Реле утечки РУ-1140
Общие сведения
Реле утечки РУ-1140, предназначенное для защиты людей от поражения электрическим током и других опасных последствий утечек тока на землю в электрических сетях напряжением 1140 В с изолированной нейтралью трансформатора, применяется в подземных выработках угольных и горнорудных предприятий в условиях холодного, умеренного и тропического климата.
Реле состоит из блока защитного отключения ВЗО-1140 и блока компенсации емкостных токов и шунтирования поврежденной фазы БКЗ-1140. Блок БЗО-1140 предназначен для осуществления непрерывного контроля активного сопротивления изоляции и утечки всей находящейся под рабочим напряжением сети и обеспечения возможности ее отключения коммутационным аппаратом при снижении указанных сопротивлений ниже нормируемых значений, а также для контроля сопротивления изоляции трех фаз участка сети относительно земли при отключенном коммутационном аппарате и предотвращения его включения при снижении сопротивления изоляции и утечки до значения, равного сопротивлению срабатывания в режиме предупредительного контроля и блокировки. Блок БКЗ-1140 предназначен для шунтирования поврежденной фазы на землю и компенсации емкостных токов утечки. РУ-1140Х5:
Р - реле;
У - утечки;
1140 - напряжение, В;
Х5 - вид климатического исполнения (ХЛ5, Т5) по ГОСТ 15150-69
и ГОСТ 15543-70.
Условия эксплуатации
Высота над уровнем моря не более 1000 м.
Температура окружающего воздуха от минус 10 до 60°С.
Относительная влажность воздуха до 98% при температуре 25°С в условиях умеренного и холодного климата и 60°С в условиях тропического климата;
в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли.
В части требований техники безопасности реле соответствуют ГОСТ 22929-78.
Для нужд народного хозяйства и экспортных поставок реле соответствуют ТУ12.48.081-79. ТУ 12.48.081-79
Технические характеристики
Вид взрывозащиты выходных цепей предупредительного контроля и блокировки, отключенных от контролируемой сети по ГОСТ 12.2.020-76 - И Степень защиты реле (кроме вводных зажимов) по ГОСТ 14254-80 - IР54 Номинальное напряжение питания трехфазного тока частотой 50 Гц, В - 1140 Допустимые колебания напряжения питания сети - от 0,85 до 1,1 Uном Потребляемая мощность, В·А, не более: блока БЗО-1140 - 100 блока БКЗ-1140 - 60 Количество контактов выходных реле, не менее: блока БЗО-1140 - 1п., 2з., 1р. блока БКЗ-1140 - 3п. Наибольший постоянный ток,коммутируемый контактами выходных реле блока БЗО-1140, при напряжении 250 В и активной нагрузке, А - 0,30 Переменный ток, коммутируемый контактами выходных реле блока БКЗ-1140, при напряжении от 220 до 1000 В, частотой от 50 до 1100 Гц и активной нагрузке, А - от 0,03 до 0,30 Допустимое изменение емкости сети, мкФ на фазу - от 0 до 1,0 Сопротивление срабатывания блока БЗО-1140: при однофазной утечке: для основной защиты, кОм, не более - 50
для резервной защиты, кОм - от 28 до 35 при симметричной трехфазной утечке, кОм на фазу, не менее - 60 в режиме предупредительного контроля и блокировки, % от сопротивления срабатывания при однофазной утечке, не менее - 150 Сопротивление срабатывания блока БКЗ-1140, кОм, не менее - 4,0 Собственное время срабатывания блока БЗО-1140: при снижении напряжения на сетевых зажимах до 0,6 от номинального значения, обусловленном возникновением междуфазных дуговых замыканий с касанием дугой стенок оболочки электрооборудования, с, не более - 0,10 при сопротивлении однофазной утечки 1 кОм, с, не более: основной защиты - 0,07
резервной защиты - 0,20 Собственное время срабатывания блока БКЗ-1140 (с момента срабатывания блока БЗО-1140 до момента шунтирования поврежденной фазы на землю), с, не более - 0,10 Время с момента появления однофазной утечки 1,0 кОм на землю до момента шунтирования поврежденной фазы на землю, с, не более - 0,17 Допустимый угол наклона реле в любую сторону относительно вертикальной оси, град, не более - 15 Наработка на отказ, ч, не менее: блока БКЗ-1140 - 10000 блока БЗО-1140 - 10000 блока БЗО-1140 при выполнении основной функции контроля изоляции и защитного отключения - 20000 Срок службы, лет, не менее - 3 Масса, кг, не более: блока БЗО-1140 - 20 блока БКЗ-1140 - 25 Вибрации в месте эксплуатации: частота, Гц - от 1 до 35 ускорение, м/с2 - до 5
Устройство компенсации должно ограничивать количество утечки электричества до 50 мА·с при изменении сопротивления однофазной утечки от 1,0 кОм до 60% сопротивления срабатывания; при этом кратковременный ток через сопротивление однофазной утечки 1,0 кОм до шунтирования поврежденной фазы на землю не должен превышать 0,3 А.
Кратковременный ток через сопротивление однофазной утечки 1,0 кОм после шунтирования поврежденной фазы на землю не более 0,03 А.
Гарантийный срок устанавливается 18 мес со дня ввода в эксплуатацию, но не более 24 мес со дня отгрузки с завода-изготовителя. При поставке на экспорт гарантийный срок устанавливается 12 мес со дня пуска в эксплуатацию, но не более 24 мес с момента проследования через государственную границу. Реле встраивается во взрывонепроницаемую оболочку распредустройства низшего напряжения шахтной передвижной трансформаторной подстанции напряжением 6/1,2 кВ с изолированной нейтралью.
Общий вид блока БЗО-1140 аналогичен общему виду блока БКЗ-1140 (рис. 1). Блок состоит из кожуха 1, выемной части 2 и лицевой панели 3. На боковой стенке кожуха закреплены направляющие угольники и планки для установки блока в подстанции. Выемная часть блока представляет собой шасси, на котором смонтированы элементы схемы, соединенное с лицевой панелью проводниками. На лицевой панели расположены токоведущие зажимы 4 для внешних подсоединений блока, а также два зажима 5 для заземления блока.
Общий вид блоков БКЗ-1140 и БЗО-1140:
1 - кожух; 2 - выемная часть; 3 - лицевая панель;
4 - токоведущие зажимы для внешних подсоединений блока;
5 - зажимы для заземления блока
На рис. 2 и 3 приведены принципиальные электрические схемы соответственно блоков БЗО-1140 и БКЗ-1140, а на рис. 4 схема их внешних соединений.
Принципиальная электрическая схема блока БЗО-1140:
R1-R21 - резисторы; С1-С16 - конденсаторы;
V1, V2, V11 - транзисторы;
V3-V8, V10, V13-V18, V22-V28 - диоды полупроводниковые;
V9, V12, V19-V21 - стабилитроны полупроводниковые; К1-К3 - реле;
TI, II, III - обмотки трансформатора Т; 1-23 - зажимы
Принципиальная электрическая схема блока БКЗ-1140:
R1-R17 - резисторы; С1-С15 - конденсаторы;
V1-V6, V9-V13 - диоды полупроводниковые;
V7, V8 - транзисторы; К1-К7 - реле;
А-К1, В-К1, С-К1 - реле;
TI, II, III - обмотки трансформатора Т;
LI, II - обмотки дросселя L
Схема внешних соединений блоков БЗО-1140 и БКЗ-1140:
PR - килоомметр; SF - автоматический выключатель;
SF1-SF3 - блок-контакты автоматического выключателя;
К1, К2, К5-К7 - реле; Т1 - трансформатор;
SB4 - кнопка; РНН - расцепитель нулевого напряжения;
РН - расцепитель независимый; БП-1140 - блок питания
Блок БЗО-1140 состоит из источника питания, усилителя постоянного тока, измерительной цепи и источника напряжения нулевой последовательности.
Источник питания состоит из трехфазного трансформатора Т и двух стабилизированных выпрямителей. Один из выпрямителей подключен к обмоткам II трансформатора Т и состоит из выпрямительного моста V3...V8, балластного резистора R16 и стабилитронов V9, V12. Этот выпрямитель служит для питания усилителя постоянного тока, собранного на транзисторах V1, V2, V11, нагрузкой которого служит обмотка реле К2. Другой выпрямитель подключен к обмоткам III трансформатора Т и состоит из выпрямительного моста V13...V18, балластного резистора R21 и стабилитронов V19...V21. Данный выпрямитель служит источником оперативного напряжения, подключенного к измерительной цепи, состоящей из обмотки реле К1, последовательно с которой включен резистор R6, а параллельно - резистор R5 и конденсаторы С1, С2, резисторов R1, R2, первичных обмоток трансформатора Т блока БЗО-1140, первичных обмоток трансформатора Т и дросселя L, установленных в блоке БКЗ-1140, резисторов R8, R9, R13, диода V26 и эмиттер-базового перехода транзисторного усилителя V1, V2.
Параллельно резистору R2 включен килоомметр РR с последовательно включенными в его цепь резисторами R3, R4.
Трансформатор Т подсоединяется к фазам сети до автоматического выключателя.
Между нулевой точкой источника оперативного напряжения и "плюсом" выпрямительного моста, через конденсаторы С12, С13 включена обмотка реле К3.
Исполнительными элементами блока являются: реле К1 (резервная защита) и реле К2 (основная защита).
Измерительная цепь обеспечивает подключение обмотки реле К1 параллельно контролируемому сопротивлению утечки, а входа усилителя постоянного тока V1, V2, V11 последовательно с ним.
Транзистор V11 включен по схеме с общей базой и питается от источника питания, стабилизированного стабилитроном V12. Питание сдвоенного транзистора V1, V2 осуществляется от источника питания, стабилизированного стабилитроном V9. Эмиттер-базовый переход сдвоенного транзистора V1, V2 зашунтирован база-коллекторным переходом транзистора V11.
Источник напряжения нулевой последовательности состоит из вторичной обмотки компенсирующего дросселя L блока БКЗ-1140, подсоединяемой к зажимам 1 и 20 выпрямителя V22...V25 блока БЗО-1140.
Выход выпрямителя подключен к резистору R19 в цепи эмиттер-базового перехода транзистора V11.
После подачи напряжения на блок, конденсаторы С12 и С13 заряжаются. В течение времени заряда этих конденсаторов зарядный ток протекает через обмотку реле К3 и оно включается, замыкая свой контакт в цепи конденсатора С3. Одновременно другим контактом шунтируется вход усилителя, собранного на транзисторах V1, V2, V11. При этом конденсатор С3 заряжается от источника оперативного напряжения через резистор R7.
Так как после заряда конденсаторов С12 и С13 ток через обмотку реле протекать не будет, то оно отключится и его контакты вернутся в исходное состояние. При этом через обмотку реле К1 пройдет зарядный ток конденсатора С3, в результате чего оно выключится.
После разряда конденсатора С3, реле К1 останется во включенном состоянии за счет оперативного тока, протекающего по измерительной цепи.
После срабатывания реле К1 замкнет свои контакты в цепи дистанционного отключения (ДО) высоковольтной ячейки и нулевого расцепителя (РНН) автоматического выключателя, чем обеспечивается возможность включения последнего.
После срабатывания реле К1 контроль сопротивления изоляции осуществляется следующим образом.
Через эмиттер-базовый переход, транзистора V11 протекает стабилизированный ток, а через его база-коллекторный переход частично протекает оперативный ток, по величине меньший эмиттер-базового.
При снижении сопротивления утечки контролируемой сети общее сопротивление, по которому протекает оперативный ток, уменьшается.
В результате этого величина оперативного тока, протекающего через база-эмиттерные переходы транзисторов V1, V2 и база-коллекторный переход транзистора V11, подключенных, как сказано выше, последовательно сопротивлению утечки - увеличивается. Одновременно за счет разветвления оперативного тока через сопротивление утечки и обмотку реле К1 ток, протекающий через обмотку реле К1, уменьшается.
При величине сопротивления изоляции меньшей сопротивления срабатывания, часть оперативного тока, протекающего через база-коллекторный переход транзистора V11, становится больше тока, протекающего через его база-эмиттерный переход, в результате чего откроются сдвоенные транзисторы V1, V2, срабатывает реле К2 и своим контактом разомкнет цепь питания нулевого расцепителя и замкнет цепь питания независимого расцепителя, автоматический выключатель SF отключит поврежденную сеть. Одновременно замыкается контакт реле К2 в цепи питания исполнительных реле блока БКЗ-1140.
При прикосновении человека к фазе или при возникновении однофазной утечки со сравнительно низким сопротивлением изоляции, источник напряжения нулевой последовательности, включенный встречно опорному напряжению в цепь эмиттер-базового перехода транзистора V11, резко уменьшает ток в этой цепи, чем достигает быстрое срабатывание реле К2.
Сопротивление срабатывания реле К1 выбрано меньше сопротивления срабатывания реле К2, а время срабатывания реле К1 выбрано больше суммарного времени отключения реле К2 и автоматического выключателя SF. При возникновении утечки на землю после силовых контактов автоматического выключателя SF, он отключается, и в свою очередь отключает поврежденный участок сети, вследствие чего возрастает сопротивление неотключенной части, и реле К1 остается включенным.
После срабатывания автоматического выключателя SF обмотка реле К1 получает питание от источника оперативного тока через замыкающий блок-контакт SF3 автоматического выключателя и резисторы R10, R11 и R12.
Реле К1 выполняет роль резервной защиты и, отключаясь, разрывает своим замыкающим контактом цепь питания нулевого расцепителя автоматического выключателя и цепь питания дистанционного отключения (ДО) высоковольтной ячейки в случаях:
срабатывания реле К2 и отказа автоматического выключателя SF;
отказа реле К2;
возникновения опасной утечки на неотключаемом автоматическим выключателем участке цепи.
Регулировка сопротивления срабатывания реле К1 производится переменным резистором R6, а реле К2 резистором R18 в режиме реле утечки и резистором R17 в режиме БРУ. Изменение сопротивления срабатывания БЗО-1140 при работе его в режиме БРУ осуществляется с помощью замыкающего контакта реле К2, расположенного в БКЗ-1140.
Измерение сопротивления изоляции производится килоомметром РR.
Проверка исправности основной защиты осуществляется путем нажатия кнопки SВ4 и удержания ее в течение двух-трех секунд (так как при проверке исправности защиты создается искусственная однофазная утечка сопротивлением 39 кОм, то время срабатывания при этом больше нормируемого).
Резистор R14 служит для проверки исправности резервной защиты блока БЗО-1140. При этой проверке необходимо на блоке БКЗ-1140 провод из-под зажима 4 снять и установить под зажим 17.
Диоды V27 и V28 служат для исключения взаимного влияния источника питания расцепителей автомата и источника питания реле в блоке БКЗ-1140.
Конденсаторы С4...С7 установлены для снижения вероятности ложных срабатываний блока при коммутационных процессах в сети.
Принципиальная электрическая схема блока БКЗ-1140 состоит из трансформатора Т, дросселя L, высоковольтного блока, панели конденсаторов, трех измерительных блоков и одного промежуточного блока.
Измерительный блок выполнен на печатной плате. Он содержит диоды V2, V9, выпрямительный мост на диодах V10...V13, транзисторы V7 и V8, реле К1, резисторы R4...R7, конденсаторы С6, С7. Промежуточный блок также размещен на печатной плате и включает в себя выпрямительный мост на диодах V3...V6, конденсаторы С8, С9, реле К2...К4 и резистор R8.
В состав высоковольтного блока входят реле К5...К7, резисторы R9...R17 и конденсаторы С13...С15.
Напряжения обмоток II и III трансформатора Т пропорциональны линейному напряжению сети, не зависят от утечки в сети и питают три независимые идентичные цепи, измеряющие напряжение в каждой из фаз относительно земли. Напряжение, снимаемое с обмотки IV трансформатора Т, выпрямляется мостом V3...V6, сглаживается конденсаторами С8 и С9, и питает реле К2...К7.
При появлении утечки блок БЗО-1140 отключает с помощью автоматического выключателя сеть и одновременно включает замыкающим контактом исполнительного реле основной защиты цепь питания реле К3 и К4 блока БКЗ-1140, которые включаются, расшунтируя своими размыкающими контактами сравнивающие диоды V9. Одновременно реле К3 и К4 самоблокируются, и подготавливается к работе схема исполнительных реле К5, К6, К7.
Диод V9 является элементом, сравнивающим опорный ток i2 с измерительным током i1.
Для фазы А, например, ток i1, пропорциональный фазному напряжению, протекает через конденсатор С13, резисторы R12, R9, выпрямляется мостом V10...V13, сглаживается конденсатором С10, проходит через диод V9 и резистор R7 на землю.
Опорный ток i2 обусловлен напряжением, выпрямленным диодом V2 и сглаженным фильтром R4, С6, С7. Ток i2 протекает через резисторы R5, R6 и направлен встречно току i1.
Схему настраивают таким образом, чтобы в исходном состоянии (при отсутствии утечки) ток i2 был меньше тока i1. При этом диод V9 будет открыт и зашунтирует эмиттер-базовый переход транзисторов V7, V8, так как проводящее направление диода V9 обратно проводящему направлению этого перехода.
При возникновении однофазной утечки напряжение между поврежденной фазой и "землей" существенно снижается до величины, зависящей от соотношения емкости сети и сопротивления утечки. Как только ток i1 станет меньше опорного тока i2 диод V9 запирается и через эмиттер-базовый переход сдвоенных транзисторов V7, V8 протекает ток, равный разности токов i2 и i1. Этот ток открывает транзисторы V7, V8, включает одно из реле А-К1, В-К1 или С-К1, в зависимости от того, в какой фазе возникла утечка. Это реле включает соответственно одно из исполнительных реле К5, К6 или К7, которое своим контактом включает между поврежденной фазой сети и землей соответствующий резистор R15, R16 или R17.
В результате сопротивление утечки шунтируется малым по величине сопротивлением и ток через утечку снижается до допустимого уровня.
Шунтирование фазы на землю дополнительно снижает напряжение фазы и уменьшает ток i1. Поэтому сдвоенные транзисторы V7, V8 открываются до насыщения.
Для предотвращения одновременного срабатывания исполнительных реле выполнена блокировка, позволяющая включиться только одному из реле К5, К6, К7.
В блоке БКЗ-1140 размещен ряд элементов, функционально относящихся к блоку защитного отключения.
Так, с помощью контакта реле К2 осуществляется изменение сопротивления срабатывания блока БЗО-1140 в режиме блокировочного реле утечки (БРУ).
При подаче напряжения на блок БКЗ-1140 (после взвода автоматического выключателя) реле К2 замыкающим контактом (зажимы 18, 19) шунтирует резистор R17 в цепи усилителя постоянного тока блока БЗО-1140.
При отключенном автоматическом выключателе реле К2 обесточено, замыкающий контакт разомкнут, сопротивление срабатывания блока БЗО-1140 увеличивается в 1,5 раза и он переходит в режим работы БРУ.
Обмотка I дросселя L служит для компенсации емкостных токов утечки.
Последовательно с обмоткой I дросселя включен резистор R2, предназначенный для обеспечения искробезопасности оперативной цепи в режиме БРУ. В режиме реле утечки этот резистор шунтируется замыкающим контактом реле К2.
В блоке БКЗ-1140 находится также резистор R3, с помощью которого производится проверка исправности основной защиты блока БЗО-1140. Кроме этого, в блоке БКЗ-1140 размещены элементы, обеспечивающие устойчивость к ложным срабатываниям блока защитного отключения. К ним относятся конденсаторы С1...С4, резистор R1 и диод V1, которые сгруппированы, как показано на схеме, и включены параллельно разделительному конденсатору С5. Эти элементы защищают оперативную цепь от воздействия импульсных помех, появляющихся в сети при коммутации ответвлений сети.
Блок БКЗ-1140 выпускается настроенным на емкость сети 0,5 мкФ на фазу и в процессе эксплуатации перестройке не подлежит.
При необходимости по заказу потребителя, блок может быть на заводе настроен на емкость сети 0,25 мкФ на фазу.
В комплект поставки входят: блок БЗО-1140; блок БКЗ-1140;
килоомметр; руководство по эксплуатации.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
