Аппарат защиты АЗУР-4МК

Аппарат защиты АЗУР-4МК предназначен для защиты людей от поражения электрическим током и других опасных последствий утечек тока на землю в электрических сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 380, 660 и 1140 В с изолированной нейтралью трансформатора.

Аппарат защиты встраивается в распределительные устройства низшего напряжения передвижных трансформаторных подстанций, применяемых в подземных выработках и на поверхности угольных и горнорудных предприятий.

Конструкция

Аппарат защиты АЗУР.4МК конструктивно выполнен в виде блока, устанавливаемого в распределительные устройства низшего напряжения трансформаторных передвижных подстанций. Аппарат защиты воздействует на расцепитель нулевого напряжения и независимый расцепитель автоматического выключателя передвижной трансформаторной подстанции. Аппарат защиты состоит из выемной части, закрытой металлическим корпусом (рисунок 1).

При несрабатывании автоматического выключателя, аппарат защиты выдает сигнал на отключение высоковольтной ячейки, питающей данную подстанцию.

Рис.1. Габариты аппарата защиты АЗУР-4МК

На лицевой панели аппарата защиты установлены штепсельный разъем, токоведущие и заземляющий зажимы для подключения аппарата к трансформаторной подстанции. На корпусе аппарата имеются кронштейны для его крепления в камере подстанции.

Функционально схема аппарата защиты состоит из устройства контроля сопротивления изоляции сети, устройства определения, выбора и шунтирования поврежденной фазы и устройства регистрации, отображения, хранения и передачи данных. Отображение данных измерения и произошедших событий осуществляется при помощи отдельного информационного блока, не входящего в состав блока защиты.

Клеммы К, U, V, W и штепсельный разъем X1 предназначены для внешних соединений и полностью взаимозаменяемы с аппаратом АЗУР-4. Штепсельный разъем X6 предназначен для подключения информационного блока, отображающего текущее состояние аппарата и защищаемой сети, результаты измерений (сопротивления изоляции и времени срабатывания при проверке) и произошедшие события, а также передающего информацию в систему нижнего уровня АСУ ТП по интерфейсу RS-485 (протокол Modbus RTU) и УТАС.

Комплект поставки

В комплект поставки АЗУР.4МК входит:

• руководство по эксплуатации - 1 экз.
• гнездо соединителя РШАГКП-20-3 - 1 шт. *
• килоомметр - 1 шт. *
• информационный блок БИН.4МК - шт. *

* Комплектуется по отдельному заказу.

Работа устройства

Аппарат защиты обеспечивает непрерывный контроль сопротивления изоляции сети при напряжениях 380/660/1140 В и автоматически адаптируется к указанным напряжениям. После подачи питающего напряжения на аппарат и трехфазного напряжения сети, аппарат автоматически определяет величину напряжения и выбирает уставку срабатывания без участия оператора. Установленная после включения трехфазного напряжения уставка срабатывания в режиме реле утечки, а также в режиме предупредительного контроля изоляции сохраняется в энергонезависимой памяти до следующего включения питающего и трехфазного напряжения.

В режиме непрерывного контроля сопротивления изоляции сети аппарат защиты работает следующим образом. После подачи напряжения на трансформатор формируется измерительный ток, который протекает через фильтры, а после обработки поступает на вход микроконтроллера, где происходит его измерение. Таким образом осуществляется предварительный контроль сопротивления изоляции сети. При параметрах сопротивления изоляции сети выше нормируемых микроконтроллер выдает сигнал, в результате чего реле взводится и разрешает включение силового коммутационного аппарата, подающего напряжение на сеть. Элементы цепи измерительного тока непрерывно контролируются микроконтроллером после подачи на них рабочего напряжения сети. Одновременно происходит самотестирование элементов схемы, о нормальной работе которых свидетельствует мигающий светодиод. При сбое работы аппарата или отказе хотя бы одного из элементов, светодиод перестает мигать, а исполнительное реле блокирует процесс включения силового автоматического выключателя.

После подачи силового напряжения на аппарат защиты происходит измерение величины напряжения, выбирается уставка срабатывания аппарата и осуществляется контроль целостности цепей измерительного тока и напряжений. При снижении сопротивления изоляции сети измерительный ток увеличивается, а при превышении им порогового значения микроконтроллер через реле выдает команду на отключение силового коммутационного аппарата.

При этом происходит запоминание и запись в энергонезависимую память (EEPROM) даты и времени события, характера события (аварийное отключение или отключение в результате проверки), наименования поврежденной фазы сети. При проведении проверки срабатывания аппарата в энергонезависимую память также записывается время срабатывания (собственное время, время шунтирования поврежденной фазы на землю и полное время срабатывания совместно с автоматическим выключателем). Указанная информация может быть передана диспетчеру по линии связи через информационный блок, или снята оперативным персоналом при расследовании аварий посредством специализированного стенда.

Рис.2. Схема внешних соединений аппарата АЗУР.4МК с использованием:
а) неоновых ламп ТН-03-3;
б) светодиодных коммутаторных ламп СКЛ-11

Килоомметр является одним из элементов цепи измерительного тока, поэтому, если вместо него используется информационный блок необходимо установить перемычку между выводами 1 и 9 разъема X1.

В процессе измерения одновременно непрерывно контролируется цепь протекания измерительного тока, его величина, а также наличие, величина напряжения смещения нейтрали сети и фазовые зависимости между фазными напряжениями и напряжением смещения нейтрали сети микроконтроллером. При отклонении их от заданных эталонных значений аппарат также выдает команду на отключение силового коммутационного аппарата. При возникновении утечки в сети по совокупности заданных признаков микроконтроллер определяет поврежденную фазу сети. После выдачи команды на отключение силового коммутационного аппарата, выдается команда на срабатывание одного из исполнительных шунтирующих реле, которое подключает параллельно утечке один соответствующий резистор сопротивлением 100 Ом, и тем самым многократно снижает ток, протекающий через утечку. Уставка срабатывания определителя поврежденной фазы является многофакторной зависимостью от параметров сопротивления изоляции и емкости сети, вычисляется и устанавливается автоматически, и не регулируется. Величина уставки срабатывания устройства определения поврежденной фазы и время срабатывания исполнительной части схемы выбраны из условий необходимого обеспечения ограничения величины количества электричества, протекаемого через тело человека при прикосновении к фазе сети, не более 50 мА•с.

После отключения силового коммутационного аппарата РУНН трансформаторной подстанции аппарат защиты снова переходит в режим работы предварительного контроля изоляции сети. Схема аппарата при заказе может быть выполнена с блокированием исполнительного реле. При таком исполнении после отключения коммутационного аппарата, исполнительное реле не восстанавливается и блокирует подачу напряжения на сеть до нажатия на кнопку «Сброс сигнализации» или снятия и повторной подачи питающего напряжения аппарата защиты.

Аппарат контролирует наличие напряжения во всех трех фазах, а также асимметрию напряжения сети не более 15%. В случае обрыва одной из фаз или асимметрии, аппарат выдает команду на отключение коммутационного аппарата через исполнительное реле, а во второй строке ЖКИ указывается отсутствующая фаза, например: «Обрыв фазы C».

Для осуществления проверки работоспособности аппарата защиты в условиях эксплуатации в аппарате предусмотрены проверочные резисторы которые через зажим К подключаются к кнопке «Проверка» трансформаторной подстанции. В режиме работы реле утечки при помощи кнопки «Проверка» через указанные резисторы создаётся искусственная утечка тока на землю, что приводит к срабатыванию аппарата защиты.

При использовании информационного блока с дисплеем представляется возможным производить проверку времени срабатывания аппарата защиты совместно с силовым коммутационным аппаратом трансформаторной подстанции. Для этого необходимо подключить к кнопке «Проверка» в РУНН трансформаторной подстанции между зажимом К и землей (заземление) резистор величиной 1 кОм, мощностью не менее 50 Вт. Закрыть крышку РУНН, подать напряжение питания аппарата, включить силовой автоматический выключатель и нажать на кнопку «Проверка» трансформаторной подстанции. После этого произойдет отключение коммутационного аппарата и на дисплее будет отображена информация о собственном времени срабатывания аппарата, а также полном времени срабатывания совместно с коммутационным аппаратом. Полученные результаты измерения времени срабатывания могут служить в качестве протокола проверки аппарата защиты без дополнительных стендовых испытаний при обязательных периодических проверках.

Визуальный контроль состояния изоляции контролируемой сети осуществляется при помощи килоомметра или информационного блока.

Аппарат защиты имеет также световую сигнализацию с запоминанием состояния о срабатывании аппарата, выполненную на светодиодном индикаторе, и световую индикацию, подключенную к контактам исполнительного реле, указывающую на его состояние.

Состояние световой индикации о срабатывании аппарата защиты не влияет на его работоспособность. Возврат в исходное состояние световой сигнализации о срабатывании аппарата защиты осуществляется кнопкой «Сброс индикации» трансформаторной подстанции.

В зависимости от требований заказчиков электрическая схема аппарата предусматривает исполнение с блокированием исполнительного реле и без него.

Такое построение схемы аппарата защиты позволяет осуществлять:

• самоконтроль элементов и самодиагностирование состояния схемы со светодиодной индикацией исправного состояния аппарата;
• возможность проверки аппарата один раз в сутки;
• автоматическую адаптацию к напряжению сети и автоматический выбор уставок срабатывания без участия оператора;
• блокирование исполнительного реле (исполнение АЗУР.4МК А) и сигнализации после срабатывания аппарата защиты в аварийных режимах;
• возможность построения схемы электроснабжения без использования нулевой защиты в аппарате за счет использования промежуточного выходного реле (при необходимости);
• дистанционную проверку срабатывания в соответствии с ГОСТ 31612-2012 «Устройства защиты от токов утечки рудничные для сетей напряжением до 1200 В»;
• возможность проверки времени срабатывания аппарата совместно с автоматическим выключателем в условиях шахты без применения дополнительных устройств контроля времени (при использовании аппарата совместно с информационным блоком);
• регистрацию и хранение результатов проверки и срабатываний в аварийных режимах (функция «черный ящик»);
• цифровую индикацию и отображение на ЖКИ в реальном времени состояния аппарата, величины контролируемого сопротивления утечки, напряжения сети, текущих даты и времени, величины сопротивления аварийного отключения сети, поврежденной (зашунтированной) фазы;
• интеграцию в нижний уровень АСУ ТП, в т.ч. совместно с аппаратурой УТАС;
• передачу диспетчеру данных о текущем состоянии аппарата и сети, о проверках и аварийных отключениях (из архивного журнала аппарата).