Релейные модули Weidmueller: немецкое качество, соответствующее российским стандартам

24 декабря 2015

Релейные модули Weidmueller, модернизированные специально для российского рынка, включают промежуточное реле для усиления управляющих сигналов DRM 220VDC 4CO, линейку реле DRH с магнитным гашением дуги, а также линейку силовых твердотельных реле PSSR, заменяющих электромагнитные контакторы и не требующих отдельных модулей защиты.

Объективной тенденцией развития современных систем промышленной автоматики и релейной защиты является повышение надежности при одновременном снижении затрат на техническое обслуживание. Для решения данной задачи компания Weidmueller, имеющая большой опыт работы на рынке силовых электромеханических и полупроводниковых приборов, может предложить ряд современных и надежных компонентов, выполненных с учетом требований российского рынка.

Модернизированное для российских потребителей реле DRM 220VDC 4CO

Развитие отечественной электроэнергетики в последние 15 лет характеризуется ростом количества и мощности потребителей электроэнергии. Обеспечение надежного и бесперебойного электропитания потребителей требует замены морально устаревшего и выработавшего свой ресурс оборудования, в частности – оборудования релейной защиты и автоматики (РЗА). При этом, полная замена оборудования с установкой современных микропроцессорных устройств релейной защиты требует значительных капиталовложений и не всегда оправдана с коммерческой точки зрения. Практика показывает, что надежность систем РЗА может быть значительно повышена путем замены в эксплуатируемом оборудовании критичных компонентов на современные высокотехнологичные продукты, отвечающие всем требованиям российских стандартов.

Одним из важных компонентов систем РЗА являются промежуточные реле, требования к которым отражены в регламентирующих документах, начиная с Противоаварийного циркуляра № Ц-05-89 (Э) «О повышении надежности работы устройств релейной защиты, автоматики и технологических защит при замыканиях на землю в сети постоянного тока» 1989 г. и заканчивая действующим в настоящее время Стандартом организации ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.130.10.090-2011.

Промежуточные реле используются в системах РЗА для усиления управляющих сигналов, а также для размножения контактов в цепях управления. Пример схемы токовой отсечки с использованием промежуточного реле показан на рисунке 1.

Рис. 1. Схема токовой отсечки

При возникновении короткого замыкания на участке C срабатывает токовое реле KA. Как правило, контакты токовых реле не позволяют непосредственно коммутировать мощные нагрузки (электромагниты и магнитные пускатели), поэтому контакты токового реле подают напряжение питания цепи оперативного тока на выходное промежуточное реле KL. Срабатывание выходного реле приводит к подаче питания на электромагнит отключения.

Применительно к системам РЗА, промежуточные реле должны отвечать следующим требованиям:

• Быстродействие.

Наиболее опасными и частыми повреждениями являются короткие замыкания между фазами электрической установки и короткие замыкания фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями. Быстрое устранение повреждений уменьшает время работы потребителей при пониженном напряжении и размер разрушения поврежденного элемента, вследствие чего уменьшаются сроки восстановительного ремонта и снижаются затраты на ремонт. По этим причинам в большинстве случаев к релейной защите, действующей при повреждениях на отключение, предъявляется требование высокого быстродействия. В качестве оценочного критерия необходимости применения быстродействующих защит «Правила устройства электроустановок» рекомендуют определять остаточное напряжение на шинах электростанций и узловых подстанций при трехфазном КЗ в интересующей нас точке. Если остаточное напряжение получается меньше 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует применять быстрое отключение повреждений, то есть быстродействующую защиту. Быстродействующей считается защита, обеспечивающая подачу командного импульса на отключение со временем не более 0,1 с от момента возникновения нарушения. Полное время отключения повреждения складывается из времени работы защиты и времени действия выключателя, разрывающего ток КЗ. С учетом минимального времени срабатывания выключателей, равного 0,05…0,06 с, время срабатывания промежуточных реле не должно превышать 0,02 с.

• Отсутствие ложных срабатываний РЗА.

В отечественной практике известны случаи отключения электрооборудования и линий электропередач, а также изменения режимов работы электростанций из-за ложного срабатывания промежуточных реле устройств РЗА, противоаварийной автоматики и технологических защит. Ложное срабатывание промежуточных реле может происходить, например, при замыканиях на землю в цепях постоянного оперативного тока между обмоткой реле и контактом, управляющим этим реле. Причиной этого является использование промежуточных реле устаревшего типа, напряжение срабатывания которых составляет 30…35% от номинального значения. Для устранения подобных случаев п. 3.7.1 стандарта СТО 56947007-29.130.10.090-2011 устанавливает следующее требование:

«Напряжение срабатывания реле, действие которых может привести к ложному срабатыванию коммутационных аппаратов (например, выходные реле защит, РКВ, РКО и так далее) должно составлять не менее 60% от номинального напряжения».

С другой стороны, промежуточное реле должно гарантированно сработать при снижении напряжения в цепи оперативного тока до 70% от номинального значения.

К примеру, промежуточное реле с номинальным напряжением 220 В должно гарантированно срабатывать при напряжении 154 В и выше и не срабатывать при напряжении менее 132 В.

Перечисленным требованиям в полной мере отвечают релейные модули DRM570220 (220 В DC 4CO) производства компании Weidmueller, имеющие следующие отличительные особенности:

• при номинальном напряжении 220 В DC пороги включения и выключения реле составляют, соответственно, 154 и 132 В, что полностью соответствует требованиям российских стандартов;
• время включения и выключения реле не превышает 20 мс, что позволяет использовать его в быстродействующих системах РЗА;
• четыре переключающих контакта с электрической прочностью изоляции между соседними контактами 1 кВ позволяют в одном реле использовать контакты для коммутации как управляющих, так и сигнальных цепей;
• высокая степень пожаростойкости (класс V0 по стандарту UL-94);
• возможность заказа реле с кнопкой проверки срабатывания;
• дополнительная опция — модуль светодиодного индикатора состояния реле;
• дополнительная опция — модуль быстродействующего диода для защиты цепи обмотки реле от напряжения самоиндукции при размыкании (возможен вариант заказа диода и светодиодного индикатора в одном модуле).

Основные технические характеристики реле DRM570220 приведены в таблицах 1…5.

Таблица 1. Параметры катушки реле

Реле DRH с магнитным гашением дуги

В электромеханических коммутационных устройствах при размыкании контактов, а также при их неустойчивом замыкании (дребезге) возникает электрический разряд, который при определенных условиях способен переходить в электрическую дугу. Стабильному горению дуги способствуют коммутация больших постоянных токов или коммутация индуктивной нагрузки вследствие возникающего при этом напряжения самоиндукции. Горение дуги продолжается до тех пор, пока к контактам приложено электрическое поле необходимой напряженности, и сопровождается деградацией (электроэрозией), а в особо тяжелых случаях — оплавлением контактов.

Одним из способов гашения электрической дуги, широко применяемых в мощных коммутационных устройствах — контакторах и выключателях, – является магнитное дутье, принцип которого показан на рисунке 2.

Рис. 2. Принцип магнитного гашения электрической дуги

Поскольку дуга представляет собой направленное движение заряженных частиц, при воздействии на них постоянного магнитного поля возникает сила Лоренца, направленная перпендикулярно движению частиц. В результате этого дуга выдавливается из области между контактами, что приводит к уменьшению напряженности поля и гашению дуги.

Принцип магнитного дутья реализован компанией Weidmueller в малогабаритных реле серии DRH, что позволяет использовать их для коммутации сильноточных цепей, а также цепей, содержащих индуктивную нагрузку. Для примера на рисунке 3 показаны электрические схемы реле серии DRH с одним нормально-замкнутым (НЗ) и одним нормально-разомкнутым (НР) контактами.

Рис. 3. Электрическая схема реле DRH275xxxLT: а) с катушкой постоянного тока; б) с катушкой переменного тока

Основные преимущества сильноточных реле Weidmueller серии DRH:

• наличие встроенного магнита гашения дуги, позволяющее коммутировать индуктивные нагрузки, а также постоянный ток до 3 А при рабочем напряжении 220 В;
• устойчивость материала контактов AgSnO2 к электроэрозии, что продлевает срок службы реле;
• возможность работы в условиях загрязнения третьей степени, то есть в промышленной зоне с высокой концентрацией пыли;
• широкий выбор рабочих напряжений катушки реле как постоянного, так и переменного токов (определяется вариантом заказа).

Основные технические характеристики реле серии DRH

Параметры катушки реле — ряд рабочих напряжений постоянного и переменного токов – определяется вариантами заказа (рисунок 4). Характеристики реле серии DRH представлены в таблицах 6…9.

Рис. 4. Варианты кодов заказа реле DRH

Таблица 6. Параметры контактов

Варианты заказа реле серии DRH показаны на рисунке 4.

Силовые твердотельные реле Weidmueller — миниатюрная замена контактора

Современный уровень развития оптоэлектронных и полупроводниковых приборов позволяет создавать силовые твердотельные реле, которые по своим техническим характеристикам вплотную приближаются к электромагнитным коммутационным устройствам (реле и контакторам), а по эксплуатационным характеристикам намного превосходят их. Твердотельные реле имеют безусловные преимущества по сравнению с электромеханическими в тех промышленных применениях, где требуется частая коммутация силовых цепей для поддержания заданного режим техпроцесса. Например, в машинах для обработки пластмасс частые переключения нагревательных элементов посредством контакторов приводят к их преждевременному износу и необходимости замены. Кроме того, акустические шумы, создаваемые контакторами в процессе работы, оказывают негативное воздействие на работающий рядом персонал, что может привести к снижению концентрации людей. Длительное воздействие шума может привести также к снижению остроты слуха и поражению нервной системы.

Компания Weidmueller предлагает серию однофазных и трехфазных твердотельных реле (ТТР), способных, благодаря своей бесшумности и практически неограниченному сроку службы, заменить электромеханические реле и контакторы в ряде областей применения. На рисунке 5 показан пример управления нагревателем с помощью однофазного реле PSSR 230 В AC/1 PH AC 25 A.

Рис. 5. Схема управления нагревателем с помощью однофазного твердотельного реле

Силовая часть реле выполнена на симисторе, управление которым осуществляется через опторазвязку и схему контроля перехода через ноль (Zero Cross), обеспечивающую мягкую коммутацию симистора с минимальным уровнем электромагнитных помех. Входная цепь реле рассчитана на управление от сети переменного тока 220 В и, кроме схемы управления, включает в себя также светодиод, индицирующий состояние реле. Выход реле защищен от импульсных перенапряжений встроенным варистором. Из представленной схемы видно, что переход на ТТР Weidmueller осуществляется простой заменой контактора на ТТР без перекоммутации и установки каких-либо дополнительных модулей.

По аналогичному принципу выполнено трехфазное реле Weidmueller, электрическая схема которого показана на рисунке 6.

Рис. 6. Электрическая схема трехфазного реле PSSR 230В AC/3 PH AC 20 A

Преимущества силовых твердотельных реле Weidmueller:

• простой монтаж по принципу «защелкнул — подключил — готово к работе»;
• первоначальные затраты на внедрение ТТР Weidmueller в дальнейшем многократно компенсируются за счет безотказной работы и отсутствия необходимости в техобслуживании;
• благодаря наличию встроенных ограничителей импульсных перенапряжений (варисторов), при монтаже ТТР Weidmueller не требуется установка модулей защиты;
• ТТР Weidmueller способны выдерживать большие ударные токи в течение времени, достаточного для срабатывания защиты от перегрузки выхода;
• размеры зазоров и путей утечки между цепями управления и силовыми цепями, а также электрическая прочность изоляции однофазных ТТР производства компании Weidmueller соответствуют требованиям электробезопасности согласно EN 60950 (ГОСТ IEC 60950-1-2011), что позволяет подключать к ним низковольтные устройства управления без дополнительной гальванической развязки;
• высокая степень защиты от импульсных перенапряжений (класс 3) позволяет эксплуатировать силовые ТТР Weidmueller в тяжелых промышленных условиях, характеризующихся наличием воздействий помех от энергетических установок и молниевых разрядов;
• сборка комплекта реле с охладителем в заводских условиях обеспечивает минимальное тепловое сопротивление и надежный отвод тепла от силовых элементов ТТР;
• наличие встроенного светодиода, индицирующего состояние реле, создает дополнительные удобства в процессе монтажа и наладки оборудования.

Силовые ТТР Weidmueller выпускаются с двумя вариантами управления (см. коды заказа):

• управление постоянным напряжением номинальной величиной 24 В;
• управление постоянным или переменным напряжением номинальной величиной 230 В.

Основные параметры твердотельных реле производства компании Weidmueller приведены в таблицах 10…14.

Таблица 10. Выходные характеристики однофазных реле ТТР Weidmueller

Выходной контроль качества компонентов Weidmueller

Высокое качество компонентов Weidmueller обеспечивается контролируемыми процессами на всех этапах жизненного цикла изделий (разработки, производства, внедрения и послепродажного сервиса) с помощью Интегрированной Системы Управления (ИСУ), включающей в себя:

• систему менеджмента качества ISO 9001;
• систему экологического и энергетического менеджмента на основе действующего законодательства и требований ISO 14001:2004;
• систему менеджмента охраны здоровья и безопасности по стандарту OHSAS 18001:2007.

Соответствие продукции Weidmueller требованиям международных стандартов в области электротехники обеспечивается собственной аккредитованной лабораторией, имеющей право выдачи сертификатов соответствия DIN EN ISO/IEC, а также проведением испытаний в независимых испытательных центрах. Это дает конечному потребителю практически стопроцентную уверенность в соответствии компонентов Weidmueller требованиям национальных электротехнических стандартов.

Заключение

Компания Weidmueller, благодаря многолетнему опыту разработки, производства и внедрения электронных компонентов для ответственных применений, может предложить интересные и конкурентоспособные решения в области релейной защиты и промышленной автоматики — релейные модули серий DRM, DRH и силовые твердотельные реле серии PSSR. Электронные компоненты производства компании Weidmueller сочетают в себе высокую надежность и адаптацию к требованиям российского рынка.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.