Tehnika relejne zaštite od gubitka faze: princip, primjena i trend razvoja

Osnovni princip i značaj zaštite od gubitka faze

Opasnosti od grešaka s gubitkom faze

Gubitak faze odnosi se na pojavu da nedostaje bilo koja faza napajanja u trofaznom elektroenergetskom sustavu, što je jedan od glavnih razloga koji dovode do izgaranja trofaznih asinkronih motora. Kada je trofazni motor u radu kada nedostaje faza, proizvest će strujnu komponentu negativnog slijeda, što će rezultirati neravnotežom trofazne struje ili prevelikom, što zauzvrat uzrokuje trenutno sagorijevanje namota motora. Prema statistikama, oko 40% kvarova motora povezano je s gubitkom faze napajanja.

Osnovni princip relejne zaštite od gubitka faze

Relejna zaštita od gubitka faze utvrđuje je li došlo do kvara zbog gubitka faze praćenjem abnormalnosti struje ili napona u trofaznom krugu. Za motore sa spojem u zvijezdu (Y), budući da je linijska struja jednaka faznoj struji, obični toplinski releji mogu pružiti učinkovitu zaštitu; međutim, za motore s trokut (Δ) spojem, budući da fazna struja nije jednaka mrežnoj struji, obični toplinski releji možda neće moći djelovati na vrijeme, pa se moraju koristiti posebni releji za zaštitu od ispada faze.

Diferencijalni mehanizam zaštite od prekida faze

Toplinski releji sa zaštitom od prekida faze koriste diferencijalni mehanizam koji se sastoji od gornje vodeće ploče, donje vodeće ploče i poluge. Kada se faza odvoji, bimetal te faze se hladi i ponovno postavlja, gurajući gornju vodeću ploču da se pomakne udesno, dok bimetal druge dvije faze nastavlja biti savijen toplinom, gurajući donju vodeću ploču da se pomakne ulijevo, aktivirajući zaštitnu radnju kroz diferencijalno djelovanje.

Shema tehničke izvedbe zaštite od gubitka faze

Termalni relej za zaštitu od gubitka faze

Obični toplinski relej gura aktuator kroz bimetalno savijanje toplinom, ali ima ograničen učinak na zaštitu Δ-spojnog motora.

Diferencijalni toplinski relej rješava ovaj problem posebnim konstrukcijskim dizajnom. Kada dođe do gubitka faze, bimetal na strani gubitka faze se hladi i ponovno postavlja, dok se druge dvije faze nastavljaju savijati toplinom, aktivirajući zaštitu diferencijalnim djelovanjem.

Zaštita od gubitka faze tipa nadzora napona

koristi tri niskonaponska releja s podesivim naponom otpuštanja, zavojnice su spojene u zvijezdu, a zajednički čvor je spojen na nulti vod.

Nedostatak je taj što je osjetljivost nedovoljna i motor može i dalje održavati visoki napon tijekom gubitka faze, što rezultira zakašnjelom zaštitom.

Elektronički sveobuhvatni zaštitni relej

Integrirajući mikroprocesor i naprednu senzorsku tehnologiju, može pratiti više parametara kao što su struja i napon istovremeno, ostvarujući sveobuhvatnu zaštitu.

Tehnologija čvrstog releja (SSR).

Prikladan za visokonaponske sustave automobilskih baterija s izlaznim naponima otpornosti do 900 V, odlikuje se brzim odzivom i dugim vijekom trajanja.

Izazovi i rješenja u praksi

Izazovi zaštite za Δ-spojene motore

Rješenja uključuju upotrebu specijaliziranih releja za zaštitu od ispada faze, integrirane zaštite motora ili dizajn pomoćnih zaštitnih krugova.

Problemi s nepodudaranjem napona otpuštanja kontaktora

Uobičajeni naponi otpuštanja kontaktora kreću se od 0,2Us do 0,7Us, što može dovesti do kvarova zaštite od gubitka faze.

Izvedivije rješenje je usvojiti strategiju zaštite koja se temelji na trenutnoj zaštiti.

Rizik od kvara releja samih

Preventivne mjere uključuju korištenje proizvoda pouzdane kvalitete, redovito testiranje i održavanje, redundantni dizajn i korištenje inteligentnih releja sa samodijagnostičkim funkcijama.

Izvanfazni kvarovi u PV sustavima

Releji se mogu koristiti za isključivanje PV sustava iz mreže u slučaju kvara na mreži radi brze zaštite.

Tehnološka inovacija relejne zaštite od gubitka faze

Inteligentni sustav zaštite od gubitka faze temeljen na CPLD-u

Sadrži modul za prikupljanje signala, modul za logičku obradu CPLD i zaštitni modul za kontrolu tiristora.

Kroz algoritam prosuđivanja stanja strujnog kruga u stvarnom vremenu, nakon otkrivanja gubitka faze, odmah zatvorite pojedinačni SCR radi zaštite releja.

Integrirani i minijaturizirani dizajn

kao što su mali poluprovodnički releji, smanjujući veličinu rješenja do 90% uz istovremeno smanjenje troškova BOM-a.

Primjena novih materijala

Upotreba kontakata od srebrne legure, keramičkih izolacijskih materijala, itd. poboljšava otpornost releja na visoke temperature i električni luk.

Širokopojasna poluvodička tehnologija

Uvođenje uređaja od silicij-karbida (SiC) i galij-nitrida (GaN) podiglo je radnu temperaturu poluprovodničkih releja na preko 200°C i dovelo sklopnu frekvenciju u eru MHz.

Vodič za odabir relejne zaštite od gubitka faze

Odabir prema vrsti opterećenja

Otporna, induktivna ili kapacitivna opterećenja zahtijevaju različite karakteristike releja.

Odgovarajuće vrijednosti napona i struje

Osigurajte da je vrijednost releja veća od maksimalnih radnih parametara sustava. Razmatranje prilagodljivosti okolišu

Čimbenici okoline kao što su visoka temperatura, visoka vlažnost, vibracije itd. utječu na odabir releja.

Analiza funkcionalnih zahtjeva

Različiti zahtjevi poput osnovne zaštite, inteligentnog nadzora ili daljinskog upravljanja određuju vrstu proizvoda.

Tipični scenariji primjene relejne zaštite od gubitka faze

Industrijska zaštita motora

Zaštita od gubitka faze za ključnu opremu kao što su pumpe za vodu, ventilatori i kompresori.

Novi visokonaponski sustav za vozila s energijom

Zaštita strujnog kruga za upravljanje baterijom, kontrolu motora, sustav punjenja i druge veze.

Fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije

Zaštita pretvarača, prebacivanje mreže, upravljanje skladištenjem energije i druge primjene.

Inteligentna distribucija električne energije u zgradi

Praćenje snage važnih tereta kao što su dizala i klima uređaji

Trendovi budućeg razvoja

Inteligentno i digitalno

Nova generacija zaštitnih uređaja koji integriraju mikroprocesore, algoritme za digitalnu obradu signala i komunikacijska sučelja za postizanje softverske definicije i daljinskog upravljanja zaštitnim funkcijama.

Tehnologija poluprovodničkih releja

Kako tehnologija poluvodiča napreduje, udio poluprovodničkih releja u visokonaponskim i visokostrujnim aplikacijama postupno će se povećavati.

Prediktivno održavanje i integracija interneta stvari

Inteligentni releji mogu unaprijed otkriti potencijalne opasnosti od kvara kontinuiranim praćenjem parametara statusa opreme i dubokom integracijom s industrijskim IoT sustavima.

Standardizirani i modularni dizajn

Moderni zaštitni releji obično koriste ugrađenu montažu, standardne terminale i HD LCD sučelja za pojednostavljenje procesa instalacije i konfiguracije