Dobré provozní postupy pro spínací přístroje, vypínače a kontaktní čidlo

Dobré provozní postupy pro spínače a stykače v rozvodných skříních

Provoz nízkého a středního napětí

 Rozvodné skříně

Cílem těchto pokynů je nabídnout doporučené postupy pro provoz a kontrolu spínačů a stykačů ve středně napěťových (2 - 13,8 kV) a nízkonapěťových (200 - 480 V) vyjímacích rozvodných skříních. Dobře regulovaný provoz je nezbytný pro maximalizaci výkonu a životnosti zařízení továrny a také pro zajištění bezpečné pracovní prostředí pro personál továrny.

Tento článek stanovuje odpovědnosti provozního personálu, spolu s každodenními kontroly a inspekce rozvodných skříní. Kromě toho se zabývá optimálními postupy pro provoz a ochranu transformátorů, motorů, sběrnic, kabelů, spínačů a stykačů.

Inspekce operátora

Je povinností provozního personálu nastavit a provádět pravidelné rutinní inspekce všech rozvodných skříní v továrně. Spínače, stykače a sběrnice by měly být udržovány čisté a suché, aby se snížilo riziko selhání izolace, které mohou vést k explozím a požárům. Obecně se doporučuje provádět inspekce jednou denně.

Následující jsou doporučené položky každodenní inspekce rozvodných skříní:

• Zkontrolujte, zda se chránící relé pohnuly nebo byly aktivovány. Pokud jsou nalezeny jakékoli nepravosti, resetujte je a zaznamenejte do logu řídící místnosti.

• Poslouchejte slyšitelný šum způsobený elektrickým obloukem.

• Detekujte jakýkoli neobvyklý zápach z přehřáté nebo hořící izolace.

• Hledejte známky proniknutí vlhkosti, jako jsou úniky na střeše nebo voda na podlaze.

• Ujistěte se, že stavové světlo a semaforové signály fungují správně.

• Ověřte, že ventilátory a klepeta v komoře s tlakem fungují dobře, aby se zabránilo proniknutí vlhkosti a jiných kontaminantů.

• Potvrďte, že dveře místnosti s rozvodnou skříní jsou pevně uzavřené, aby se snížilo proniknutí kontaminantů.

• Ujistěte se, že dveře skříně s rozvodnou skříní jsou zavřené, aby se snížilo proniknutí kontaminantů.

• Zkontrolujte, že panely pro přístup k mechanismům pro vytahování spínačů, ukončení kabelů a další účely jsou zavřeny, aby se snížilo proniknutí kontaminantů.

• Ujistěte se, že spínače a stykače jsou uloženy ve svých odpovídajících skříních nebo v speciálních obalech (obvykle vybavených ohřívači), aby se zařízení udržovala čistá a suchá.

• Zkontrolujte, že osvětlení v místnosti s rozvodnou skříní funguje správně.

• Potvrďte, že označení skříně splňuje předpisy továrny a přesně určuje pozice zdroje, spojovací linky a vývodů.

• Ujistěte se, že nástroje pro vytahování a ochranné bezpečnostní vybavení jsou správně uloženy a udržovány.

• Pravidelně provádějte čisticí úkoly, aby se místnost udržela čistá a uspořádaná.

Pokud jsou během výše uvedeného inspekčního procesu zjištěny jakékoli nepravosti, by měly být vydány údržbové práce.

Bude se zabývat postupy pro ochranu přetížení a zemského zkratu vývodů, stejně jako ochranou přetížení zdroje a spojovací linky a dalšími klíčovými postupy souvisejícími s transformátory. Dále se bude zabývat převody rozvodných sběrnic a zkoumat problémy, které vznikají při paralelním připojení dvou zdrojů energie a při převodech v režimu switch-time transfer.

 Ochrana

Chránící relé jsou koordinovány tak, aby automaticky otevřely pouze ty spínače nebo stykače, které potřebují fungovat k izolaci poruch. To umožňuje, aby co nejvíce zařízení zůstalo v provozu a minimalizovalo vliv na online generující jednotky. Také poskytuje indikaci místa elektrické poruchy.

Elektrické poruchy v transformátorech, motorech, sběrnicích, kabelech, spínačích a stykačích jsou obvykle trvalé. Před opětovným napájením zařízení musí být provedena důkladná vyšetření funkce chránících relé.

Velikost elektrických krátkých obvodů obvykle kolísá mezi 15 000 a 45 000 ampery, v závislosti na velikosti a impedanci zdrojového transformátoru.

Ochrana před zemským zkrutem vývodů

Návrhy, které omezují proud zemského zkrutu (obvykle okolo 1000 ampér), používají samostatné zemské relé, které budou aktivovány pouze v případě zemského zkrutu. Tyto relé otevírají s velmi krátkými časovými prodlevami, aby izolovaly zemské vývody, než mohou zemská relé zdroje nebo spojovací linky fungovat.

Ochrana před přetížením zdroje a spojovací linky

Spínače zdroje a spojovací linky nejsou vybaveny prvky okamžitého otevření. Místo toho spoléhají na časové prodlevy, aby koordinovaly odpovědi na poruchy s dolními sběrnicemi a spotřebiči.

Typicky jsou tato relé nastavena na základě maximální hladiny třífázového krátkého obvodu, s dobou fungování od 0,4 do 0,8 sekundy.

Obvykle mají tato relé inverzní časovou charakteristiku. To znamená, že nižší hodnoty proudu vedou k proporcionálně delším časovým prodlevám pro všechna relé. Konkrétně je spojovací spínač připojený k jiné sběrnici nastaven na fungování asi za 0,4 sekundy, zatímco spínač na nízkém konci zdrojového transformátoru je nastaven na fungování asi za 0,8 sekundy.

 Ochrana před přetížením vysoké strany zdrojového transformátoru

Relé přetížení na vysoké straně zdrojového transformátoru jsou obvykle nastaveny tak, aby fungovaly přibližně 1,2 sekundy po maximálním třífázovém krátkém obvodu na nízké straně. Tato časová prodleva umožňuje správnou koordinaci s relé přetížení na nízké nebo sekundární straně.

Tyto relé obvykle mají inverzní časovou charakteristiku, což znamená, že nižší hodnoty proudu vedou k delším dobám fungování. Relé přetížení na vysoké straně zdrojového transformátoru předpokládají, že porucha může nastat v samotném transformátoru, v sběrnicích nebo kabelech na nízké straně, nebo v nízkonapěťovém spínači. Otevřou všechna potřebná zařízení, aby izolovaly poruchu.

Pro automatizované převodníky Unitized Automatic Transfer Switches (UATs), které jsou obvykle vybaveny diferenciální ochranou, mohou relé přetížení na vysoké straně způsobit, že celá jednotka a hlavní step-up transformátor kompletně otevřou. Kromě toho, pokud nízkonapěťový spínač selže při přerušení poruchy, relé přetížení na vysoké straně poskytují ochranu proti přichycení spínače.

Reziduální ochrana země zdroje a spojovací linky

Pro návrhy, které omezují proud zemského zkrutu (obvykle okolo 1000 ampér), jsou používána samostatná zemská relé, která fungují pouze v případě zemského zkrutu. Zemská relé zdroje a spojovací linky nejsou vybavena prvky okamžitého otevření. Místo toho spoléhají na časové prodlevy, aby koordinovaly odpovědi na poruchy s dolními sběrnicemi a spotřebiči. Typicky jsou tato relé nastavena na základě maximální hladiny zemského zkrutu, s dobou fungování od 0,7 do 1,1 sekundy.

Obvykle mají tato relé inverzní časovou charakteristiku. To znamená, že nižší hodnoty proudu vedou k proporcionálně delším časovým prodlevám pro všechna relé. Konkrétně je spojovací spínač připojený k jiné sběrnici nastaven na fungování asi za 0,7 sekundy pro 100% zemských zkrutů, zatímco spínač na nízkém konci zdrojového transformátoru je nastaven na fungování asi za 1,1 sekundy.

Ochrana neutrální země zdrojového transformátoru

V návrzích zaměřených na omezení proudu zemského zkrutu (obvykle okolo 1000 ampér) jsou používána specifická zemská relé. Tyto relé jsou speciálně navržena k přesnému detekování proudu země procházejícího neutrálním bodem transformátoru. Jsou velmi cílená a budou aktivována pouze v případě, že dojde k zemskému zkrutu.

Obvykle je neutrální zemské relé zdrojového transformátoru nastaveno na fungování přibližně 1,5 sekundy po nejtěžším zemském zkrutu. Toto nastavení časové prodlevy je klíčové, protože zajistí, že relé může dobře koordinovat s zemskými relé zdrojových spínačů a spojovacích spínačů.

Neutrální zemské relé má klíčovou misi. Jeho základní funkcí je izolovat zemské zkruty, které nastanou na nízké straně (tj. sekundární straně) zdrojového transformátoru. Potenciální místa poruch zahrnují nízkonapěťové vinutí transformátoru, nízkonapěťové spínače a sběrnice a kabely, které je spojují. Ještě důležitější je, že slouží jako záložní ochrana. Pokud nízkonapěťový spínač nefunguje správně při zemském zkrutu, neutrální zemské relé rychle zasáhne a přeruší vadné obvod, což zajistí bezpečné a stabilní fungování elektřinového systému.

Pouze alarmové schéma země

Pouze alarmová schémata země omezují proud zemského zkrutu na pouhých několik ampér. Typické hodnoty jsou 1,1 ampér pro systémy 480 voltů a 3,4 ampér pro systémy 4 kV. Pro transformátory s wye spojením je neutrální bod obvykle zeměn přes zeměni transformátor. Pro transformátory s delta spojením je proud zemského zkrutu obvykle dodáván třemi transformátory, které jsou spojeny v zeměném wye na primární straně a v otevřeném deltě na sekundární straně.

V obou scénářích jsou na sekundárních stranách zeměných transformátorů instalována relé napětí, která upozorňují na podmínky zemského zkrutu. V případě transformátorů s delta spojením mohou i vyhozené primární pojistky zeměných detektorových transformátorů vyvolat alarm.

Obě reléová schémata vydávají alarma (obvykle s citlivostí 10 % nebo vyšší) pro všechna zeměná zařízení v konkrétním elektrickém systému. To zahrnuje nízkonapěťová nebo sekundární vinutí zdrojového transformátoru, stejně jako všechny připojené sběrnice, kabely, spínače, potenciální transformátory a spotřebiče.

Převody rozvodných sběrnic
Paralelní spojení dvou zdrojů

Paralelní spojení dvou různých zdrojů energie je preferovaným přístupem k přepnutí z jednoho zdroje na druhý. Tento způsob nepřináší žádné stresy pro motory, zajišťuje hladký přechod a nezpůsobuje žádné hrozby pro běžící zařízení. Nicméně, v mnoha návrzích překračuje krátký obvodový proud generovaný během paralelního spojení přerušovací kapacitu vývodních spínačů.

Spínače zdroje a spojovací spínače zůstávají neovlivněny, ale vývodní spínače mohou selhat při odstraňování blízkých poruch a mohou být dokonce poškozeny. Proto by měla být doba paralelního spojení minimalizována (asi několik sekund), aby byla snížena expozice a pravděpodobnost vývodních poruch.

Typicky je tento problém více výrazný, když generující jednotka dodává energii do jednoho systému, zatímco rezervní nebo startovací transformátor je napájen z jiného systému. Snížení výkonu generátoru obvykle přibližuje fázové úhly, protože úhel výkonu generátoru klesá s nižším zatížením.

 Převody typu drop-pickup

Převody typu drop-pickup, také známé jako schémata převodu v režimu switch-time, mohou poškodit motory. Pokud nový zdrojový spínač nezavře po tom, co předchozí zdrojový spínač otevře, může to způsobit, že běžící jednotka se vypne nebo bude přerušen provozní proces. Když sběrnice ztratí energii, připojené motory fungují jako generátory a dodávají reziduální napětí do sběrnice.

Tohle reziduální napětí obvykle klesá během asi jedné sekundy.

Nicméně, převody typu drop-pickup probíhají mnohem rychleji než za jednu sekundu, a reziduální napětí se může kombinovat s napětím z nového zdroje. Pokud vektorový součet těchto dvou napětí překročí 133 % nominálního napětí motoru, může převod snížit životnost zapojených motorů.

Automatická schémata převodu sběrnic

Automatická schémata převodu sběrnic jsou obvykle navržena tak, aby minimalizovala stresy na motory během převodu a koordinovala s relémi pro poruchy. Koordinace s přetížením relé se dosahuje iniciací převodu po otevření spínače zdroje. Pokud relé přetížení způsobí, že spínač zdroje otevře (což naznačuje poruchu sběrnice), automatický převod bude blokován.

Kromě toho tato schémata obvykle používají relé reziduálního napětí a/nebo relé rychlé synchronizace. Převody jsou povoleny pouze tehdy, když vektorový součet reziduálního napětí a napětí z nového zdroje je menší než 133 % nominálního napětí motoru. Pokud je převod zablokován relémi 86, schéma obvykle vyprší.

Pokud tomu tak není, operátoři by měli ověřit, že automatické schéma převodu je deaktivováno, než resetují relé 86 zámku sběrnice.