Конструкция вторичных реле: Конструкция вторичных реле релейной защиты промышленных и гражданских зданий | Справка

Тестирование вторичной инъекции

Secondary Injection Testing проводится для определения правильной работы цепей, подключенных к вторичной обмотке трансформаторов цепей управления.

К ним относятся реле защиты, измерения и устройства низкого напряжения, такие как независимые расцепители, датчики и преобразователи. Основное внимание при проверке вторичного впрыска уделяется проверке реле защиты и проверке отключения автоматического выключателя.

проводится для того, чтобы гарантировать, что функции отключения реле при различных условиях отказа поддерживаются в пределах спецификации производителя.

Испытания однофазных и трехфазных реле включают:

• Проверка времени поездки согласно настройкам
• Правильная работа вспомогательных контактов
• Функции сигнализации
• Проверки полярности
• Физическое состояние

У нас есть испытательный комплект OMICRON356 с дополнительным оборудованием, доступным через внешних партнеров по аренде.Устройство сопровождается полным набором инструментов для реле, включая тестовые блоки конкретных производителей, тестовые щупы, резисторы, мультиметры и различные ручные инструменты.

является альтернативой стандартному испытанию первичным впрыском. Тестирование вторичного впрыска может быть выполнено, если первичный впрыск невозможен или требуется проверить только функцию отключения. Эти испытания подтверждают, что расцепители работают в пределах графика времени срабатывания производителя.

Современные автоматические выключатели имеют контрольные точки, расположенные в цепи отключения, что позволяет использовать наборы для испытаний, определенные производителем, для проверки схем отключения. Эти блоки имитируют токи в цепи отключения, чтобы обеспечить правильную работу расцепителей. Прежние конструкции автоматических выключателей могут иметь конструкцию с разомкнутой проводкой, при которой цепи отключения доступны и могут использоваться стандартные комплекты для испытания вторичного впрыска.

Набор для проверки реле защиты

• Реле электромеханические тяжелые
• Реле статическое
• Цифровые реле
• ИЭУ IEC 61850 (GOOSE и выборочные значения)
• Релейные панели
• Сквозное тестирование с помощью GPS или IRIG-B
• Защита шин (до 22 генераторов сигналов)

Универсальный инструмент для ввода в эксплуатацию подстанций

• Проверка сообщений SCADA
• Измерение нагрузки
• Устройство проверки полярности ТТ / ТН
• Устройство проверки электропроводки
• Проверка достоверности CT / VT с первичным впрыском

Симулятор энергосистемы

• Моделирование переходных отказов
• Поворотный механизм
• Моделирование насыщения CT
• CB моделирование
• Моделирование пояса Роговского
• Компенсированная сеть
• Переходное воспроизведение

Оборудование для проверки и измерения реле

Система защиты электропитания является стражем сети. Он наблюдает и защищает посредством обнаружения, автоматического принятия решений и (способности) контроля. Интеллект компонента защиты, позволяющий определить, когда аномалия является действующей и как реагировать, определяется настройками компонента и конструкцией системы. Правильный выбор и применение компонентов защиты, таких как реле, напрямую влияет на их надежность в соответствии с планом. На текущую работу реле влияет надежность и исправность механических компонентов (в случае электромеханических реле), электронных схем или компонентов (статические реле) и программного обеспечения (числовые реле).Тестирование позволяет измерить производительность компонентов защиты во время ввода в эксплуатацию и их постоянную надежность на протяжении всего использования. В конечном итоге тестирование дает уверенность в том, что уязвимости электросети и ее компонентов не остаются открытыми.

Учитывая разнообразные функциональные требования к системе защиты сети, возможности тестирования требуют нового уровня сложного тестового оборудования и программного обеспечения, с помощью которого можно анализировать работу всей системы защиты (или отдельных компонентов защиты) в «реальных» ситуациях. Кроме того, необходимо, чтобы эти расширяющиеся возможности тестирования соответствовали аналогичному усовершенствованию в упрощении пользовательского интерфейса тестового прибора и программного управления. Будьте уверены, что каждый аспект тестирования реле, независимо от его сложности, можно легко решить с помощью обширной линейки оборудования для тестирования реле от Megger. Более того, тестируете ли вы устаревшие электромеханические реле или современные сетевые устройства IEC 61850, наши прочные продукты выдают необходимую вам высокую мощность, при этом сохраняя портативность для реальных испытаний.

Компания Megger разработала первую систему тестирования защитных реле с программным управлением в 1984 году, и мы продолжаем предлагать модели, начиная с компьютерного управления (с комплексным, но простым встроенным сенсорным пользовательским интерфейсом) до ручных испытательных комплектов в портативных и лабораторных условиях. стили для любых нужд тестирования реле. Решения для тестирования реле могут быть дорогостоящими, если программное обеспечение оплачивается отдельно, но с решениями Megger программное обеспечение, необходимое для тестирования большинства реле, входит в комплект для тестирования, поэтому вы не несете дополнительных расходов.

Наше богатое наследие в производстве решений для испытаний реле и первичного впрыска основано на обширном опыте компании в области испытаний реле. Этот опыт также способствует успеху нашей всемирной системы поддержки — всегда здесь, чтобы помочь вам, где бы вы ни находились!

Дифференциальная (87) токовая защита | Системы измерения и контроля электроэнергии

Одним из фундаментальных законов электрических цепей является Закон Кирхгофа по току, который гласит, что алгебраическая сумма всех токов в узле (соединении) цепи должна быть равна нулю.Более простой способ заявить об этом — сказать: «То, что входит, должно выйти». Мы можем использовать этот принцип для обеспечения другой формы защиты от определенных неисправностей в электрических цепях, измеряя количество тока, входящего и выходящего из компонента цепи, а затем отключая автоматический выключатель, если эти два тока не совпадают.

Важным преимуществом дифференциальной защиты по сравнению с мгновенной или максимальной токовой защитой с выдержкой времени является то, что она намного более чувствительна и действует быстрее. В отличие от любой формы максимальной токовой защиты, которая срабатывает только в том случае, если ток превышает максимальный номинал проводников, дифференциальная защита способна срабатывать при гораздо более низких уровнях тока, потому что Закон Кирхгофа предсказывает, что любая величина дисбаланса тока для любой отрезок времени является ненормальным. Более низкие пороги срабатывания при отсутствии задержки по времени означают, что дифференциальная защита способна срабатывать раньше, чем любая форма максимальной токовой защиты, тем самым ограничивая повреждение оборудования за счет устранения неисправности за более короткий промежуток времени.

Предположим, мы должны были измерить величину тока на обоих концах каждой фазной обмотки трехфазного генератора, как показано на следующей диаграмме:

Как и большинство крупных генераторов энергии, этот блок подводит оба вывода каждой фазной обмотки к внешним точкам, так что они могут быть подключены по схеме звезды или треугольника по желанию. В данном случае обмотки генератора соединены звездой. Пока мы измеряем ток, входящий и выходящий из каждой обмотки индивидуально, не имеет значения, соединены ли эти обмотки генератора звездой или треугольником.

Если схема в точности такая, как показано выше, величина тока на входе и выходе каждой фазной обмотки должна быть одинаковой в соответствии с законом Кирхгофа о токах. То есть:

\ [I_ {A1} = I_ {A2} \ hskip 30pt I_ {B1} = I_ {B2} \ hskip 30pt I_ {C1} = I_ {C2} \ hskip 30pt \]

Предположим теперь, что один из витков в обмотке фазы «C» должен был случайно коснуться металлической рамы генератора, например, что могло произойти в результате повреждения изоляции. Это замыкание на землю вызовет третий путь тока в поврежденной обмотке.\ (I_ {C1} \) и \ (I_ {C2} \) теперь будут разбалансированы на величину, равную току повреждения \ (I_F \):

Другой отказ, обнаруживаемый по закону тока Кирхгофа, — это межфазное замыкание обмотки, когда ток течет от одной обмотки к другой. В этом примере неисправность между фазами B и C в генераторе нарушает баланс входящих и исходящих токов для обеих фаз:

Следует отметить, что величина замыкания на землю или тока замыкания между обмотками может быть недостаточно велика, чтобы создать угрозу перегрузки по току для генератора, но само наличие дисбаланса тока в любой фазе доказывает, что обмотка исправна. поврежден.Другими словами, это тип отказа системы, который не обязательно обнаруживается реле максимального тока (50/51), поэтому его необходимо обнаруживать другими способами.

Тип реле, предназначенный для этой задачи, называется реле дифференциального тока . Цифровой код ANSI / IEEE для дифференциальной защиты: 87 . Также существуют реле дифференциального напряжения с тем же обозначением «87» ANSI / IEEE, поэтому при упоминании реле «87» необходимо указывать, является ли рассматриваемая дифференциальная величина напряжением или током.

Простая форма дифференциальной токовой защиты для этого генератора может быть реализована путем подключения трансформаторов тока с обеих сторон каждой обмотки к рабочим катушкам электромеханического реле, подобного этому. Для простоты будет показана защита только одной фазной обмотки (C) генератора. Практическая система реле защиты от дифференциального тока будет контролировать ток через все шесть проводов статора генератора, сравнивая токи на входе и выходе каждой фазы:

Если первичные токи ТТ \ (I_ {C1p} \) и \ (I_ {C2p} \) равны и коэффициенты ТТ равны, вторичные токи ТТ \ (I_ {C1s} \) и \ (I_ {C2s } \) также будут равны.Результатом будет нулевой ток через рабочую катушку (OC) дифференциального реле.

Если, однако, замыкание на землю или соседнюю обмотку должно было развиться где-либо в обмотке статора «C» генератора, первичные токи двух трансформаторов тока станут неравными, вызывая неравные вторичные токи, тем самым вызывая значительный ток. протекать через управляющую катушку дифференциального реле (OC). Если этого тока достаточно, чтобы вызвать срабатывание дифференциального реле, реле пошлет сигнал, дающий команду автоматическому выключателю генератора на отключение.

Даже если значение срабатывания реле смещено, чтобы избежать ненужного отключения, все же возможно, что большой фазный ток, требуемый от генератора, может вызвать срабатывание дифференциального реле из-за невозможности идеального согласования между двумя фазными токами «C». трансформаторы. Любое несоответствие между этими двумя трансформаторами тока приведет к неравенству вторичных токов, которые будут увеличиваться по мере увеличения фазного тока. Сильные, богатые гармониками пусковые токи , которые иногда возникают при первоначальном включении большого силового трансформатора, также могут вызывать ложные срабатывания в этой простой форме дифференциальной защиты.Мы не хотим, чтобы это дифференциальное реле срабатывало при каких-либо условиях, кроме внутреннего повреждения генератора в его фазной обмотке, поэтому необходима модификация для обеспечения другой рабочей характеристики.

Если мы модифицируем реле так, чтобы оно имело три катушки, одна для перемещения его механизма в направлении срабатывания, а две для помощи «сдерживать» его механизм (работая для удержания механизма в его нормальном рабочем положении), мы можем соединить эти катушки таким образом. способ, которым две удерживающие катушки (RC) получают питание от двух вторичных токов ТТ, в то время как рабочая катушка видит только разницу между двумя вторичными токами ТТ. Мы называем эту схему дифференциальным реле с ограничениями , а прежнюю (более простую) конструкцию — дифференциальным реле без ограничений :

Общая характеристика дифференциального реле с ограничением — срабатывание на основании дифференциального тока, превышающего установленное значение % фазного тока.

На этой фотографии показаны три дифференциальных реле, используемых для защиты обмоток трехфазного генератора газотурбинной электростанции.Обратите внимание, как требуется одно реле дифференциального тока для защиты каждой из трех фаз генератора:

Современные цифровые дифференциальные реле обычно воспринимают сигналы ТТ от всех трех фаз, обеспечивая защиту в одном блоке, монтируемом на панели. Цифровые реле защиты предлагают гораздо более сложные подходы к проблеме ложного срабатывания, основанные на несоответствии между парами трансформаторов тока и / или гармоническими токами. На следующем графике показана характеристика реле защиты трансформатора модели 745 General Electric, обеспечивающего защиту от дифференциального тока:

Пользователь может регулировать не только значение срабатывания, но также наклон каждого отрезка линии на графике, высоту ступеньки «точки изгиба» и т. Д.Обратите внимание на то, что термин «ограничение» все еще используется в конфигурации цифровых реле, даже несмотря на то, что он возник в конструкциях электромеханических реле.

Примечательно, что форма дифференциальной токовой защиты также находит применение в американских домах, где электрические нормы требуют установки защищенных цепей прерывателя тока замыкания на землю (GFCI) в зонах, где возможен контакт между электрическими приборами и водой (например, в ванных комнатах). , кухни). Розетки GFCI функционируют, определяя любую разницу в токе между «горячим» и «нейтральным» проводниками, по которым ток идет к любой нагрузке, подключенной к розетке, и от нее:

Одиночный трансформатор тока (CT) в блоке GFCI определяет любой дифференциальный ток путем измерения магнитного поля net вокруг обоих токоведущих проводников.Если «горячий» и «нейтральный» токи равны, их противоположные направления будут создавать противоположные магнитные поля с нулевым результирующим магнитным полем, обнаруживаемым трансформатором тока. Однако, если в нагрузке, подключенной к этой розетке, происходит замыкание на землю, эти два тока будут неравны, и ТТ обнаружит чистое магнитное поле. Эти защитные устройства чрезвычайно чувствительны, размыкая контакты со значениями дифференциального тока в диапазоне 90–300 мА и . Это важно, так как замыкание на землю, существующее в электрическом приборе, вполне может пройти через тело человека или животного, и в этом случае всего миллиампер может оказаться вредным или даже смертельным.

Если срабатывает розетка GFCI, ее можно сбросить, нажав кнопку «сброса» на ее лицевой стороне. Блоки GFCI также можно протестировать вручную, нажав кнопку «тест», также установленную на передней панели.

Очень важной концепцией в области релейной защиты является концепция зон защиты , что легко объяснить в контексте реле дифференциального тока. Проще говоря, «зона защиты» реле — это физический диапазон, в котором может быть обнаружено указанное электрическое повреждение, и, таким образом, любые компоненты и соединения в зоне могут быть защищены посредством надлежащего действия реле. Реле максимального тока (50/51), рассмотренные в предыдущем разделе этой книги, не имеют четко определенных зон защиты, поскольку реле максимального тока срабатывают при определенном минимальном значении тока короткого замыкания , а не обязательно при любом конкретном месте замыкания . Реле дифференциального тока, однако, имеют очень четкие и однозначные зоны защиты: область, лежащая между токовой парой ТТ :

Только неисправность в пределах зоны защиты реле (т.е.е. «внутренняя» неисправность) может заставить токи двух трансформаторов тока стать неравными. Благодаря закону Кирхгофа о токе, никакое замыкание вне зоны защиты (т. Е. «Внешнее» замыкание), независимо от его серьезности, не может сделать первичные токи ТТ неравными.

Концепция зон защиты очень важна в релейной защите и находит применение далеко за пределами систем дифференциального тока (87). Это тесно связано с концепцией селективности , что означает способность защитного реле различать короткое замыкание в пределах своей собственной зоны защиты и замыкание за пределами этой зоны. Реле с высокой селективностью способно игнорировать внешние неисправности, в то время как реле с плохой селективностью может ошибочно срабатывать при возникновении внешних неисправностей.

с прерыванием тока замыкания на землю (GFCI) также имеют четко определенные зоны защиты. В случае GFCI зона защиты — это все, что подключено к розетке (т.е. справа от ТТ на схеме):

Обычной практикой электропроводки в жилых домах в Соединенных Штатах является «шлейфовое соединение» обычных розеток с розеткой GFCI, где существуют водные опасности, так что все розетки, запитанные через GFCI, становятся частью зоны защиты GFCI.Например, ванная комната с такой проводкой обеспечивает одинаковую степень защиты от замыкания на землю для всех розеток в комнате. Если кто-то подключит электрический фен к одной из розеток, соединенных гирляндной цепью, а затем случайно уронит прибор в ванну, полную воды, GFCI отключится и отключит питание всех розеток с такой же надежностью, как и отключение, если фен был подключен непосредственно к розетке GFCI.

Дифференциальная токовая защита наиболее практична для реализации на коротких физических расстояниях, например, по фазным обмоткам в генераторе или каком-либо другом компоненте энергосистемы, но основная концепция применима и на больших расстояниях, потому что Закон Кирхгофа по току не знает границ.Рассмотрим, например, линию передачи, охватывающую несколько миль между двумя автобусами, показанную на этой однолинейной схеме:

Здесь два дифференциальных реле управляют отключением автоматических выключателей (функция 52 ANSI / IEEE) на каждом конце линии передачи. Ток на каждом конце линии контролируется трансформаторами тока, подключенными к локальным реле 87, благодаря чему зона дифференциальной защиты по току покрывает всю длину линии передачи. Чтобы эта схема защиты работала, два локальных реле 87 должны каким-то образом связываться друг с другом, чтобы постоянно сравнивать измеренные значения тока на обоих концах линии.Это достигается через канал связи между двумя реле, который называется пилотным каналом . Термин «пилот» — это общий термин в области релейной защиты, относящийся к любой форме передачи данных. Если обнаруживается значительная разница в линейном токе (то есть в результате повреждения в любом месте по длине линии передачи), оба реле отключают соответствующие автоматические выключатели и тем самым обесточивают линию передачи.

Пилотные системы могут иметь форму аналоговой «петли» тока или напряжения, микроволнового радиоканала, линии связи линии электропередачи (PLC), линии передачи данных по оптоволоконному кабелю или любой другой формы двухточечной точечный канал передачи данных, позволяющий реле обмениваться данными друг с другом.Детали пилотных систем в схемах защиты сложны и не будут здесь подробно рассматриваться.

Интересное предостережение при применении дифференциальной токовой защиты к длинным линиям состоит в том, что емкостный зарядный ток линии может в некоторых случаях быть достаточно значительным, чтобы сработать реле 87, настроенное слишком чувствительно. Емкость между фазой и землей можно представить себе как форму «замыкания на землю» переменного тока, потому что любой ток, идущий по этому пути к земле, является током, проходящим через один ТТ, но не через другой.

Текущий закон Кирхгофа не только неограничен в отношении расстояния, он также не ограничен в отношении количества линий, входящих или выходящих из узла. Этот факт позволяет нам применять дифференциальную токовую защиту к шинам , где соединяются несколько линий электропередач и / или устройств. Здесь показан пример высоковольтной шины, сфотографированной на плотине Гранд-Кули в штате Вашингтон, соединяющей несколько блоков трехфазных трансформаторов (каждая из которых питается от гидроэлектрического генератора):

Автобусы обычно изготавливаются из гибкого кабеля или жесткой трубы, подвешенной к земле с помощью изоляторов.Неисправности могут возникнуть в шине, если изолятор «вспыхивает» (т. Е. Вызывает электрическую дугу от проводника шины к земле) или если что-либо проводящее происходит в мосте между линиями шины. По существу, шины могут быть защищены по принципу дифференциального тока, как и любой другой электрический компонент или линия электропередачи. Алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из каждой фазы шины, должна равняться нулю, и если это не так, это означает, что шина должна быть неисправна.

Принципиальная схема, показывающая одну шину с пятью разными питающими линиями, показывает, как дифференциальную токовую защиту можно использовать для защиты шины с любым количеством линий.Для простоты схема подключения реле CT и 87 показана только для одной фазы на этой трехфазной шине. В любой реалистичной схеме дифференциальной защиты шины все три фазы должны быть оборудованы трансформаторами тока, и будет три отдельных 87 элементов «рабочей катушки», по одному на каждую фазу:

Закон Кирхгофа сообщает нам, что алгебраическая сумма всех токов в узле должна быть равна нулю. В этом случае рассматриваемый узел представляет собой сумму всех проводников, показанных внутри синего пунктирного контура зоны защиты. Поскольку все трансформаторы тока имеют одинаковое отношение витков и соединены параллельно, как показано, их суммарные вторичные токи должны в сумме равняться нулю в токе через рабочую катушку реле 87 во время нормальной работы. Однако, если замыкание на землю или межфазное замыкание произойдет где-нибудь в пределах зоны защиты, вторичные токи ТТ будут суммироваться с нулевым значением , а не , что приведет к срабатыванию дифференциального реле.

Другой важной концепцией в релейной защите является перекрытие зоны защиты .Философия здесь заключается в том, что размер каждой защитной зоны должен быть ограничен, чтобы избежать ненужного отключения большего количества секций энергосистемы, чем необходимо для изоляции любого повреждения, при этом ни один компонент или проводник не остается незащищенными. На следующей однолинейной схеме показано, как настраиваются зоны защиты для перекрытия друг друга на каждом автоматическом выключателе, к которому они подключаются:

Например, короткое замыкание в верхней линии передачи относится только к этой зоне защиты и, следовательно, отключит только выключатели F и G, оставляя другую линию передачи и связанные с ней компоненты для передачи энергии от генерирующей станции на подстанцию. Обратите внимание на то, что каждый автоматический выключатель в указанной выше системе попадает в две зоны защиты . Если в выключателе F произойдет отказ, он отключит выключатель E в верхней зоне трансформатора генерирующей станции, а также выключатель G в верхней зоне линии передачи, изолируя отказавший выключатель.

Перекрытие зон дифференциальной защиты достигается за счет разумного размещения трансформаторов тока по обе стороны от автоматического выключателя. Напомним, что граница любой схемы дифференциальной защиты по току определяется расположением трансформаторов тока, измеряющих ток на входе и выходе из узла.Таким образом, ТТ, к которому подключается реле дифференциального тока, определяет, насколько далеко будет достигнута граница зоны защиты этого реле. Мы более подробно рассмотрим однолинейную схему, чтобы изучить эту концепцию дальше, сосредоточив внимание на верхнем левом углу генерирующей станции и исключив все трансформаторы и все, кроме одного генератора, а также выключатели C, D и F для простоты:

Здесь мы видим, как достигается перекрытие зон путем подключения каждого дифференциального реле к ТТ дальний на каждом автоматическом выключателе. Если вместо этого мы решим подключить каждое реле 87 к рядом с трансформатором тока , две зоны защиты не будут перекрываться, и каждый автоматический выключатель останется незащищенным:

Возможно, наиболее интересным и сложным применением дифференциальной токовой защиты является защита силовых трансформаторов, которые страдают многими из тех же уязвимостей, что и генераторы и двигатели (например, неисправности обмоток). Сначала у нас может возникнуть соблазн подключить трансформаторы тока к каждому проводнику, входящему в трансформатор и выходящему из него, с установкой 87 реле для сравнения этих токов и отключения при обнаружении дисбаланса, точно так же, как для защиты отдельных обмоток в генераторе.Чтобы проиллюстрировать эту концепцию, достаточно однофазного трансформатора, для простоты опять же без удерживающих катушек (RC) внутри каждого из дифференциальных реле:

До тех пор, пока каждая пара трансформаторов тока для каждого реле дифференциального тока согласована (т. Е. С одинаковым коэффициентом поворотов), эта схема защитного реле будет обнаруживать замыкания на землю и замыкания между обмотками в силовом трансформаторе. Однако одна распространенная неисправность трансформатора, которая останется незамеченной, — это межвитковое повреждение одной из обмоток.Такая неисправность исказила бы коэффициент трансформации силового трансформатора, но , а не нарушила бы баланс тока, входящего и выходящего из любой данной обмотки, и поэтому не обнаруживалась бы дифференциальными реле, как показано.

Очень умный способ улучшить дифференциальную токовую защиту трансформатора — использовать одно реле 87, которое сравнивает первичный и вторичный токи этого трансформатора, тем самым расширяя зону защиты по обеим обмоткам с помощью всего одного реле:

Одним из необходимых условий для того, чтобы эта стратегия работала, является использование трансформаторов тока с необходимыми отношениями витков, чтобы дополнить отношение витков силового трансформатора, и дать реле 87 два эквивалентных тока для сравнения. Например, если у нашего силового трансформатора соотношение витков 20: 1, отношения двух наших ТТ должны отличаться друг от друга на один и тот же коэффициент (например, ТТ 50: 5 на слаботочной первичной обмотке и ТТ 1000: 5 на сильноточной вторичной обмотке).

Эта схема дифференциальной защиты по току работает для обнаружения общих неисправностей трансформатора следующими способами:

• Замыкание на землю: Этот вид короткого замыкания заставляет токи, входящие и выходящие из поврежденной обмотки, быть неравными.Поскольку вся обмотка не видит одинаковый ток, она не может индуцировать правильную пропорцию тока в другой (исправной) обмотке. Это неправильное различие токов будет видно реле 87.
• Неисправность между обмотками: При таком типе повреждения часть тока из одной обмотки выходит и поступает в другую обмотку в соотношении 1: 1. Это эффективно искажает передаточное отношение трансформатора, что приводит к дисбалансу токов, наблюдаемых реле 87.
• Поворотный сбой: Этот вид сбоя напрямую искажает передаточное отношение трансформатора, что приводит к разбалансировке токов, обнаруживаемых реле 87.

Интересным предостережением при использовании защиты от дифференциального тока на трансформаторе является явление броска тока , которое часто случается, когда трансформатор изначально находится под напряжением. Пусковой ток возникает, когда остаточный магнетизм в сердечнике трансформатора из его последнего включенного состояния оказывается значительным и имеет ту же полярность, что и первоначальная намагниченность при первом включении. В результате сердечник трансформатора начинает магнитно насыщаться, в результате чего в первичной обмотке возникает избыточный ток, который не создает ток во вторичной обмотке , а не .Любое реле дифференциального тока, естественно, увидит эту разницу как неисправность и может без необходимости отключить питание трансформатора.

Умное решение проблемы ложного срабатывания реле 87 из-за пускового тока трансформатора называется ограничением гармоник или блокировкой гармоник . Пусковые токи имеют тенденцию быть асимметричными при просмотре на осциллографе из-за смещения предварительно намагниченного сердечника трансформатора (т. Е. Магнитное поле сердечника достигает более сильных пиков в одной полярности, чем в другой).Эта асимметрия приводит к значительному содержанию второй гармоники (например, 120 Гц в энергосистеме с частотой 60 Гц) в первичном токе и, следовательно, является точным индикатором броска тока. Если реле 87 предназначено для обнаружения этой гармонической частоты, оно может быть сконфигурировано для обеспечения дополнительного ограничения или даже полного запрета («блокирования») его собственного срабатывания до тех пор, пока гармоники не утихнут и трансформатор не стабилизируется до нормальной работы.

Дифференциальная токовая защита трехфазных трансформаторов и трансформаторных батарей — более сложное дело, и не просто потому, что их всего три.Силовые трансформаторы часто имеют разводку первичной и вторичной сторон в различных конфигурациях (например, звезда-треугольник или треугольник-звезда). Таким образом, токи, входящие в силовой трансформатор и выходящие из него, могут не совпадать по фазе друг с другом, и в таких случаях нельзя напрямую сравнивать друг с другом для дифференциальной токовой защиты. Рассмотрим этот пример, где первичная обмотка — звезда, а вторичная обмотка — треугольник. Для простоты мы рассмотрим трансформатор с равным числом витков на каждой обмотке, так что каждая пара первичной / вторичной обмотки имеет соотношение витков 1: 1.{o} \) сдвиг фазы, передаваемый силовым трансформатором, мы должны соединить сами трансформаторы тока в дополнительной конфигурации треугольник-звезда, чтобы 87 реле могли сравнивать синфазные токи от первичной и вторичной сторон силового трансформатора.

На этой принципиальной схеме мы видим, как необходимо подключить первичный и вторичный трансформаторы тока (трансформаторы тока на стороне звезды на силовом трансформаторе соединены треугольником, а трансформаторы тока на стороне треугольника трансформатора соединены звездой) для обеспечения согласования 30. {o} \) фазовый сдвиг.Токи, генерируемые каждой вторичной обмоткой ТТ, помечены строчными буквами (\ (i \), а не \ (I \)), чтобы представлять их меньшие значения:

Обратите внимание на то, как каждый ток, входящий в сдерживающую катушку (RC) реле 87, выходит из другой удерживающей катушки с тем же математическим выражением, указывающим равные значения тока. Это будет верно до тех пор, пока все соотношения ТТ правильные, а токи на входе и выходе силового трансформатора соответствуют друг другу.

Если обмотки силового трансформатора имеют соотношение витков 1: 1, как в случае с этой демонстрационной схемой, токи вторичной линии будут больше, чем токи первичной линии, в \ (\ sqrt {3} \) раз, из-за к тому факту, что первичные обмотки соединены звездой (токи обмотки такие же, как и линейные токи), а вторичные обмотки соединены треугольником (токи обмоток объединяются, образуя большие линейные токи).Это означает, что каждый вторичный ТТ будет видеть больший линейный ток, чем каждый из соответствующих первичных ТТ. Однако, учитывая тот факт, что ТТ на первичной стороне силового трансформатора имеют свои вторичные обмотки, соединенные треугольником, фактическая величина тока, которую они посылают на катушки реле 87, будет такой же, как величина тока, подаваемого на реле 87. другими трансформаторами тока при равных соотношениях трансформаторов тока со всех сторон.

Если обмотки силового трансформатора имеют соотношение витков, отличное от 1: 1, трансформаторы тока, установленные на первичной и вторичной линиях, вероятно, также будут иметь разные отношения.Маловероятно, что трансформаторы тока будут демонстрировать точно комплементарные отношения к внутренним отношениям обмоток силового трансформатора, а это означает, что, когда эти трансформаторы тока подключены к 87 реле, их выходные токи будут , а не по величине. Унаследованные электромеханические реле 87 были оснащены «ответвлениями», которые можно было установить в различных соотношениях для выравнивания токов ТТ с точностью до нескольких процентов, согласованных друг с другом. {o} \) между первичной и вторичной сторонами, при этом сторона низкого напряжения трансформатора запаздывает.

Современные цифровые реле 87 предлагают «компенсацию ТТ», которая может использоваться вместо дополнительных подключений для корректировки фазового сдвига силового трансформатора звезда-треугольник, а также для корректировки коэффициентов ТТ, которые не идеально согласованы. Вместо того, чтобы тщательно подключать вторичные обмотки всех ТТ таким образом, чтобы фазовые углы первичной и вторичной стороны и значения тока соответствовали всем нормальным условиям работы трансформатора, мы можем подключать ТТ так, как мы сочтем нужным (обычно в конфигурации звезды. с обеих сторон для простоты), и пусть реле математически сопоставляет углы и величины.Эта цифровая альтернатива, конечно, требует особого внимания к настройкам реле, чтобы работать.

Релейная защита — реле с высоким сопротивлением

Защита реле с высоким сопротивлением

Стабильность дифференциальной схемы с высоким импедансом, содержащей трансформаторы тока, зависит от того, что установочное напряжение схемы реле превышает максимальное напряжение, которое появляется на схеме реле при заданном состоянии сквозного повреждения.

В некоторых случаях применения реле с высоким импедансом для функций защиты и управления максимальный внутренний ток короткого замыкания может вызвать высокое напряжение, которое может повредить изоляцию реле. Линия варисторов Metrosil , в основном на основе дисков диаметром 150 мм, была разработана для ограничения этого напряжения до безопасного уровня. Выбор наиболее подходящего компонента Метросил жизненно важен для обеспечения достаточной защиты. В зависимости от уставки напряжения реле и максимального вторичного внутреннего тока повреждения, отдельные диски доступны для вторичных внутренних токов повреждения до 50 А среднеквадратического значения, в то время как несколько дисков, подключенных параллельно, используются для более высоких токов повреждения.

Выбор подходящего реле Варистор Metrosil гарантирует, что в системе будет поддерживаться безопасное напряжение ограничения, и не окажет незначительного влияния на точность измерения реле.

Варисторы Metrosil из карбида кремния были произведены отделом высокого напряжения Metrovicks Research в 1936 году и произведены серийно в 1937 году. В качестве основного источника энергии в 20, ^и годах компания Metrovicks была известна своим промышленным электрооборудованием. включали генераторы, паровые турбины, распределительное устройство, трансформаторы, электронику и тяговое оборудование для железных дорог. Следовательно, резисторы Metrosil были включены в крупные флагманские проекты, проложившие путь для эффективного распределения электроэнергии.По сей день наши резисторы остаются на своих местах в установленных сетях электроснабжения, что вызывает доверие как у крупных производителей оборудования, так и у коммунальных предприятий. По мере развития современной энергетической инфраструктуры мы продолжаем внедрять инновации и специализироваться на подстанциях во всем мире.

экономит электроэнергию в реле под напряжением

DAQ-система обеспечивает соответствие ASIL-D для систем управления батареями электромобилей

14-канальная высоковольтная система сбора данных ASIL-D MAX17852 от Maxim Integrated Products предлагает следующие возможности: высочайший уровень безопасности по напряжению, току, температуре и связи, наряду с меньшими требованиями к пространству и стоимостью решения. Разработанный для интеграции в электромобили, гибридные электромобили и другие транспортные системы, он может использоваться для интеллектуальных распределительных коробок и автомобильных аккумуляторных систем с напряжением от 48 до 400 В и выше.

MAX17852 построен с точностью и функциями, которые необходимы OEM-производителям и производителям электромобилей для проектирования своих систем в соответствии с высочайшими стандартами ASIL-D. Однокристальное решение требует на 16% меньше места на плате и на 20% меньше стоимости спецификации по сравнению с дискретным решением.

Благодаря своей высокой точности измерения с точной временной синхронизацией, ИС может измерять напряжение ячейки в пределах ± 0,45 мВ при комнатной температуре и с максимальной погрешностью ± 2 мВ в диапазоне температур от 5 до 40 ° C. Кроме того, с диапазоном измерения тока усилителя ± 300 мВ, максимальным коэффициентом усиления 256 и максимальной погрешностью усиления измерения тока 0,3%, MAX17852 предоставляет быстрые и точные данные для расчета управления питанием, состояния работоспособности и состояния. заряда.

14-канальная система сбора данных с аккумулятором включает в себя усилитель считывания тока, чтобы гарантировать синхронный сбор информации о токе с напряжением и температурой элемента.MAX17852 позволяет использовать как датчик Холла, так и шунтирующие резисторы в качестве чувствительных компонентов.

Наличие и цены

Чтобы заказать MAX17852 или получить дополнительную информацию, нажмите здесь.

Восстанавливаемый предохранитель eFuse с регулируемой защитой от перенапряжения и возможностью маркировки

Компания Toshiba Electronics Europe добавила TCKE712BNL в свое семейство усовершенствованных микросхем eFuse. Обладая сопротивлением в открытом состоянии 53 мОм и временем срабатывания всего 320 нс, TCKE712BNL покрывает диапазон входных напряжений от 4.От 4 до 13,2 В. Это новое устройство предназначено для широкого спектра различных товаров бытовой электроники, включая камеры, беспроводные чистящие средства и электроинструменты, роботов-уборщиков, серверы, интеллектуальные колонки, термостаты и беспроводные зарядные устройства.

Электронные предохранители отличаются от обычных предохранителей со стеклянной трубкой и микросхемой, которые обеспечивают однократную защиту от недопустимых условий. Они предназначены для защиты цепей во время повторяющихся событий превышения предела, после которых они автоматически сбрасываются внутренним логическим сигналом.Электронные предохранители также обладают гораздо более быстрым откликом и могут предлагать дополнительные встроенные функции защиты.

Например, можно запрограммировать порог перенапряжения TCKE712BNL в соответствии с требованиями конкретного приложения. Он также предлагает программируемые механизмы защиты от перегрузки по току (также регулируемой), перегрева и короткого замыкания. И, в отличие от пассивных устройств, он включает функцию флага, которая передает внешний сигнал, который можно использовать для предупреждения инженеров о возможных неисправностях в конструкции схемы.Функция флага также имеет функцию блокировки обратного тока, которая позволяет использовать устройство в мультиплексных системах.

TCKE712BNL eFuse поставляется в компактном корпусе WSON10 размером 3,00 × 3,00 мм. Для получения дополнительной информации посетите страницу продукта TCKE712BNL.

«Гибридные» IGBT-транзисторы на 650 В с объединенным диодом с барьером Шоттки для повышения эффективности

Новое семейство гибридных IGBT-транзисторов, разработанных Infineon Technologies, объединяет ключевые преимущества 650-V TRENCHSTOP 5 IGBT. технология и униполярная структура совместно упакованного SiC-диода с барьером Шоттки.Члены нового семейства продуктов CoolSiC предлагают превосходные частоты переключения и сниженные коммутационные потери, что позволяет использовать их в преобразователях мощности постоянного тока и в приложениях коррекции коэффициента мощности (PFC). Это включает в себя инфраструктуру для зарядки аккумуляторов, решения для накопления энергии, фотоэлектрические инверторы и источники бесперебойного питания (ИБП), а также импульсные источники питания для серверов и телекоммуникаций (SMPS).

Гибридные IGBT-транзисторы могут использоваться в качестве замены для транзисторов TRENCHSTOP 5 IGBT, обеспечивая повышение эффективности на 0.1% на каждую частоту переключения 10 кГц без усилий по изменению конструкции. Совместно упакованные, свободно вращающиеся SiC диоды Шоттки могут быстро переключаться без сильных колебаний и риска паразитного включения, что позволяет им обеспечивать улучшенную электромагнитную совместимость и надежность системы.

Например, гибридные IGBT CoolSiC демонстрируют значительное снижение коммутационных потерь при практически неизменных значениях dV / dt и di / dt. Они предлагают снижение E _на до 60% и снижение E _на на 30% по сравнению со стандартным кремниевым диодом.В качестве альтернативы, частота коммутации может быть увеличена, по крайней мере, на 40% при неизменных требованиях к выходной мощности, что позволяет использовать более дешевые пассивные компоненты меньшего размера.

Гибридный диод Infineon CoolSiC с дополнительным корпусом Кельвина.

Семейство дискретных IGBT-транзисторов CoolSiC Hybrid включает в себя 5 сверхбыстрых IGBT-транзисторов TRENCHSTOP на 40, 50 и 75 А, 650 В. — комплектуется диодами CoolSiC Gen 6 с полным номиналом.Разработчики могут выбирать между корпусом эмиттера Кельвина TO-247-3 или TO-247-4. Четвертый вывод корпуса эмиттера Кельвина позволяет использовать контур управления затвор-эмиттер со сверхнизкой индуктивностью и снижает общие коммутационные потери.

Дополнительную информацию можно получить на сайте www.infineon.com/coolsic-hybrid-discretes.

Недорогие датчики повышают точность контрольной платы для счетчиков энергии, гальваническую развязку

STMicroelectronics представила новую оценочную плату, предназначенную для ускорения разработки экономичных трехфазных ваттметров переменного тока, которые соответствуют самым строгим международным стандартам для качество и точность.Эталонная конструкция включает недорогие электромагнитно-невосприимчивые шунтирующие датчики и передовую технологию гальванической развязки, обеспечивающую превосходную надежность и надежность. Его также можно использовать в качестве основы для приложений, выходящих за рамки учета коммунальных услуг, таких как зарядка электромобилей, серверы и солнечные инверторы.

Оценочная плата EVALSTPM-3PHISO сочетает в себе высокоточную измерительную ИС STPMS2 и усовершенствованный цифровой изолятор STISO621 с настраиваемой прошивкой под ключ, работающей на микроконтроллере STM32, для вычисления метрологических данных и данных о качестве электроэнергии.Схема датчиков и компоновка печатной платы оптимизированы для обеспечения устойчивости к электромагнитным помехам и высокого отношения сигнал / шум для высокоточных измерений и вычислений постобработки.

STPMS2 — это двухканальный 24-битный сигма-дельта-модулятор второго порядка, который измеряет напряжение и ток для каждой фазы с помощью встроенного делителя напряжения и шунтирующего датчика тока. Затем он передискретизирует сигнал с помощью синхронизированных тактовых импульсов 4 МГц, распределяемых микроконтроллером, и мультиплексирует потоки сигма-дельта-битов напряжения и тока на одном выходном выводе. Три STPMS2 используются в трехфазной системе для сбора данных о напряжении и токе для каждой фазы.

Мультиплексированный выходной сигнал STPMS2 преобразуется в 24-битные значения напряжения и тока микроконтроллером STM32, который использует свои встроенные цифровые фильтры в качестве сигма-дельта модуляторов (DFSDM). Затем процессор использует полученные 24-битные значения напряжения и тока для вычисления всех необходимых метрологических данных в режиме реального времени каждые 200 мкс. Прошивка платформы также реализует виртуальный COM-порт, который обеспечивает доступ к внутренним параметрам для считывания метрологических данных, изменения внутренней конфигурации и калибровки платы.

Двухканальный цифровой изолятор STISO621 является первым в новой серии ИС, в которых используется технология гальванической изоляции толщиной 6 кВ ST от ST для передачи данных между изолированными доменами в различных промышленных приложениях. STISO621 имеет два независимых канала с входами триггера Шмитта, которые обеспечивают высокую помехозащищенность и сохраняют импульсные искажения ниже 3 нс. Благодаря максимальной скорости передачи данных 100 Мбит / с, выдерживаемому импульсному напряжению 6000 В (V _IOTM ) и максимальному повторяющемуся напряжению изоляции 1200 В (V _IORM ) STISO621 обеспечивает более быструю передачу данных, более длительный срок службы и более высокая надежность, чем у обычных оптических изоляторов.

Плата для оценки измерительных приборов ST соответствует стандартам EN 50470-x, IEC 62053-2x и ANSI12.2x для ваттметров переменного тока. Приложение предоставляет данные об активной широкополосной, активной основной гармонике, реактивной / полной мощности и энергии, как по фазе, так и кумулятивно. Таким образом, он достигает класса точности 0,5 согласно IEC 62053-22 при измерении активной / полной мощности трехфазного тока и класса точности 1 согласно IEC 62053-21 при измерении трехфазной реактивной мощности. Он выполняет вычисления RMS и дополнительных искажений (THD) для каждого сигнала напряжения и тока, а также измерения постоянного тока, а также периода линии, фазового сдвига и задержки фазового напряжения для каждой фазы.

EVALSTPM-3PHISO также может использоваться в качестве эталона для многофазных промышленных измерительных приложений, помимо учета коммунальных услуг, подобных упомянутым выше. Оценочную плату EVALSTPM-3PHISO по цене 118 долларов можно приобрести на сайте st.com и у дистрибьюторов.

Для получения дополнительной информации посетите сайт www.st.com/isolated-interfaces

МОП-транзисторы с P-каналом обеспечивают превосходное сопротивление в открытом состоянии и выдерживают напряжение в приложениях с напряжением 24 В

Новое семейство 24-х моделей ROHM Semiconductor 24- Вход V, выдерживаемое напряжение −40 / −60 В P-канальные МОП-транзисторы доступны как в одиночной, так и в двойной конфигурации.Эти устройства хорошо подходят для промышленных и бытовых приложений, таких как автоматизация производства, робототехника и системы кондиционирования воздуха.

В новых полевых МОП-транзисторах используется усовершенствованный полупроводниковый процесс поколения 5 ^-го для достижения самого низкого сопротивления на единицу площади в своем классе, по заявлению компании. Для продуктов -40 В это означает, что сопротивление в открытом состоянии на 62% ниже, чем у обычных продуктов, и на 52% меньше сопротивление в открытом состоянии для продуктов -60 В. Они также используют оптимизированную структуру устройства и новый дизайн, который снижает концентрацию электрического поля, что приводит к высокой надежности и низкому сопротивлению в открытом состоянии (которые обычно находятся в компромиссных отношениях).Эти решения способствуют стабильной долгосрочной эксплуатации промышленного оборудования, требующего исключительного качества.

Эти устройства отражают тенденцию к более высоким входным напряжениям, обусловленную растущей потребностью в повышении эффективности в промышленных и бытовых приложениях. Хотя N-канальные полевые МОП-транзисторы обычно обладают более высокой эффективностью при использовании на стороне высокого напряжения, требуется напряжение затвора выше входного напряжения, что усложняет конфигурацию схемы.

С другой стороны, полевые МОП-транзисторы с P-каналом могут работать с напряжением затвора ниже входного, что значительно упрощает конфигурацию схемы и снижает расчетную нагрузку. Приложения включают переключатели управления питанием и двигатели вентиляторов для промышленного оборудования.

Все устройства этого семейства в настоящее время доступны в серийных объемах. Щелкните здесь для получения дополнительной информации.

NV6128, мощная ИС GaNFast с номиналом 650/800 В, была разработана Navitas Semiconductor как лучшая альтернатива кремниевым устройствам, которые в настоящее время обслуживают рынок мощной мобильной и бытовой силовой электроники.Размещенный в корпусе PQFN размером 6 × 8 мм с запатентованной интегрированной охлаждающей подушкой, нижний 70 мВт R _{DS (on)} NV6128 дает ему 66% -ное увеличение допустимой нагрузки. Это подходит для высокоэффективных приложений с высокой плотностью мощности от 200 до 500 Вт, таких как моноблоки, телевизоры, игровые консоли, зарядные устройства eMobility (электронные скутеры, электронные велосипеды), игровые ноутбуки и многое другое.

Как и другие члены семейства микросхем питания GaNFast, NV6128 объединяет в себе схему управления, защиту и управление, обеспечивая простейшее и компактное решение для питания.Он рассчитан на 650 В для номинальной работы плюс пиковая мощность 800 В для надежной работы во время переходных процессов. Затвор GaN-транзистора полностью защищен, и все устройство защищено от электростатических разрядов (ESD) до 2 кВ.

«Это явная альтернатива кремниевым решениям по преобразованию энергии», — сказал Дэн Кинзер, технический директор / главный операционный директор Navitas и соучредитель. «В то время как некоторые OEM-адаптеры для ноутбуков уровня 1 все еще используют традиционные кремниевые диодные выпрямители и топологии повышения PFC, которые работают на частоте от 50 до 70 кГц, GaNFast NV6128 обеспечивает современную высокоскоростную архитектуру тотемного полюса, работающую на частоте 200 кГц, что позволяет 300 -W решения при плотности мощности более 1.1 Вт / куб. А когда вы в полной мере воспользуетесь способностью GaN поддерживать скорости переключения в диапазоне МГц +, вы получите еще один значительный скачок в плотности мощности ».