Dobre praktyki eksploatacyjne dla wyłączników i kontaktorów w szafach rozdzielczych
Dobre praktyki eksploatacyjne przekaźników i kontaktorów w rozdzielniach
Eksploatacja napięć Niska/Średnia
Rozdzielnie
Celem niniejszych wytycznych jest zaproponowanie rekomendowanych praktyk dotyczących eksploatacji i kontroli przekaźników i kontaktorów w rozdzielniach o napięciu średnim (2 - 13,8 kV) i niskim (200 - 480 V). Dobrze uregulowana eksploatacja jest kluczowa dla maksymalizacji wydajności i żywotności sprzętu zakładu, a także zapewnienia bezpiecznego środowiska pracy dla personelu.
Ten artykuł opisuje obowiązki personelu eksploatacyjnego, ich codzienne kontrole i inspekcje rozdzielni. Ponadto omawia optymalne praktyki dotyczące eksploatacji i ochrony transformatorów, silników, szyn, kabli, przekaźników i kontaktorów.
Inspekcje przez operatora
Personel eksploatacyjny ma obowiązek ustalać i przeprowadzać regularne rutynowe inspekcje wszystkich rozdzielni w zakładzie. Przekaźniki, kontakitory i szyny powinny być utrzymywane w czystości i suchoty, aby zmniejszyć ryzyko awarii izolacji, które mogą prowadzić do eksplozji i pożarów. Ogólnie rzecz biorąc, zaleca się przeprowadzanie inspekcji raz dziennie.
Poniżej przedstawiono zalecane elementy codziennej inspekcji rozdzielni:
W przypadku wykrycia jakichkolwiek anomalii podczas wspomnianego procesu kontroli, należy wystawić zlecenia serwisowe.
Omówione zostaną praktyki dotyczące ochrony przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądu i uszkodzeniom uziemienia w liniach odjazdowych, ochrony przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądu w źródłach i połączeniach, oraz inne kluczowe praktyki związane z transformatorami. Ponadto omówione zostaną transfer szyn rozdzielni i problemy związane z równoległym zasilaniem z dwóch źródeł oraz schematami transferu w czasie przełączania.
Ochrona
Relé ochronne są koordynowane tak, aby tylko te przekaźniki lub kontakitory, które muszą działać, aby izolować uszkodzenia, otwierały się automatycznie. To umożliwia maksymalną liczbę sprzętu, który może pozostać w eksploatacji, minimalizując wpływ na jednostki generujące online. Ponadto daje to wskazanie miejsca uszkodzenia elektrycznego.
Uszkodzenia elektryczne w transformatorach, silnikach, szynach, kabli, przekaźnikach i kontaktorach są zwykle stałe. Przed ponownym uruchomieniem sprzętu należy przeprowadzić dokładne badanie działania relé ochronnych.
Wielkość prądów krótkiego zwarcia elektrycznego zwykle wynosi od 15 000 do 45 000 amper, w zależności od wielkości i impedancji transformatora źródłowego.
Ochrona uziemienia lini odjazdowych
Konstrukcje ograniczające prąd uziemienia (zwykle około 1000 amper) stosują oddzielne relé uziemienia, które będą działać tylko w przypadku uszkodzeń uziemienia. Te relé działają z bardzo krótkimi opóźnieniami, aby izolować uziemione linie odjazdowe, zanim relé uziemienia przekaźników źródłowych lub połączeń mogą działać.
Ochrona przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądu w źródłach i połączeniach
Przekaźniki źródłowe i połączeniowe nie są wyposażone w elementy natychmiastowego przerywania. Zamiast tego polegają one na opóźnieniach, aby skoordynować reakcję na uszkodzenia z dolnymi szynami i obciążeniami.
Typowo, te relé są ustawiane na podstawie maksymalnych poziomów trójfazowego krótkiego zwarcia, z czasem działania od 0,4 do 0,8 sekundy.
Normalnie, te relé mają charakterystykę odwrotnego czasu. To oznacza, że niższe poziomy prądu skutkują proporcjonalnie dłuższymi opóźnieniami dla wszystkich relé. Szczególnie, przekaźnik połączeniowy podłączony do innej szyny jest ustawiony na działanie w około 0,4 sekundy, podczas gdy dolny przekaźnik transformatora źródłowego jest ustawiony na działanie w około 0,8 sekundy.
Ochrona przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądu w wysokonapięciowej stronie transformatora źródłowego
Relé przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądu na wysokonapięciowej stronie transformatora źródłowego są zwykle ustawiane tak, aby działały w około 1,2 sekundy po wystąpieniu maksymalnego trójfazowego krótkiego zwarcia na stronie niskonapięciowej. To opóźnienie pozwala na właściwą koordynację z relé przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądu na stronie niskonapięciowej lub wtórnej.
Te relé mają zazwyczaj charakterystykę odwrotnego czasu, co oznacza, że niższe poziomy prądu skutkują dłuższymi czasami działania. Relé przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądu na wysokonapięciowej stronie transformatora źródłowego zakładają, że uszkodzenie może wystąpić w samym transformatorze, na łącznikach szyn lub kabli na stronie niskonapięciowej, lub w przekaźniku niskonapięciowym. Wyłączą one niezbędny sprzęt, aby izolować uszkodzenie.
Dla automatycznych przełączników transferu (UAT), które są zwykle wyposażone w ochronę różnicową, relé przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądu na stronie wysokonapięciowej mogą również spowodować wyłączenie jednostki i głównego transformatora wzmacniającego. Ponadto, jeśli dolny przekaźnik niskonapięciowy nie będzie mógł przerwać uszkodzenia, relé przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądu na stronie wysokonapięciowej zapewnią ochronę przed przylepianiem się przekaźnika.
Residualna ochrona uziemienia w źródłach i połączeniach
Dla konstrukcji ograniczających prąd uziemienia (zwykle około 1000 amper) stosowane są osobne relé uziemienia, które działają tylko w przypadku uszkodzeń uziemienia. Relé uziemienia przekaźników źródłowych i połączeniowych nie są wyposażone w elementy natychmiastowego przerywania. Zamiast tego polegają one na opóźnieniach, aby skoordynować reakcję na uszkodzenia z dolnymi szynami i obciążeniami. Typowo, te relé są ustawiane na podstawie maksymalnych poziomów prądu uziemienia, z czasem działania od 0,7 do 1,1 sekundy.
Normalnie, te relé mają charakterystykę odwrotnego czasu. To oznacza, że niższe poziomy prądu skutkują proporcjonalnie dłuższymi opóźnieniami dla wszystkich relé. Szczególnie, przekaźnik połączeniowy podłączony do innej szyny jest ustawiony na działanie w około 0,7 sekundy dla 100% uszkodzeń uziemienia, podczas gdy dolny przekaźnik transformatora źródłowego jest ustawiony na działanie w około 1,1 sekundy.
Ochrona neutrali transformatora źródłowego
W schematach projektowych mających na celu ograniczenie prądu uziemienia (zwykle około 1000 amper) stosowane są dedykowane relé uziemienia. Te relé są specjalnie zaprojektowane do precyzyjnego wykrywania prądu uziemienia płynącego przez punkt neutralny transformatora. Są one bardzo celowe i będą aktywowane tylko w przypadku uszkodzenia uziemienia.
Normalnie, relé uziemienia neutrali transformatora źródłowego jest ustawione na działanie w około 1,5 sekundy po wystąpieniu najcięższego uszkodzenia uziemienia. To ustawienie czasu jest kluczowe, ponieważ gwarantuje, że relé może skoordynować się z relé uziemienia przekaźników źródłowych i połączeniowych.
Relé uziemienia neutrali ma kluczowe zadanie. Jego główna funkcja polega na izolowaniu uszkodzeń uziemienia występujących na stronie niskonapięciowej (tj. wtórnej) transformatora źródłowego. Możliwe miejsca uszkodzeń obejmują cewki niskonapięciowe transformatora, przekaźniki niskonapięciowe i łączące je szyny i kablice. Co więcej, służy on również jako ochrona zapasowa. W przypadku, gdy dolny przekaźnik niskonapięciowy nie będzie działał poprawnie w obliczu uszkodzenia uziemienia, relé uziemienia neutrali szybko wejdzie w akcję, aby odciąć uszkodzoną obwód, zapewniając tym samym bezpieczne i stabilne działanie systemu energetycznego.
Schematy alarmowe uziemienia
Schematy alarmowe uziemienia ograniczają prąd uziemienia do kilku amperów. Typowe wartości to 1,1 ampera dla systemów 480-voltowych i 3,4 ampera dla systemów 4 kV. Dla transformatorów źródłowych z połączeniem gwiazdowym punkt neutralny jest zwykle uziemiony poprzez transformator uziemiający. Dla transformatorów źródłowych z połączeniem trójkątnym, prąd uziemienia jest zazwyczaj dostarczany przez trzy transformatory, połączone w konfiguracji uziemionej gwiazdy na stronie pierwotnej i otwartej trójkąta na stronie wtórnej.
W obu scenariuszach, relé napięciowe są instalowane na stronie wtórnej transformatorów uziemiających, aby sygnalizować warunki uszkodzenia uziemienia. W przypadku transformatorów źródłowych z połączeniem trójkątnym, wybuch fuzów pierwotnych transformatorów detektorów uziemienia może również wywołać alarm.
Oba schematy relacyjne emitują alarmy (zazwyczaj z czułością 10% lub większą) dla wszystkiego podłączonego sprzętu w określonym systemie elektrycznym. Obejmuje to cewki niskonapięciowe lub wtórne transformatora źródłowego, a także wszystkie połączone szyny, kablice, przekaźniki, transformatory potencjałowe i obciążenia.
Transfer szyn rozdzielni
Równoległe zasilanie z dwóch źródeł
Równoległe zasilanie z dwóch różnych źródeł jest preferowanym podejściem do przełączania z jednego źródła na drugie. Ta metoda nie naraża silników, zapewnia płynny przelew i nie stanowi zagrożenia dla działającego sprzętu. Jednak w wielu projektach, prąd krótkiego zwarcia generowany podczas procesu równoległości przekracza zdolność przerwania przekaźników odjazdowych.
Przekaźniki źródłowe i połączeniowe nie są dotknięte, ale przekaźniki odjazdowe mogą nie być w stanie wyczyścić bliskich uszkodzeń i mogą nawet zostać uszkodzone w tym procesie. Dlatego czas równoległości powinien być minimalizowany (około kilku sekund), aby zmniejszyć czas ekspozycji i prawdopodobieństwo uszkodzeń odjazdowych.
Typowo, ten problem jest bardziej widoczny, gdy jednostka generująca zasila jeden system, podczas gdy transformator rezerwowy lub startowy jest zasilany z innego systemu. Zmniejszenie mocy wyjściowej generatora zwykle zbliża kąty fazowe, ponieważ kąt mocy generatora maleje wraz ze zmniejszającym się obciążeniem.
Transfery typu „odłączenie-napęd”
Transfery typu „odłączenie-napęd”, znane również jako schematy transferu w czasie przełączania, mogą uszkodzić silniki. Jeśli nowy przekaźnik źródłowy nie zamknie się po otwarciu poprzedniego przekaźnika źródłowego, może to spowodować zatrzymanie działającej jednostki lub przerwanie procesu. Gdy szyna traci zasilanie, podłączone silniki działają jako generatory i dostarczają resztowe napięcie do szyny.
To resztowe napięcie zwykle zanika w ciągu około jednej sekundy.
Jednak transfery typu „odłączenie-napęd” odbywają się znacznie szybciej niż jedna sekunda, a resztowe napięcie może się połączyć z napięciem nowego źródła. Jeśli suma wektorowa tych dwóch napięć przekroczy 133% nominalnego napięcia silnika, transfer może skrócić okres użytkowania zaangażowanych silników.
Automatyczne schematy transferu szyn
Automatyczne schematy transferu szyn są ogólnie zaprojektowane, aby zmniejszyć obciążenie silników podczas transferu i skoordynować z relami ochronnymi. Koordynacja z relami przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądowi jest osiągana przez rozpoczęcie transferu po otwarciu przekaźnika źródłowego. Jeśli relay przeciw przewodzeniu nadmiernemu prądowi spowoduje otwarcie przekaźnika źródłowego (co wskazuje na uszkodzenie szyny), automatyczny transfer zostanie zablokowany.
Ponadto, te schematy zwykle wykorzystują relé resztowego napięcia i/lub relé synchronizacji wysokiej prędkości. Transfery są dozwolone tylko, gdy suma wektorowa resztowego napięcia i napięcia z nowego źródła jest mniejsza niż 133% nominalnego napięcia silnika. Jeśli transfer zostanie zablokowany przez relé blokady 86, schemat zwykle przestaje działać.
Jednak, jeśli to nie jest przypadek, operatory powinni sprawdzić, czy automatyczny schemat transferu jest dezaktywowany, zanim zresetują relé blokady szyny 86.
