита, встроенная в УЗМ, шунтирует скачки до приемлемой величины. При таком режиме работы на пенале светятся желтый и зеленый индикаторы.
Пока напряжение изменяется в пределах допустимого, а нагрузка подключена, индикация не изменяется. Ускорить подключение нагрузки можно, нажав на кнопку «ВЛК/ВЫКЛ».
Если величина оказывается слишком низкой, но длится провал менее 0,5 с или другого установленного временного промежутка, прибор не отключает питание. Но когда оно становится нормальным, УЗМ сначала выдерживает период готовности – 5 с, в течение которых индикация отсутствует. Через 5 с все придет в норму.
При резком превышении допустимого значения спустя 0,5 с реле отключает питание. Если спустя какое-то время напряжение в сети восстановлено, через 10 с после этого УЗМ включается. В этот момент вручную прибор включить нельзя – он не позволяет подать питание в контур.
Сфера применения
УЗМ выполняет следующие задачи:
- Служит импульсным реле – если обрывается ноль, УЗМ тут же отключает нагрузку. Как только ноль подключается, устройство включает нагрузку.
- Аппарат используется для ограничения пускового тока при подсоединении емкостной нагрузки. Контакты реле замыкаются только при переходе светового напряжения через ноль. Это обеспечивает отсутствие нагрузок при включении.
- Контроль напряжения – УЗМ отключает питание сети при появлении слишком высоких или низких показателей.
Плюсы и минусы УЗМ
Самостоятельно регулирует установленные данные по срабатыванию
Защищает оборудование даже при воздействии молнии
Способно работать импульсным конденсатором
Рабочий температурный диапазон —-40−+55 градусов
Компактность и простота монтажа
Срок эксплуатации 10 лет
Не заменяет УЗО и УЗИМ
Не предназначено для установки на улице
Характеристики функций защит
| Направленные/ненаправленные МТЗ | 3 ступень | 2 ступень | 1 cтупень |
| Диапазон уставок по току, IN | от 0,1 до 5,0 | от 0,25 до 40,0 | от 0,25 до 40,0 |
| Диапазон уставок по времени, с T1 | от 0,05 до 300 | от 0,05 до 300 | 0,05 до 300 |
| T2 | от 0,05 до 300 | от 0,05 до 300 | — |
| T3 | — | от 0,05 до 300 | — |
| Диапазон уставок по времени цепи ускорения, с | — | от 0,1 до 1,5 | — |
| Коэффициент возврата (типовой) | 0,96 | ||
| ТЗНП | |||
| Диапазон уставок по току, IN | от 0,05 до 10,0 | ||
| Диапазон уставок по первичному току, А (тип ТТНП – ТЗЛ) при In=1 (0,2 )А | от 1,5 (0,3) до 300,0 (60,0) | ||
| Диапазон уставок по времени, с T1 | от 0,05 до 300 | ||
| T2 | от 0,05 до 300 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | 0,96 | ||
| Орган направления мощности | |||
| Уставка угла максимальной чувствительности, град. | 0 … 360 (шаг 1) | ||
| Зона срабатывания, град. | 170 | ||
| Погрешность зоны срабатывания, град. | 5 | ||
| Минимальная чувствительность по току, IN | 0,06 | ||
| Минимальная чувствительность по напряжению, UN | 0,05 | ||
| Длительность элемента «памяти», с | 2,5 | ||
| Минимальная токовая защита | |||
| Диапазон уставок по току, IN | от 0,1 до 4,0 | ||
| Диапазон уставок по времени, с T1 | от 0,05 до 300 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | |||
| Токовая защита обратной последовательности I2 (ТЗОП) | |||
| Диапазон уставок по току обратной последовательности, IN | от 0,03 до 2,5 | ||
| Диапазон уставок по времени, с | от 0,06 до 300 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | 0,9 | ||
| Защита обрыва фаз по току небаланса I? (ЗОФ) | |||
| Диапазон уставок по току несимметрии, % от тока фазы | от 10 до 100 | ||
| Диапазон уставок по времени, с | от 1,0 до 300 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | 0,8 | ||
| Пятиступенчатая ненаправленная МТЗ (для ТОР-АРТ) | |||
| Диапазон уставок по току, IN | от 0,25 до 40,0 | ||
| Диапазон уставок по времени, мин | от 0,5 до 900 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | 0,95 | ||
| Двух/трехфазная ненаправленная МТЗ (для ТОР-СТЗ) | |||
| Диапазон уставок по току, IN | от 0,1 до 20,0 | ||
| Диапазон уставок по времени, с | от 0,05 до 300 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | 0,97 | ||
| Защита максимального напряжения | |||
| Диапазон уставок по напряжению, В | от 50 до 150 | ||
| Диапазон уставок по времени, с | от 0,05 до 300,0 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | >0,94 | ||
| Защита минимального напряжения (ЗМН) | |||
| Диапазон уставок по напряжению, В | от 10 до 100 | ||
| Диапазон уставок по времени, с | от 0,05 до 300 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | |||
| Защита по напряжению нулевой последовательности | |||
| Диапазон уставок по напряжению, В | от 1,0 до 100 | ||
| Диапазон уставок по времени, с | от 0,05 до 300 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | >0,94 | ||
| Защита по напряжению обратной последовательности (U2) | |||
| Диапазон уставок по напряжению, В | от 5 до 25 | ||
| Диапазон уставок по времени, с | от 0,06 до 300 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | >0,93 | ||
| УРОВ | |||
| Диапазон уставок по току срабатывания, IN | от 0,05 до 0,5 | ||
| Диапазон уставок по времени, с | от 0,1 до 1,0 | ||
| Время возврата, не более, мс | 55 | ||
| Погрешность по току, % | ±10 | ||
| Защита от перегрузки двигателя («псевдотепловая» модель) | |||
| Диапазон уставок по номинальному току двигателя, IN. | от 0,2 до 4,0 | ||
| Безопасное время заклинивания ротора, с | от 2 до 120,0 | ||
| Коэффициент тепловой защиты, % | от 20 до 100 | ||
| Уровень предупредительной сигнализации, % от уровня отключения | от 50 до 100 | ||
| Уровень запрета включения двигателя, % от уровня отключения | от 20 до 80 | ||
| Коэффициент охлаждения | от 1 до 64 | ||
| Погрешность по времени срабатывания, % | ±5, но не менее 0,5 с | ||
| Защита от асинхронного хода (ЗАХ) | |||
| Диапазон уставок по току, IN | от 0,1 до 40,0 | ||
| Диапазон уставок по времени срабатывания, с | от 0,05 до 300 | ||
| Диапазон уставок по выдержке времени на возврат, с | от 0,05 до 20,0 | ||
| Защита пусковых режимов | |||
| Диапазон уставок по току, IN | от 0,1 до 4,0 | ||
| Диапазон уставок по времени, с T1 | от 0,05 до 100,0 | ||
| Коэффициент возврата (типовой) | 0,96 | ||
| Защиты по частоте и скорости изменения частоты | |||
| Диапазон уставок по понижению частоты (f | от 45 до 50 (шаг 0,1) | ||
| Диапазон уставок по повышению частоты (f>>, f>>>), Гц | от 50 до 55 (шаг 0,1) | ||
| Диапазон уставок функции восстановления (f>), Гц | от 49 до 50 (шаг 0,1) | ||
| Диапазон уставок скорости изменения (df/dt), Гц/с | от 0,3 до 20 (шаг 0,1) | ||
| Диапазон уставок по времени, с | от 0,1 до 300,0 | ||
| Диапазон уставок по времени df/dt, c | от 0,15 до 300,0 | ||
| Погрешность срабатывания по частоте, Гц | ± 0,02 | ||
| Дифференциальная защита с торможением, дифференциальная отсечка | |||
| Диапазон уставок по току срабатывания ДЗТ, IN | 0,3…1,2 | ||
| Диапазон уставок по току срабатывания ДО, IN | 5,0…15,0 | ||
| Диапазон уставок по току второй гармоники, % от дифф. тока | 10…30 | ||
| Диапазон уставок первой точки излома тормозной характеристики, IN | 0,0…1,0 | ||
| Диапазон уставок второй точки излома тормозной характеристики, IN | 1,0…2,0 | ||
| Диапазон уставок коэффициента наклона второго участка хар-ки, % | 10…60 | ||
| Диапазон уставок коэффициента выравнивания токов плеч | 0,4…3,0 | ||
| Время срабатывания ДЗТ, мс | 45 | ||
| Время срабатывания ДО, мс | 40 | ||
| Общие требования к защитам (погрешности срабатывания) | |||
| По току при уставках0,5 IN, % | ± 5 / ± 2,5 | ||
| По напряжению, % | ± 3 | ||
| По времени, % | ± 2, но не менее ±25 мс |
- Карта заказа
- Техническая документация
Как работает защита минимального напряжения?
Защита минимального напряжения называется групповой или секционной. Групповой она является потому, что воздействует на отключение группы присоединений, в отличие от большинства других защит. Выполняются защитные меры на секциях 0,4 кВ, 6 кВ, а также 10 кВ. Далее мы постараемся разобрать, для чего нужна и как работает данная защита.
Устройство и принцип работы
Реагирующий орган системы — реле, контролирующее минимальное напряжение. Реле подключено к секционному трансформатору напряжения. В состав защиты входит также реле времени, указательное реле, сигнализирующее о срабатывании защиты, промежуточные реле.
Назначение, которое имеет защита, реагирующая на минимальное напряжение – отключение двигателей менее ответственных механизмов для обеспечения успешного самозапуска более важных.
Чтобы понять, что это значит и для чего нужна защита, рассмотрим ее принцип действия на тепловых электростанциях. Электродвигатели механизмов каждого котлоагрегата подключены к своей секции собственных нужд станции. Каждая секция имеет рабочий ввод питания от своего трансформатора собственных нужд. Кроме этого, секции связаны между собой секционным выключателем. Нормальной считается схема, когда секции питаются от вводов трансформаторов собственных нужд, секционный выключатель при этом отключен.
Представим ситуацию, когда исчезает напряжение на вводе питания секции (например, в результате повреждения трансформатора собственных нужд). Рабочий ввод отключается, срабатывает АВР (автоматика включения резерва), включающая секционный выключатель. После чего питание секции осуществляется от другого трансформатора собственных нужд, через секционный выключатель.
Минимальное время работы АВР складывается из задержки в системе, контролирующей напряжение рабочего ввода, времени срабатывания промежуточных реле, времени отключения и включения выключателей рабочего и резервного вводов. За это время происходит торможение электродвигателей, питающихся от секции.
После подачи питания начинается групповой самозапуск электродвигателей, присоединенных к секции. При этом, в зависимости от глубины произошедшего торможения имеет место посадка (снижение) напряжения в большей или меньшей степени.
Примечание. При запуске котлоагрегата в штатном режиме, включение механизмов происходит последовательно с большими промежутками времени. Поэтому, при одновременном запуске (пусть даже не до конца заторможенных) механизмов, суммарное значение пускового тока существенно превышает номинальный ток питающего ТСН. Это может вызвать глубокую посадку напряжения на секции.
Защита, реагирующая на минимальное напряжение, имеет две ступени. Срабатывание первой ступени происходит, если снижение достигает отметки 0,7*Uн с выдержкой времени 0,5 с. Вторая ступень имеет уставку 0,5*Uн и время срабатывания до 9 с. Если за время бестоковой паузы произошло минимальное торможение механизмов и напряжение не достигло 70% номинального, самозапуск всех электродвигателей секции проходит успешно, котел продолжает работать.
Если напряжение снижается до 70% и ниже, на время 0,5 секунд, защитная аппаратура запускает первую ступень. Отключаются наименее важные для работы котла механизмы. Это делается для предотвращения дальнейшего снижения напряжения, чтобы дать возможность запуститься ответственным механизмам.
Вывод. Принцип работы первой ступени защиты минимального напряжения служит с целью удержать котлоагрегат в работе путем отключения механизмов, имеющих второстепенное значение.
Вывод. Принцип работы второй ступени защиты преследует цель вывести котел в режим безопасного гашения и останова.
Заключение
Из сказанного следует, что принцип работы защиты, реагирующей на минимальное напряжение, тесно связан с функционированием технологического оборудования, к которому она привязана. Защитная аппаратура находится на подстанции, осуществляющей питание электроустановок технологического оборудования. Таким образом, окончательно разобраться, для чего нужна защита, можно только получив хотя бы минимальное представление о том, как работает весь технологический комплекс.
Напоследок рекомендуем просмотреть полезно видео, в котором предоставлен обзор защитных аппаратов, которые применяются на сегодняшний день:
Вот мы и рассмотрели назначение и принцип работы защиты минимального напряжения. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!
Рекомендуем также прочитать:
