Змн защита минимального напряжения

Как происходит работа защиты минимального напряжения?

Как известно, при снижении напряжения питания асинхронных двигателей уменьшается уровень магнитного потока, а, следовательно, и крутящего момента. При этом увеличивается потребление тока, ведущее к снижению уровня напряжения в электросети, что отражается на работе других устройств, подключенных к ней.

Помимо этого не следует забывать о стартовых токах, образующихся при запуске двигателей. ЗМН производит отключение менее важного оборудования, чтобы обеспечить процесс самозапуска ответственных двигателей, при восстановлении параметров электросети. Если автозапуск ответственных электродвигателей не отвечает нормам ТБ или не предполагается условиями техпроцесса, то реле минимального напряжения устанавливается и на это оборудование.

Когда параметры сети не соответствуют минимальному напряжению, то ЗМН производит отключение оборудования и/или подает соответствующий сигнал системе управления или оператору, это может происходить в следующих случаях:

При фазном или межфазном коротком замыкании. В этом случае происходит резкое превышение номинального тока, что провоцирует падение напряжения ниже допустимого уровня. Если срабатывают при этом токовые реле, то произойдет полное исчезновение напряжения.
Существенное превышение номинальной мощности, что также приводит к падению в питающих цепях напряжения.

Защита производит отключение питания оборудования, не относящегося к категории высокой важности. Это позволяет произвести нормальный автозапуск ответственных электромашин при высоких пусковых токах, в противном случае может произойти ложное срабатывание релейных защит.

Назначение

ЗМН (защита минимального напряжения) используется совместно с защитами, которые осуществляют контроль сети. Эксплуатируется вкупе с устройством автоматического включения резерва (АВР). ЗМН выполняет отключение или подает соответствующий сигнал пользователю (системе) при возникновении аварий в сети потребителей, в следствии:

Читайте также: Проверка согласования параметров цепи «фаза – нуль» с характеристиками аппаратов защиты и непрерывности защитных проводников

Короткого замыкания, когда происходят значительные потери электроэнергии. Возникают большие токи, напряжение резко падает.
Перегрузки сети. (Мощности источников электропитания не хватает или один из них вышел из строя).

Такое действие обеспечивает безопасность важных механизмов во время самозапуска, когда пусковые токи вызывают снижение напряжения. Автоматика отключает работу менее важных механизмов.

Принцип работы защиты минимального напряжения

Вне зависимости от сферы применения ЗМН, ее принцип действия остается неизменным. Объясним алгоритм работы защиты на примере произвольного объекта, где для производственного процесса используется несколько электродвигателей и подключено оборудование собственных нужд. Допустим, на линии питающей объект произошло КЗ, вызвавшее срабатывание выключателя ввода (токовая защита). После завершения ремонтных работ и восстановления питания происходят следующие действия:

Автозапуск двигателей, что приводит к появлению высоких пусковых токов, и, соответственно, к снижению напряжения в сети.
Контакты реле защиты производят отключение неответственных механизмов, то есть оборудования, не принимающего участие в производственном процессе или простой которого не критичен для технологического цикла. Это приводит к нормализации тока и повышению напряжения до номинального уровня, что позволяет произвести штатный автозапуск основных узлов.

Устройство и схема ЗМН

Самый простой вариант при организации ЗМН можно сделать на одном реле, катушка которого запитана от междуфазного напряжения. Пример такой схемы приводится ниже.

Схема ЗМН на одном реле напряжения

К сожалению, такой вариант исполнения не отличатся высокой надежностью. Если произойдет обрыв цепи напряжения, то последует ложное отключение оборудования системой ЗМН. В связи с этим данная схема защиты применяется для отключения неответственных электродвигателей и оборудования собственных нужд.

Чтобы исключить ложное срабатывание системы ЗМН практикуется применение более сложных схем защиты. В качестве примера приведем одну из них, устанавливаемую на четыре асинхронных двигателя.

Схема ЗМН для четырех электродвигателей

Как видно из приведенной схемы включения ЗМН обмотки реле KVT1-4 подключаются к междуфазным напряжениям (АВ и ВС). Для повышения надежности защиты и исключения КЗ на землю одна из фаз (в нашем случае В) подключается посредством пробивного предохранителя к заземляющей шине. На фазы А и С устанавливаются однофазные АВ (автоматические выключатели). Причем один из них оборудован электромагнитной защитой, а второй – тепловой.

Рассмотрим, как будет вести себя данное устройство релейной защиты в случаях различных повреждений цепи питания:

Фазное КЗ. В данном случае не последует отключение выключателей SF2 и SF3, поскольку цепь питания не обустроена глухим заземлением.
Междуфазное КЗ. Если замыкание происходит между фазами В и С, то это вызывает отключение выключателя SF3 по току срабатывания. Цепи обмоток KVT1-2 продолжают быть запитаны от номинального напряжения, поэтому данные реле не срабатывают. Что касается KVT3-4, то они включаются, когда произойдет КЗ. Но, как только сработает SF3, на катушки реле подается фаза А (через емкость С1).

Если произойдет замыкание между другими фазами (АС или АВ), произойдет срабатывание SF2, соответственно, напряжение на обмотки KVT1-2 будет подано через емкость C1 от фазы С, а KVT3-4 не сработают.

Как видим, в данной схеме ложное срабатывание маловероятно, для этого должно произойти замыкание всех трех фаз, что вызовет одновременное срабатывание SF2 и SF3.

Ступени срабатывания ЗМН

На практике применяются двухступенчатые системы защиты. Такой алгоритм работы позволяет разграничить реакцию ЗМН в зависимости от напряжения. Рассмотрим работу степеней срабатывания.

1-ая ступень.

Данная ступень защиты активируется при напряжении 70% от номинальной величины (Uном), временная задержка срабатывания устанавливается в диапазоне 0,5-1,5 сек, что соответствует параметрам токовых отсечек АВ. При срабатывании 1-й ступени защиты производится отключение неответсвенного оборудования.

2-ая ступень.

Читайте также: Освещение лестницы с использованием проходного выключателя

Ее срабатывание происходит при падении напряжения до 50% от номинала. При таких условиях автозапуск электродвигателей невозможен. Задержка активации 2-й ступени устанавливается в диапазоне 10,0-15,0 сек, после чего производится отключение ответственных двигателей. Такое время устанавливается, чтобы дать возможность автоматике подключить резервный источник питания или снизить оперативные токи путем отключения неответственного оборудования.

Пример двухступенчатой ЗМН

Для наглядности приведем схему простой двухступенчатой защиты и кратко опишем алгоритм ее работы.

Двухступенчатая ЗМН

Как видим из рисунка отключение неответственного оборудования производит реле времени Т1 (установка срабатывания 0,5 — 1,5 сек.). Его питание производится через замкнутые контакторы трех реле V1, включенных на междуфазное напряжение. При падении Uном ниже 70% от номинала, реле T1 (первая ступень) производит включение выключателя неответственного оборудования, чтобы поднять минимальное остаточное напряжение.

Вторая ступень защиты активируется промежуточным реле напряжения V2, обмотка которого рассчитана на отключение при U ≤ 0.5Uном, через промежуток времени, заданный на Т2 (как правило не более 15 секунд). Если за отведенное время не будет подключен резервный ввод (например, пуск схемы АВР электродвигателей) или не произойдет снижение напряжения, будет производиться отключение ответственного оборудования.

Система АВР

При длительном отсутствии электрического питания срабатывает отключение и на главные электродвигатели. Это необходимо для запуска АВР (автоматика включения резерва), также этого требует технология производства.

При прекращении подачи электропитания на секционный ввод, срабатывает автоматика, включающая резерв, включается секционный выключатель, обеспечивающий подачу питания от резервного источника.

Минимальное время работы АВР зависит от задержки в системе, контролирующей ввод рабочего напряжения, времени срабатывания промежуточных реле, временных интервалов отключения и включения выключателей рабочего, резервного ввода.

Применение

Безусловно, что рассматриваемая нами защита не лишена недостатков (например, в простых схемах наблюдается ложное срабатывание при нулевом токе), тем не менее она доказала свою эффективность во многих сферах производства. Например, ЗМН устанавливается на электростанции, а также распределительные и трансформаторные подстанции. Это позволяет при максимальных токовых нагрузках отключить от шины подстанции третью категорию потребителей.

Распределительное устройство с ЗМН

Большим плюсом системы ЗМН является то, что она может использоваться совместно с дистанционной, резервной и дифференциальной защитой, а также с устройством автоматического ввода резерва, трансформаторами тока и т.д. Это существенно расширяет сферу применения.

Принцип работы реле напряжения

Современная электротехническая промышленность предлагает потребителю широкий ассортимент разнообразной продукции для защиты электрических сетей и электрооборудования при возникновении ненормируемых режимов работы. А это могут быть как короткое замыкание, токи утечки, грозовые и коммутационные перенапряжения, так и чрезмерное отклонение технологических параметров сети, определяющих качество электроэнергии.

Одно из таких устройств — низковольтное защитное реле напряжения, которое, кстати, массово используется и в промышленности. Для чего служит реле напряжения? Это электронное устройство предназначено для защиты сети и электроприемников при повышении/понижении или скачках напряжения, при которых могут возникнуть их повреждения. Практически каждый сталкивался сам или слышал про случаи выхода из строя домашних устройств при возникновении таких отклонений. А сложных устройств с каждым днем становится все больше. Электронные компоненты сложного оборудования страдают от повышения напряжения, снижается срок их службы. Падение же напряжения критично для техники, оборудованной нагревателями или двигателями (холодильники, кондиционеры, стиральные машины, водонагреватели и т.д.), когда возрастает потребляемый из сети ток, вызывающий в свою очередь их перегрев. Причинами скачков может быть повреждение или нарушение установленных режимов работы питающих электроустановок, например, обрыв нулевого провода, неравномерное распределение нагрузки по фазам, усугубляющееся подключением мощного однофазного электрооборудования.

У реле напряжения принцип действия обусловлен применением следующей схемы. В составе устройства стандартно имеется электронная и силовая части, собранные на отдельных платах. Электронная часть, как правило, представлена микропроцессорным устройством (управляющим контроллером), а силовая часть (исполнительная) – мощным электромагнитным реле, к выводам которого припаяны винтовые контакты устройства. Наличие микропроцессора позволяет производить гибкую настройку верхних и нижних уставок срабатываний по уровню напряжения, а также времени, через которое произойдет автоматическое восстановления питания. Также реле напряжения часто оборудованы электронным табло для индикации текущего уровня напряжения и величин настраиваемых параметров, что весьма наглядно и удобно в процессе эксплуатации.

При скачках напряжения, превышающих заданные значения, микропроцессорный контроллер подает управляющий сигнал на реле, которое в результате размыкает силовую цепь и питание прерывается. Через запрограммированное контроллером время происходит автоматическое повторное включение нагрузки при условии восстановления уровня напряжения.

Читайте также: Как проверить утечку тока на автомобиле обычным мультиметром

Но нужно четко для себя уяснить, что работа реле напряжения не имеет ничего общего с принципом работы автоматического выключателя. Это совершенно разные не взаимозаменяемые устройства, каждое из которых предназначено под определенную задачу. Напомним, что автоматический автомат защищает сеть от сверхтоков. В том числе он также должен защищать и реле напряжения, для чего устанавливается выше по схеме. При этом номинальный ток реле напряжения следует выбирать на ступень выше номинала автоматического выключателя, несмотря на наличие у некоторых аппаратов встроенной защиты от перегрева. В дополнение следует отметить, что реле напряжения не предназначено для защиты от перенапряжений, обусловленных грозовой активностью. Для защиты от импульсных перенапряжений при прямом попадании молнии в питающую линию, характеризующихся высокой амплитудой и длительностью до 1 мс, следует использовать УЗИП (устройство для защиты от импульсных перенапряжений).

Хоть принцип работы реле напряжения един, но схемы подключения к защищаемой сети могут отличаться у разных производителей из-за различного исполнения, в том числе по количеству контролируемых фаз, отличий в количестве и расположении контактов. Устройства могут быть предназначены для установки на din-рейку в распределительном щите квартиры или дома и использоваться для защиты всей сети. А могут защищать отдельный электроприбор или группу приборов, подключаясь в розетку.

Поэтому о том, как работает реле напряжения, как оно подключается и как настраивается, следует в обязательном порядке уточнять в прилагаемых к устройствам инструкциях производителей.

Как происходит работа защиты минимального напряжения?

Защита минимального напряжения (далее по тексту ЗМН) используется совместно с другими системами, контролирующими состояние электросети. Основная задача такой защиты – обеспечить работу ответственного оборудования при кратковременных понижениях напряжения. Узнать, как осуществляется этот процесс, можно прочитав о принципе работы ЗМН, ее устройстве и сфере применения. Всю эту информацию Вы найдете в нашей статье.

Кратко о назначении

При фазном или межфазном коротком замыкании. В этом случае происходит резкое превышение номинального тока, что провоцирует падение напряжения ниже допустимого уровня. Если срабатывают при этом токовые реле, то произойдет полное исчезновение напряжения.
Существенное превышение номинальной мощности, что также приводит к падению в питающих цепях напряжения.

Принцип работы защиты минимального напряжения

Автозапуск двигателей, что приводит к появлению высоких пусковых токов, и, соответственно, к снижению напряжения в сети.
Контакты реле защиты производят отключение неответственных механизмов, то есть оборудования, не принимающего участие в производственном процессе или простой которого не критичен для технологического цикла. Это приводит к нормализации тока и повышению напряжения до номинального уровня, что позволяет произвести штатный автозапуск основных узлов.

Устройство и схема ЗМН

Фазное КЗ. В данном случае не последует отключение выключателей SF2 и SF3, поскольку цепь питания не обустроена глухим заземлением.
Междуфазное КЗ. Если замыкание происходит между фазами В и С, то это вызывает отключение выключателя SF3 по току срабатывания. Цепи обмоток KVT1-2 продолжают быть запитаны от номинального напряжения, поэтому данные реле не срабатывают. Что касается KVT3-4, то они включаются, когда произойдет КЗ. Но, как только сработает SF3, на катушки реле подается фаза А (через емкость С1).

Ступени срабатывания ЗМН

1-ая ступень.

Данная ступень защиты активируется при напряжении 70% от номинальной величины (U_ном), временная задержка срабатывания устанавливается в диапазоне 0,5-1,5 сек, что соответствует параметрам токовых отсечек АВ. При срабатывании 1-й ступени защиты производится отключение неответсвенного оборудования.

2-ая ступень.

Пример двухступенчатой ЗМН

Для наглядности приведем схему простой двухступенчатой защиты и кратко опишем алгоритм ее работы.

Как видим из рисунка отключение неответственного оборудования производит реле времени Т1 (установка срабатывания 0,5 — 1,5 сек.). Его питание производится через замкнутые контакторы трех реле V1, включенных на междуфазное напряжение. При падении U_ном ниже 70% от номинала, реле T1 (первая ступень) производит включение выключателя неответственного оборудования, чтобы поднять минимальное остаточное напряжение.

Вторая ступень защиты активируется промежуточным реле напряжения V2, обмотка которого рассчитана на отключение при U ≤ 0.5U_ном, через промежуток времени, заданный на Т2 (как правило не более 15 секунд). Если за отведенное время не будет подключен резервный ввод (например, пуск схемы АВР электродвигателей) или не произойдет снижение напряжения, будет производиться отключение ответственного оборудования.

Применение

Большим плюсом системы ЗМН является то, что она может использоваться совместно с дистанционной, резервной и дифференциальной защитой, а также с устройством автоматического ввода резерва, трансформаторами тока и т.д. Это существенно расширяет сферу применения.

Расчет уставок ЗМН

Уставки рассчитываются исходя из особенностей технологического процесса. Приведем пример расчета пуска схемы типовой двухступенчатой защиты. Напряжение срабатывания первой ступени рассчитывается по следующей формуле: U_з1 = 0,7 х U_ном. То есть, 70% от номинального напряжения. Повышение чувствительности системы путем повышение границы падения напряжения может привести к снижению эффективности из-за ложных срабатываний.

Время задержки срабатывания секционных выключателей устанавливается в пределах 0,5 -1,5 сек.

Расчет срабатывания второй ступени защиты выполняется по формуле: U_з2 = 0,5 х U_ном.

Время задержки выбирается в диапазоне 10,0 -15,0 сек.

Принцип работы защиты минимального напряжения

Защита минимального напряжения обеспечивает безопасную работу важных узлов, наиболее ответственных механизмов в электрических сетях, на производствах, когда происходит кратковременное исчезновение напряжения в сети. Подает сигнал, отключает группу или секции присоединений схем, электроприборов, двигателей, трансформаторов при понижении напряжения ниже допустимого значения (уставки).

ЗМН

Назначение

Короткого замыкания, когда происходят значительные потери электроэнергии. Возникают большие токи, напряжение резко падает.
Перегрузки сети. (Мощности источников электропитания не хватает или один из них вышел из строя).

Схема ЗМН

Система ЗМН, как правило, выполняется при помощи электромагнитных или электронных реле напряжения. Это своеобразный реагирующий орган в цепи.

Релейные контакты соединяют последовательно, чтобы предотвратить сбой при перегорании предохранителей в электрических цепях. На контакты реле подается фаза через вспомогательный контакт от секционного трансформатора или электрической сети.

Дополнительно в состав змн входят реле:

Времени, обеспечивающее последовательность работы в электрической схеме.
Промежуточное, коммутирующее управляющие сигналы.
Указательное, которое сигнализирует о срабатывании защиты.
Минимального напряжения.

Также система защиты на производстве включает линейные контакторы или электромагнитные пускатели.

При понижении показателей до значения 50 процентов от номинального, замыкатель отключается, размыкает, шунтирующий кнопку пуск, контакт, предотвращает самозапуск двигателя, машины.

При такой системе запуск механизмов происходит после нажатия на кнопку, которая замкнет схему.

ЗМН могут работать автономно или совместно с токовыми защитами.

Принцип работы ЗМН

Защита от минимального напряжения (ЗМН) имеет идентичный принцип работы во всех сферах защиты по напряжению. Для понимания, функциональность ЗМН можно объяснить на примере электрических двигателей.

Механизмы останавливаются при возникновении КЗ (короткое замыкание). После его ликвидации происходит самозапуск двигателей, подключенных к секциям или шинам. У каждой группы свое входное питание от трансформатора, либо иного источника. Пусковые токи в несколько раз превышают номинальные значения, во время запуска происходит «просадка» напряжения на секциях.

Защита ЗМН отключает незначительных потребителей участка сети — это электродвигатели не влияющие на процесс, их простой не вызовет сбой в производстве. Следовательно, уменьшается суммарный пусковой ток, напряжение в сети не имеет критичной просадки, его хватает на самозапуск главных двигателей или узлов.

Секционный (групповой) самозапуск электрических двигателей начинается после возобновления подачи питания.

Система АВР

Ступени срабатывания ЗМН

1-ая ступень

Система срабатывает при снижении напряжения до 70 % от номинального значения и с временной выдержкой полсекунды.

При включении первой ступени защиты, отключаются менее важные для производства электродвигатели. Предотвращается дальнейшее снижение одного из главных параметров, обеспечивающего возможность самозапуска главных механизмов.

2-ая ступень

Следующая ступень срабатывает после работы первой ступени. Уставка второй имеет 50 % от номинального значения разности потенциалов, время срабатывания девять секунд.

Самозапуск главных электродвигателей не происходит, отключаются оставшиеся механизмы, подключенные к цепи защиты, но поддерживается работа агрегатов, отключение которых приведет к аварийной ситуации. Вторая ступень обеспечивает режим безопасного торможения и остановки.

Защита от напряжения

Реле напряжения, на котором основана ЗМН, постоянно контролирует величину значения сети, отключает потребителей, если они выходят за рамки установленных пределов. Возобновляет работу механизмов при возобновлении требуемых параметров.

Защита минимального напряжения может быть выполнена и автоматическими выключателями с расцепителем малого напряжения, который включает автомат при 80 % от номинального значения, а отключает его, если оно становится ниже 50 %.

Расцепитель низкого напряжения подходит для дистанционного отключения автоматики.

Достоинства

Устройства змн (реле, автоматические выключатели) имеют небольшие габариты, подходят для установки на стальную, алюминиевую или гальваническую рейку (DIN-рейку).
Некоторые модели подходят для включения в розетку. Пользователь может обеспечить защиту группе бытовых электроприборов, не изменяя конфигурацию проводки.
Доступность. Низкая стоимость позволяет использовать реле или группу реле простому обывателю, а не только на производстве.
Автоматика практически мгновенно реагирует на понижение напряжения в сети, отключая и обеспечивая бесперебойную работу механизмам.

Недостатки

При защите с помощью одного реле возможна неправильная работа, если произошел обрыв в цепи. Такая релейная защита подходит только для неответственных механизмов.
Не устраняет колебания напряжения в сети.
После включения выключателя ввода, может произойти его несанкционированное отключение. Происходит такое от задержки срабатывания реле. Сигнал на отключение выключателя ввода приходит раньше, чем срабатывает реле напряжения, а временное и выходное (змн) реле возвращаются в исходное состояние.

Применение

Несмотря на некоторые недостатки, защита минимального напряжения тесно связана с производственными процессами, обеспечивает надежное функционирование техническому оборудованию.

Применяется для обеспечения защиты на электростанциях, обеспечивает работу важных механизмов при кратковременном исчезновении собственного питания. Устанавливается на проблемных участках электросети и подстанциях, отключая в первую очередь потребителей третьей категории. Обеспечивает сохранение напряжения на жизненно-важных объектах (больницы, железная дорога, связь, водопровод, канализация).

Видео по теме

источники:

https://masterservisnsk.ru/sekrety/zachem-nuzhno-rele-napryazheniya.html

https://www.asutpp.ru/zaschita-minimalnogo-napryazheniya.html

https://profazu.ru/elektrosnabzhenie/bezopasnost-elektrosnabzhenie/zashhita-minimalnogo-napryazheniya.html