Technológia ochrany pred stratou fázy relé: princíp, aplikácia a trend vývoja

Základný princíp a význam ochrany proti výpadku fázy

Nebezpečenstvo porúch straty fázy

Strata fázy sa týka javu, že v trojfázovom napájacom systéme chýba jedna fáza napájania, čo je jeden z hlavných dôvodov, ktoré vedú k horeniu trojfázových asynchrónnych motorov. Keď je trojfázový motor v prevádzke, keď chýba fáza, bude produkovať zápornú sekvenčnú zložku prúdu, čo má za následok nevyváženosť trojfázového prúdu alebo príliš veľkú, čo následne spôsobí okamžité spálenie vinutia motora. Podľa štatistík asi 40% porúch motora súvisí so stratou fázy napájania.

Základný princíp ochrany pred stratou fázy relé

Ochrana pred stratou fázy relé zisťuje, či došlo k poruche straty fázy sledovaním abnormality prúdu alebo napätia trojfázového obvodu. Pri motoroch s hviezdicovým (Y) zapojením, keďže sa prúd vo vedení rovná fázovému prúdu, obyčajné tepelné relé môžu poskytnúť účinnú ochranu; avšak pri motoroch s trojuholníkovým (Δ) zapojením, keďže fázový prúd sa nerovná prúdu vedenia, obyčajné tepelné relé nemusia byť schopné včas pôsobiť a musia sa použiť špeciálne ochranné relé pri výpadku fázy.

Diferenciálny mechanizmus ochrany proti prerušeniu fázy

Tepelné relé s ochranou proti fázovému prerušeniu využívajú diferenciálny mechanizmus, ktorý pozostáva z hornej vodiacej dosky, spodnej vodiacej dosky a páky. Keď je fáza odpojená, bimetal tejto fázy sa ochladzuje a resetuje, čím sa zatlačí horná vodiaca doska, aby sa posunula doprava, zatiaľ čo bimetal ostatných dvoch fáz sa naďalej ohýba teplom, pričom tlačí spodnú vodiacu dosku doľava, čím sa spustí ochranná akcia prostredníctvom diferenciálnej akcie.

Technická realizačná schéma ochrany pred stratou fázy

Ochrana pred stratou fázy tepelného relé

Obyčajné tepelné relé tlačí pohon cez bimetalový ohyb teplom, ale má obmedzený vplyv na ochranu motora s Δ-pripojením.

Diferenciálne tepelné relé rieši tento problém špeciálnym konštrukčným riešením. Keď dôjde k strate fázy, bimetal na strane straty fázy sa ochladí a resetuje, zatiaľ čo ostatné dve fázy sa naďalej ohýbajú teplom, čím sa spustí ochrana diferenciálnym pôsobením.

Ochrana proti strate fázy typu monitorovania napätia

používa tri nízkonapäťové relé s nastaviteľným uvoľňovacím napätím, cievky sú zapojené do hviezdy a spoločný uzol je pripojený k nulovej linke.

Nevýhodou je nedostatočná citlivosť a motor môže stále udržiavať vysoké napätie počas straty fázy, čo má za následok oneskorenú ochranu.

Elektronické komplexné ochranné relé

Integráciou mikroprocesora a pokročilej technológie snímania dokáže monitorovať viacero parametrov, ako je prúd a napätie súčasne, čím sa realizuje všestranná ochrana.

Technológia polovodičového relé (SSR).

Vhodné pre vysokonapäťové automobilové batériové systémy s výstupným výdržným napätím do 900V, vyznačuje sa rýchlou odozvou a dlhou životnosťou.

Výzvy a riešenia v praxi

Výzvy v oblasti ochrany pre motory s Δ-zapojením

Riešenia zahŕňajú použitie špecializovaných relé ochrany pri výpadku fázy, integrovaných motorových chráničov alebo návrh pomocných ochranných obvodov.

Problémy s nesúladom uvoľňovacieho napätia stýkača

Bežné spúšťacie napätia stykača sa pohybujú od 0,2 Us do 0,7 Us, čo môže viesť k poruchám ochrany proti strate fázy.

Uskutočniteľnejším riešením je prijať stratégiu ochrany založenú na súčasnej ochrane.

Riziko samovoľného zlyhania relé

Preventívne opatrenia zahŕňajú používanie spoľahlivých kvalitných produktov, pravidelné testovanie a údržbu, redundantný dizajn a používanie inteligentných relé so samodiagnostickými funkciami.

Mimofázové poruchy vo FV systémoch

Pre rýchlu ochranu možno použiť relé na odpojenie FV systému od siete v prípade poruchy siete.

Technologická inovácia ochrany pred stratou fázy relé

Inteligentný systém ochrany pred stratou fázy založený na CPLD

Obsahuje modul zberu signálu, modul logického spracovania CPLD a modul ochrany tyristorového riadenia.

Prostredníctvom algoritmu posudzovania stavu obvodu v reálnom čase, po detekcii straty fázy, okamžite zatvorte jeden SCR, aby ste ochránili relé.

Integrovaný a miniaturizovaný dizajn

ako sú malé polovodičové relé, čím sa zníži veľkosť riešenia až o 90 % a zároveň sa znížia náklady na kusovník.

Nové aplikácie materiálov

Použitie kontaktov zo zliatiny striebra, keramických izolačných materiálov atď. zlepšuje odolnosť relé voči vysokým teplotám a iskreniu.

Širokopásmová polovodičová technológia

Zavedenie zariadení z karbidu kremíka (SiC) a nitridu gália (GaN) zvýšilo prevádzkovú teplotu polovodičových relé na viac ako 200 °C a prinieslo spínaciu frekvenciu do éry MHz.

Sprievodca výberom ochrany pred stratou fázy relé

Výber podľa druhu záťaže

Odporové, indukčné alebo kapacitné záťaže vyžadujú rôzne charakteristiky relé.

Zodpovedajúce hodnoty napätia a prúdu

Uistite sa, že výkon relé je vyšší ako maximálne prevádzkové parametre systému. Zváženie environmentálnej adaptability

Voľbu relé ovplyvňujú faktory prostredia, ako je vysoká teplota, vysoká vlhkosť, vibrácie atď.

Analýza funkčných požiadaviek

Rôzne požiadavky ako základná ochrana, inteligentné monitorovanie alebo diaľkové ovládanie určujú typ produktu.

Typické aplikačné scenáre ochrany pred stratou fázy relé

Priemyselná ochrana motora

Ochrana proti strate fázy pre kľúčové zariadenia, ako sú vodné čerpadlá, ventilátory a kompresory.

Nový vysokonapäťový systém energetických vozidiel

Ochrana obvodov pre správu batérie, riadenie motora, systém nabíjania a ďalšie prepojenia.

Fotovoltaický systém výroby energie

Ochrana meniča, prepínanie siete, správa skladovania energie a ďalšie aplikácie.

Inteligentná distribúcia energie v budovách

Monitorovanie výkonu dôležitých záťaží, ako sú výťahy a klimatizácie

Trendy budúceho vývoja

Inteligentné a digitálne

Nová generácia ochranných zariadení integrujúca mikroprocesory, algoritmy digitálneho spracovania signálu a komunikačné rozhrania na dosiahnutie softvérovej definície a vzdialenej správy ochranných funkcií.

Technológia polovodičového relé

S pokrokom polovodičovej technológie sa podiel polovodičových relé vo vysokonapäťových a vysokoprúdových aplikáciách bude postupne zvyšovať.

Prediktívna údržba a integrácia internetu vecí

Inteligentné relé dokážu vopred odhaliť potenciálne nebezpečenstvo zlyhania prostredníctvom nepretržitého monitorovania parametrov stavu zariadenia a hlbokej integrácie v rámci priemyselných systémov internetu vecí.

Štandardizovaný a modulárny dizajn

Moderné ochranné relé bežne používajú zabudovanú montáž, štandardné terminály a HD LCD rozhrania na zjednodušenie procesov inštalácie a konfigurácie