Наладка устройств релейной защиты и электроприводов

6.1 Испытание и наладка электромагнитных реле тока и напряжения.

Реле — это аппарат, в котором при плавном или скачкообразном изменении входной величины выходная изменяется скачком. Реле тока применяются для защиты электроустановок от токов короткого замыкания и перегрузок. При увеличении тока сверх допустимого значения (тока уставки) реле замыкает свои замыкающие контакты, подавая сигнал на отключение электроустановки. Магнитная система реле тока РТ-40 состоит из П-образного сердечника 1, шихтованного из листов электротехнической стали и стального поворотного якоря 2, связанного с осью, на которой помещён подвижный контакт 5, замыкающий одни и размыкающий одновременно другие неподвижные контакты при срабатывании реле. Якорь реле удерживается в начальном положении пружиной 3, противодействующий момент которой регулируется указателем 6, за счёт чего изменяется уставка тока срабатывания реле. На одной оси с якорем расположен механический демпфер (успокоитель) 7, предотвращающий вибрацию контактов. Он изготовлен в виде полого диска с радиальными перегородками, заполненного кварцевым песком.

Реле имеет две катушки 4, которые могут включаться последовательно или параллельно. При этом пределы уставки тока срабатывания ступенчато изменяются в 2 раза. Плавное регулирование уставки тока срабатывания осуществляется путём натяжения пружины З при перемещении указателя 6. Реле тока включается в защищаемую цепь последовательно. При включёнии реле по его обмотке протекает ток I_р, защищаемой цепи, создавая на якоре электромагнитную силу:,

где К - коэффициент пропорциона

Изм.

Лист

№ докум.

Подп

Дата

Лист

49

ПП 02. ЭМ21.07.00.00.00 ТО

льности.

Если ток в цепи возрастёт до такой величины, при которой электромагнитная сила F_эпревысит усилие противодействующей пружиныF_пр, то якорь повернётся и реле сработает.

 Электромагнитное реле тока серии РТ-40: l-сердечник 2-якорь; 3-пружина; 4-катушка; 5-контакты; 6-указатель уставки; 7-демпфер.

При этом замыкающий контакт замкнётся, а размыкающий - разомк­нётся.

Минимальное значение увеличивающегося тока, при котором проис­ходит поворот якоря, называется током срабатывания реле. А наиболь­шее значение уменьшающегося тока, при котором якорь под действием пружины возвращается в исходное положение, называют током возврата реле.

Точность работы реле характеризуется погрешностью его срабатыва­ния.

Погрешностью срабатывания токового реле считают отношение (выраженное в процентах) разности между измеренной величиной тока срабатывания и уставкой по шкале к значению тока уставки:

Здесь - средняя арифметическая величина нескольких (не менее трёх) измерений тока срабатывания реле при одной и той же уставке по шкале.

Для реле тока важным параметром является коэффициент возврата, который определяется как отношение тока возврата к величине то­ка срабатывания реле:

Для реле максимального тока электромагнитной системы =0,2-0,9.

Токовые реле, как уже отмечалось, включаются в электрическую цепь последовательно и должны иметь малое значение сопротивления. Поэтому катушки реле тока выполняют из провода большого сечения и имеют ма­лое количество витков.

Реле тока серии РТ-40 выпускаются нескольких типоразмеров с пре­делами уставок на ток срабатывания от 0,05 до 200А и применяются в це­пях постоянного и переменного тока.

Реле напряжения РН-53, РН-54

Электромагнитные реле напряжения широко применяются в различ­ных устройствах релейной защиты. Реле, реагирующие на повышение на­пряжения, называют реле максимального напряжения (РН-53), а реагиру­ющие на понижение напряжения – реле минимального напряжения (РН-54).

По способу включения электромагнитные реле напряжения подразде­ляются на первичные, включаемые на полное напряжение защищаемой це­пи, и вторичные, которые подключаются к вторичным цепям измеритель­ных трансформаторов напряжения.

По способу воздействия реле напряжения подразделяются на реле прямого и косвенного действия.

Магнитная система реле напряжения серии РН-54 конструктивно вы­полнена так же, как и у реле тока серии РТ-40, т.е. она состоит из П-образного шихтованного сердечника с поворотным якорем. В реле на­пряжения отсутствует механический демпфер 7.

С целью снижения вибрации подвижной системы и потребляемой мощности обмотка реле из двух последовательно соединённых катушек подключается к контролируемой цепи переменного тока через выпрями­тельный мост (V) и добавочные резисторы R1 и R2

Схема соединения электромагнитн

Изм.

Лист

№ докум.

Подп

Дата

Лист

51

ПП 02. ЭМ21.07.00.00.00 ТО

ого реле напряжения серии РН-54

Ступенчатая регулировка напряжения производится за счет подклю­чения резисторов. Плавное регулирование уставок напряжения осуществ­ляется поворотом рычага 6 и закручиванием пружины 3.

Для реле максимального напряжения наименьшее значение увеличи­вающегося напряжения, при котором происходит поворот якоря реле и переключение контактов, называется напряжением срабатывания реле; а наибольшее значение уменьшающегося напряжения, при котором якорь возвращается в исходное состояние, называется напряжением возврата реле.

6.1. Испытание и наладка электротепловых токовых реле

Основным средством защиты электроприводов от перегрузок в настоящее время являются тепловые реле, а также автоматические выключатели с тепловыми расцепителями. Наибольшее распространение получили двухполюсные реле типа ТРН и ТРП, а также трехполюсные — РТЛ, РТТ. Последние имеют улучшенные характеристики и обеспечивают защиту от несимметричных режимов.

При 20 % перегрузке тепловое реле должно отключать электродвигатель за время не более 20 мин, а при двукратной перегрузке - примерно за 2 мин. Однако это требование часто не выполняется по той причине, что номинальный ток нагревательного элемента теплового реле не соответствует номинальному току защищаемого электродвигателя. На работу тепловых реле существенное влияние оказывает температура окружающей среды.

Основным параметром тепловых реле является время-токовая защитная характеристика, т. е. зависимость времени срабатывания от величины перегрузки.

Первая из них - для реле, находящегося в холодном состоянии (разогрев током начинается, когда реле имеет температуру, равную температуре окружающей среды), и вторая - для реле, находящегося в горячем состоянии (режим перегрузки наступает после работы реле в течение 30 - 40 мин под номинальным током). Для обеспечения надежного и своевременного отключения электродвигателя при перегрузке тепловое реле должно настраиваться на специальном стенде. При этом исключается ошибка из-за естественного разброса номинальных токов заводских нагревательных элементов.

При проверке и настройке тепловой защиты на стенде используется так называемый метод фиктивных нагрузок. Через нагревательный элемент пропускают ток пониженного напряжения, имитируя таким образом реальную нагрузку, и по секундомеру определяют время срабатывания. В процессе настройки необходимо стремиться к тому, чтобы 5...6-кратный ток отключался через 9 - 10 с, а 1,5-кратный через 150 с (при холодном состоянии нагревателя).

Для настройки тепловых реле можно использовать серийно выпускавшиеся cпециализированные стенды.

На рис. 2 показана схема такого устройства. Приспособление состоит из маломощного нагрузочного трансформатора TV2, к вторичной обмотке которого подключается нагревательный элемент теплового реле КК, а напряжение первичной обмотки плавно регулируется автотрансформатором TV1 (например ЛАТР-2). Ток нагрузки контролируется амперметром РА, включенным во вторичную цепь через трансформатор тока.

Рис. 2. Принципиальная схема установки

Изм.

Лист

№ докум.

Подп

Дата

Лист

52

ПП 02. ЭМ21.07.00.00.00 ТО

 для проверки и настройки тепловых реле

Тепловое реле проверяют следующим образом. Ручку автотрансформатора устанавливают в нулевое положение и подают напряжение, затем поворотом ручки устанавливают ток нагрузки I = 1,5Iном и секундомером контролируют время срабатывания реле (в момент погасания лампы HL). Операцию повторяют для остальных нагревательных элементов реле.

Если время срабатывания хотя бы одного из них не соответствует норме, тепловое реле следует отрегулировать. Регулировка производится специальным регулировочным винтом. При этом добиваются, чтобы при токе I = 1,5Iном время срабатывания составляло 145 - 150 с.

Отрегулированное тепловое реле следует настроить на номинальный ток двигателя и температуру окружающей среды. Это делают в том случае, когда номинальный ток нагревательного элемента отличается от номинального тока электродвигателя (на практике в основном так и бывает) и когда температура окружающего воздуха ниже номинальной (+ 40° С) более чем на 10° С. Токовую уставку реле можно регулировать в пределах 0,75 - 1,25 •номинального тока нагревателя. Настройка производится в следующей последовательности.

1. Определяют поправку (E1) реле на номинальный ток двигателя без температурной компенсации ±Е1 = (Iном- Iо)/СIо,

где Iном - номинальный ток двигателя, Iо - ток нулевой уставки реле, С — цена деления эксцентрика (С = 0,05 для открытых пускателей и С = 0,055 для защищенных).

2. Определяют поправку на температуру окружающей среды E2=(t - 30)/10,

где t — температура окружающей среды, °С.

3. Определяют суммарную поправку ±Е=(±Е1) + (-Е2).

При дробной величине Е ее следует округлить до целого в большую или меньшую сторону в зависимости от характера нагрузки.

4. На полученное значение поправки переводят эксцентрик теплового реле.

Тщательно отрегулированные тепловые реле типа ТРН и ТРП имеют защитные характеристики, мало отличающиеся от средних. Однако такие реле не обеспечивают защиту электродвигателя в случае заклинивания, а также электродвигателей, не запустившихся при обрыве фазы.

Помимо магнитных пускателей c тепловыми реле в электроприводах для нечастых пусков их и защиты электрических цепей от коротких замыканий используются автоматические выключатели. При наличии комбинированных расцепителей такие аппараты защищают электроприемники также от перегрузки. Характерные параметры автоматических выключателей:

минимальный ток срабатывания - (1,1...1,6)Iном, уставка электромагнитного расцепителя - (3 - 15)Iном, время срабатывания при токе I = 16Iном - менее 1 с.

Испытание тепловых элементов расцепителей автоматов проводят аналогично проверке тепловых реле. Испытание выполняется током 2Iном при температуре окружающей среды +25° С. Время срабатывания элемента (35

Изм.

Лист

№ докум.

Подп

Дата

Лист

53

ПП 02. ЭМ21.07.00.00.00 ТО

- 100 с) должно находиться в пределах, указанных в заводской документации или найденных по защитной характеристике каждого автомата. Настройка тепловых элементов заключается в установке при помощи винтов биметаллических пластинок на одинаковое время срабатывания при одинаковом токе.

Для проверки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя через него от нагрузочного устройства пропускают ток на 15% меньше тока уставки (тока отсечки). Затем плавно увеличивают испытательный ток до отключения аппарата. При этом максимальное значение тока срабатывания не должно превышать ток уставки электромагнитного расцепителя более чем на 15 %. Испытание проводится не более 5 с во избежание недопустимого перегрева контактов выключателя.

Для проверки расцепителя минимального напряжения на зажимы автоматического выключателя подают напряжение U = 0,8Uном и включают аппарат, затем напряжение плавно понижают до момента срабатывания Uc = (0,35 - 0,7)Uном.

В последнее время в промышленности стали использовать полупроводниковые аппараты защиты и управления. Вместо обычных магнитных пускателей, например, применяют специальные тиристорные блоки. Техническое обслуживание таких устройств заключается в периодических внешних осмотрах и проверке работоспособности.

6.2.Объем и нормы испытаний электропроводов переменного тока.

У электродвигателей переменного тока напряжением до 1 кВ измеряют сопротивление изоляции, сопротивление реостатов и пускорегулировочных сопротивлений постоянному току, проверяют работу на холостом ходу или с ненагруженным механизмом и работу под нагрузкой.

 

Сопротивление изоляции статора измеряют мегомметром напряжением 1 кВ, а ротора — мегомметром напряжением 0,5 кВ. При температуре 10—30 °С сопротивление изоляции статора долж

Изм.

Лист

№ докум.

Подп

Дата

Лист

54

ПП 02. ЭМ21.07.00.00.00 ТО

но быть не менее 0,5 МОм. Сопротивление изоляции ротора не нормируется. Сопротивление реостатов и пускорегулирующих сопротивлений должно отличаться от паспортных не более чем на 10 %. При этом также проверяют целостность отпаек.

 

Продолжительность проверки работы на холостом ходу не менее 1 ч. Проверку работы под нагрузкой проводят при мощности, обеспечиваемой технологическим оборудованием к моменту сдачи аппаратуры в эксплуатацию. При этом для электродвигателей с регулируемой частотой вращения определяют пределы регулирования.

 

У электродвигателей переменного тока напряжением свыше 1000 В кроме перечисленных выше испытаний проверяют возможность включения под напряжение без сушки; испытывают повышенным напряжением промышленной частоты; измеряют сопротивления обмоток статора и ротора постоянному току; испытывают воздухоохладитель гидравлическим давлением; измеряют вибрацию подшипников.

 

Испытания повышенным напряжением промышленной частоты проводят на полностью собранном двигателе. Испытание обмотки статора проводят для каждой фазы отдельно относительно корпуса при двух других соединенных с корпусом. Продолжительность испытания напряжением 1 мин, его значения приведены в табл. 6.1.

 

Сопротивление обмоток статора и ротора постоянному току измеряют при мощности электродвигателя 300 кВт и более. Сопротивления обмоток различных фаз должны отличаться друг от друга или от заводских данных не более чем на 2 %. Испытание воздухоохладителя проводят избыточным гидравлическим давлением 0,2—0,25 МПа в течение 10 мин. При этом не должно наблюдаться снижения давления или утечки.

 

У электродвигателей переменного тока, поступающих на монтаж в разобранном виде, измеряют зазоры между ротором и статором; зазоры в подшипниках скольжения, а также разбег ротора в осевом направлении. Воздушный зазор между ротором и статором измеряют с помощью щупов, которые вводят в зазоры диаметрально противоположных точек или точек, сдвинутых относительно оси ротора на 90 °. Измерение проводят трижды, последовательно поворачивая ротор вокруг оси на 120 °. Значение зазора подучают как среднеарифметическое трех результатов измерений, каждое из которых не должно отличаться от среднего значения более чем на 10 %, а разбег ротора в осевом направлении не должен превышать 2 — 4 мм.