Relejna tehnologija zaštite od gubitka faze: principi, primjena i razvojni trendovi

Kao temeljna komponenta sustava upravljanja električnom energijom, relej ima nezamjenjivu ulogu u području zaštite električne energije. Među njima, zaštita od gubitka faze važna je funkcija releja, koja je izravno povezana sa sigurnim radom motora i druge električne opreme. Ovaj će članak sveobuhvatno analizirati načelo rada, tipične scenarije primjene, tehničke poteškoće i najnovije razvojne trendove zaštite releja od gubitka faze kako bi se čitateljima pomoglo da dublje razumiju važnost ove ključne tehnologije u modernoj industriji.

Osnovni principi i važnost zaštite od gubitka faze

Definicija gubitka faze

Gubitak faze odnosi se na gubitak ili odspajanje bilo koje faze u trofaznom napajanju ili prekid kruga u jednoj fazi namota motora, kontaktora, osigurača, prekidača, terminala ili druge veze, što rezultira asimetričnim radom trofaznog kruga. Uobičajeni uzroci uključuju:

• Pregorio jednofazni osigurač;
• Kontakt jednofaznog kontaktora nije zatvoren ili je spaljen;
• Kvar jednofaznog prekidača;
• Odspajanje jednofaznog kabela ili terminala;
• Otvoreni krug namota jednofaznog motora;
• Jednofazno uzemljenje ili odspajanje na strani mreže.

Opasnosti od kvarova zbog gubitka faze

Gubitak faze odnosi se na pojavu u kojoj nedostaje bilo koja faza napajanja u trofaznom elektroenergetskom sustavu. To je jedan od glavnih uzroka izgaranja trofaznih asinkronih motora. Kada trofazni motor izgubi fazu tijekom rada, generira se strujna komponenta negativnog slijeda, uzrokujući neuravnoteženost trofazne struje ili prekomjernu struju, što zauzvrat uzrokuje trenutačno izgaranje namota motora. Prema statistikama, oko 40% kvarova motora povezano je s gubitkom faze napajanja.

Osnovni principi relejne zaštite od gubitka faze

Detekcija struje i detekcija napona

Zaštita od gubitka faze obično utvrđuje kvarove sljedećim metodama:

• Vrsta detekcije struje: prati je li trofazna struja simetrična. Nakon gubitka faze, struja u jednoj fazi je nula ili značajno smanjena, dok struja u druge dvije faze raste.
• Vrsta detekcije napona: prati je li trofazni napon simetričan. Nakon gubitka faze, napon u jednoj fazi se smanjuje ili nestaje, a neutralna točka se pomiče.
• Vrsta detekcije negativne sekvence komponente: izdvaja struju negativne sekvence ili napon negativne sekvence kroz algoritme, odlikuje se visokom osjetljivošću i prikladnošću za elektroničke zaštitnike.
• Tip detekcije diferencijalnog pomaka: koristi razliku u savijanju bimetalnih traka pod utjecajem topline kako bi gurnuo diferencijalni mehanizam da radi, uglavnom se koristi u toplinskim relejima sa zaštitom od ispada faze.

Razlike između spojeva zvijezda i trokut

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 raditi na vrijeme, pa se moraju koristiti posebni releji za zaštitu od ispada faze.

Mehanizam zaštite od kvara diferencijalne faze

Toplinski releji sa zaštitom od ispada faze koriste diferencijalni mehanizam koji se sastoji od gornje vodeće ploče, donje vodeće ploče i poluge. Kada se faza odvoji, bimetalna traka te faze se hladi i ponovno postavlja, gurajući gornju ploču za vođenje da se pomakne udesno, dok se bimetalne trake za druge dvije faze nastavljaju savijati pod toplinom, gurajući donju ploču za vođenje da se pomiče ulijevo, čime se pokreće zaštitno djelovanje kroz diferencijalno djelovanje.

Sheme tehničke izvedbe za zaštitu od gubitka faze

Termalni relej za zaštitu od gubitka faze

Obični toplinski releji guraju aktuator kroz savijanje bimetalnih traka pod toplinom, ali njihov zaštitni učinak na trokut spojene motore je ograničen.

Diferencijalni toplinski releji rješavaju ovaj problem posebnim konstrukcijskim dizajnom. Kada dođe do gubitka faze, bimetalna traka na strani gubitka faze se hladi i resetira, dok se druge dvije faze nastavljaju savijati pod toplinom, aktivirajući zaštitu kroz diferencijalno djelovanje.

Zaštita od gubitka faze praćenja napona

Koriste se tri niskonaponska releja s podesivim ispadnim naponom; zavojnice su im spojene u zvijezdu, a zajednički čvor spojen je na neutralni vod.

Nedostatak je nedovoljna osjetljivost. Kada motor izgubi fazu, još uvijek se može održavati relativno visok napon, što rezultira zakašnjelom zaštitom.

Elektronički sveobuhvatni zaštitni relej

Integrira mikroprocesor i naprednu senzorsku tehnologiju, može istovremeno pratiti više parametara kao što su struja i napon, te ostvaruje sveobuhvatnu zaštitu.

Tehnologija čvrstog releja (SSR).

Solid-state releji (SSR) koriste poluvodičke uređaje za ostvarivanje beskontaktnog prebacivanja i imaju prednosti brzog odziva, dugog vijeka trajanja, bez električnog luka i visoke frekvencije prebacivanja. Sami se uglavnom koriste za uključivanje i isključivanje, a ne za otkrivanje gubitka faze. U visokonaponskim istosmjernim ili visokofrekventnim izmjeničnim primjenama, poluvodički releji mogu se koristiti kao elementi za brzo isključivanje u kombinaciji s elektroničkim modulima za otkrivanje.

U visokonaponskim sustavima novih energetskih vozila, visokonaponski releji i poluprovodnički prekidači koriste se za prebacivanje krugova upravljanja baterijom, predpunjenja, punjenja i upravljanja motorom. Treba napomenuti da ne postoji tradicionalni "gubitak faze" u visokonaponskim istosmjernim sustavima, ali kvarovi u fazi se ipak mogu pojaviti u trofaznim pogonskim motorima i inverterskim izlazima, što zahtijeva posebne dijagnostičke i zaštitne strategije.

FH31L 80A relej za zatvaranje s opcijama s jednom ili dvostrukom zavojnicom Ovaj relej za zatvaranje od 80 A podržava konfiguracije s jednom i dvostrukom zavojnicom na istom tlocrtu, što ga čini fleksibilnim izborom za pametna brojila koja trebaju usklađenost s UC2 i nisku snagu u stanju pripravnosti. Pogledajte proizvod →

Izazovi i rješenja u praktičnim primjenama

Poteškoće sa zaštitom za motore spojene na trokut

Rješenja uključuju korištenje namjenskih zaštitnih releja za ispad faze, sveobuhvatne zaštite motora ili projektiranje pomoćnih zaštitnih krugova.

Neusklađenost napona ispadanja kontaktora

Raspon ispadanja napona običnih kontaktora je između 0,2 Us i 0,7 Us, što može uzrokovati kvar zaštite od gubitka faze.

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

Rizik od kvara releja

Preventivne mjere uključuju odabir proizvoda pouzdane kvalitete, redovito testiranje i održavanje, redundantni dizajn i korištenje inteligentnih releja s funkcijama samodijagnostike.

Greške zbog gubitka faze u fotonaponskim sustavima

Releji se mogu koristiti za isključivanje fotonaponskog sustava iz mreže kada dođe do kvara na mreži, čime se postiže brza zaštita.

Vodič za odabir releja za zaštitu od gubitka faze

Odabir prema vrsti opterećenja

Otporna opterećenja, induktivna opterećenja i kapacitivna opterećenja imaju različite zahtjeve za karakteristike releja.

Odgovarajuće vrijednosti napona i struje

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

Razmatranja prilagodljivosti okolišu

Čimbenici okoline kao što su visoka temperatura, visoka vlažnost i vibracije 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.

W15-1 16A 20A relej snage W151 je relej snage s jednim normalno otvorenim (1 Form A) kontaktom, dizajniranim za pouzdano prebacivanje u aplikacijama industrijske kontrole i upravljanja energijom. Pogledajte proizvod →

Visokonaponski sustavi novih energetskih vozila

Zaštita strujnog kruga za upravljanje baterijama, kontrolu motora, sustave punjenja i druge veze.

FH21L 90A relej za zaključavanje Sukladan TUV FH21L je 90A električni zaporni relej s visokom sposobnošću prebacivanja i usklađenošću s RoHS. Pogledajte proizvod →

Fotonaponski sustavi za proizvodnju električne energije

Prijave kao što su zaštita pretvarača, prespajanje mrežnih priključaka i upravljanje skladištenjem energije.

W12 30A 40A relej snage Fanhar W12 je kompaktni energetski relej od 40 A s probojnim naponom od 4 KV, UL/TUV/CQC certifikatima i dizajnom za montiranje na PCB, što ga čini idealnim za punjenje električnih vozila, fotonaponske sustave i industrijske upravljačke aplikacije Pogledajte proizvod →

Inteligentna distribucija energije u zgradi

Praćenje snage važnih potrošača kao što su dizala i klima uređaji.

FH32 1A 2A signalni relej FH32 relejna linija ima UL, TUV i CQC certifikate, odražavajući usklađenost s glavnim međunarodnim standardima sigurnosti i kvalitete. Sam Fanhar radi prema ISO9001, ISO14001 i ISO45001 sustavima upravljanja, a njegovi proizvodi u potpunosti su u skladu s EU RoHS i REACH direktivama Pogledajte proizvod →