Передача, распределение и накопление электроэнергии

«Умные» расцепители для низковольтных воздушных автоматических выключателей

5 июня 2024 г. в 10:49

Важнейшую роль в обеспечении надежного снабжения электроэнергией играют низковольтные воздушные автоматические выключатели. Их обычно используют в качестве вводных и секционных аппаратов в ГРЩ и ВРУ на трехфазных сетях напряжением до 690 В. Обязательное свойство, которым должны обладать такие аппараты, — селективность. Она обеспечивается применением электронных (микропроцессорных) расцепителей. Помимо основных, расцепители имеют и некоторые дополнительные функции. У каждой модели набор их различен. В статье будет рассказано о том, на какие дополнительные функции в расцепителе следует обратить внимание при выборе оборудования.

Поскольку воздушные выключатели находятся на вершине своеобразной иерархии коммутационных устройств, к точности регулировки уставок тока и времени предъявляются особые требования. Тепловые расцепители, применяемые в модульных автоматах, здесь уже не годятся. Поэтому в воздушных автоматических выключателях, как правило, используются электронные расцепители.

Все современные электронные расцепители в воздушных выключателях основаны на микропроцессорах. Тем не менее в описании одних указано «электронные», в других — «микропроцессорные». Четкой границы здесь нет. Тем не менее обычно электронными называют расцепители, построенные на микроконтроллерах — чипах, включающих в себя несложный специализированный микропроцессор и основные периферийные устройства. А вот микропроцессорные расцепители, как правило, уже ближе по конструкции к полноценным компьютерам.

Органы управления

Настройки в электронных расцепителях, применяемых в бюджетных моделях, вводятся посредством поворота ручек, утопленных в панель.

Благодаря такой конструкции сбить настройки случайным движением руки практически невозможно. Для регулировок используется плоская электротехническая отвертка. Дисплей в таких расцепителях очень маленький, зачастую он име-ет сегментную структуру.

Микропроцессорные расцепители в выключателях более высокой ценовой категории снабжены графическими дисплеями большего размера. Это позволяет реализовать более-менее полноценный графический интерфейс. Параметры регулируются нажатием на клавиши, расположенные под дисплеем. На первый взгляд это гораздо более удобно, чем крутить ручки отверткой. Но размеры дисплея все равно ограничены конструктивом воздушного выключателя, поэтому все параметры на нем не поместятся. Чтобы проверить, с какими настройками работает в данный момент аппарат, необходимо пролистать на дисплее несколько страниц.

Пример воздушного выключателя, где сочетается управление расцепителем кнопками и поворотными ручками
Пример воздушного выключателя, где сочетается управление расцепителем кнопками и поворотными ручками

Наиболее удобно сочетание относительно большого графического дисплея и ручек, поворачивающихся отверткой. Вы можете сразу изменить основные настройки, не гуляя в дебрях графического интерфейса. Опытному специалисту достаточно посмотреть на панель с ручками, чтобы понять, правильно ли установлены параметры. А возможности графического интерфейса можно использовать для просмотра журнала событий, вызова дополнительных функций и т. п.

Известны и модели микропроцессорных расцепителей, снабженные сенсорным дисплеем. Для предотвращения случайного срабатывания в них нередко предусмотрена ручка, отключающая чувствительность дисплея к прикосновению. Эту ручку, утопленную в панель, можно повернуть только отверткой. Сенсорный дисплей выглядит красиво и современно, но каких-либо преимуществ в удобстве настройки параметров расцепителя, по мнению автора статьи, он не дает.

Защита от небаланса токов

При обнаружении небаланса токов выше заданного уровня подается сигнал персоналу с отключением или без отключения электропитания. Небаланс токов, в частности, вызывает повышенный ток в нулевом проводе, что может приводить к преждевременному старению кабеля, а в самом неприятном случае — к аварии, которая называется «отгорание нуля». Наличие защиты от данного явления в расцепителе — однозначно полезное дополнение.

Защита от слишком большого или слишком малого напряжения

Когда напряжение на вводе выходит за заданные пределы, подается сигнал персоналу с отключением или без отключения электропитания. Функция позволяет защитить подключенное к щиту оборудование от превышения напряжения выше допустимого. Для некоторых видов оборудования (холодильники, кондиционеры) работа при пониженном напряжении приводит к преждевременному выходу из строя, от этого также можно защититься благодаря соответствующей функции в выключателе. Тем не менее отключать питание есть смысл только в случае, когда к защитному аппарату подключено однотипное оборудование, что может иметь место, например, на заводе. Если же выключатель стоит на вводе в бизнес-центр, где расположены арендаторы с разным оборудованием, такого рода защита будет бесполезна и даже вредна. Тогда предпочти-тельно использовать реле напряжения, установленные у каждого потребителя.

Проверка правильности чередования фаз

Эта функция позволит избежать аварий на предприятиях, где используются трехфазные двигатели. При обнаружении неправильной последовательности фаз питание будет отключено. Тем самым будет предотвращено вращение двигателей в обратную сторону.

Вообще, для предотвращения данного явления уже давно используются специальные защитные реле. Но дополнительная централизованная защита как минимум не помешает. Кроме этого, воздушный автоматический выключатель может использоваться для защиты одного или нескольких сверхмощных трехфазных двигателей, для которых мощности выпускающихся защитных реле недостаточно.

Защита от обратной мощности

Данная функция предотвращает работу электрогенератора в режиме мотора, которая способна привести к его выходу из строя. Необходима для воздушных выключателей, устанавливаемых в щитах дизель-генераторных установок. Также эта функция защитит дизель-генератор при неправильной работе системы автоматического ввода резерва.

Короткое замыкание на землю

Если предусмотрена данная функция, при обнаружении короткого замыкания (КЗ) на землю проводов, идущих к нагрузке, электроснабжение секции или всего объекта отключается. Следует иметь в виду, что существуют три метода обнаружения КЗ на землю: суммирование токов; внешний трансформатор тока, установленный на нейтраль; внешний трансформатор тока, подключенный к заземлению. Для того, чтобы определить, какой из способов лучше подходит для вашего проекта, обратитесь к поставщику воздушных выключателей. В зависимости от способа измерения варьируется комплектация расцепителя.

Контроль частоты в сети

Если частота сети выходит за установленные пределы, подается сигнал персоналу с отключением или без отключения электропитания. Данная функция нужна при питании от местного генератора или небольшой автономной электросети, если к щиту подключено оборудование, чувствительное к частоте в сети (например, некоторые типы электродвигателей). При питании от сети, подключенной к Единой энергосистеме, данная функция не нужна, так как колебания частоты в ней столь малы, что не могут привести к нарушению работоспособности оборудования.

Воздушные выключатели используются для коммутации тока силой до нескольких тысяч ампер
Воздушные выключатели используются для коммутации тока силой до нескольких тысяч ампер

Измерения

Практически все расцепители способны измерять напряжение, ток, мощность (активную, реактивную, полную) и коэффициент мощности. В некоторых есть функция изменения частоты, которая, впрочем, необходима только для узкоспециальных применений (см. предыдущий раздел). Впрочем, она все равно пойдет «довеском» к функции измерения коэффициента гармоник, если вы выберете поддерживающий ее расцепитель. В современных условиях информация о коэффициенте гармоник является очень полезной, особенно если речь идет о вводе в бизнес-центр или технопарк, где расположены арендаторы с самым разным оборудованием, в том числе обладающим ярко выраженной нелинейностью нагрузки. И совсем хорошо, если расцепитель будет предоставлять вам информацию по отдельным гармоникам. По итогам этих измерений вы сможете принять правильное решение об установке оборудования, подавляющего гармоники.

Разъем USB

Современной тенденцией является оснащение расцепителей разъемами mini-USB или USB-C. В зависимости от конкретной модели через этот интерфейс можно скачать на ноутбук содержимое журнала регистрации событий, а также загрузить в расцепитель свежую версию программного обеспечения.

Новейшее применение разъема USB — обеспечение резервного питания расцепителя. Если в результате аварии произошло полное обесточивание объекта, сотрудник электроэнергетической компании может подключить к расцепителю аккумулятор типа Powerbank. При работе от резервного питания расцепитель способен показывать на своем дисплее информацию из журнала регистрации событий. По этой информации специалист может быстро установить причины аварии в энергоснабжении и найти способы их устранения.

Коммуникационные возможности

Некоторые модели расцепителей имеют функции обмена информацией. Это позволяет осуществлять дистанционный мониторинг их работы и управлять ими по каналам связи. Как правило, в расцепителях применяется протокол передачи информации Modbus RTU, базирующийся на интерфейсе RS-485. Именно через него они подключаются к цифровым системам управления электрическими сетями. Поскольку от надежности энергоснабжения зависит безопасность людей, выбран проверенный временем интерфейс, обладающий высокой помехоустойчивостью. В силу тех же причин в воздушных выключателях не нашли пока применение Wi-Fi и Bluetooth. Единственный беспроводной интерфейс, который можно встретить в некоторых моделях, — это NFC. Чтобы посредством него можно было снять данные или же изменить настройки, придется поднести мобильное устройство на расстояние не более 10 см от корпуса выключателя. Без физического нахождения человека с мобильным устройством в помещении, где расположен щит, изменить беспроводным способом настройки автоматического выключателя невозможно.

Низковольтное комплектное устройство для электроснабжения промышленного предприятия, оснащенное воздушным выключателем
Низковольтное комплектное устройство для электроснабжения промышленного предприятия, оснащенное воздушным выключателем

Выводы

Цифровизация электроэнергетики приведет к дальнейшему увеличению количества функций, которыми обладают расцепители низковольтных автоматических воздушных выключателей. Возможно, в отдаленном будущем все расцепители станут обладать неким стандартным набором «умных» функций, вне зависимости от того, нужны они или нет потребителю, как сейчас это стало со смартфонами. Для этого имеются экономические предпосылки. Стоимость низковольтного воздушного автоматического выключателя составляет от нескольких сотен до нескольких миллионов рублей. Основной вклад в цену вносят сложная меха-ника, а также массивные детали из меди и других цветных металлов. Тенденция к существенному снижению себестоимости этих узлов не прослеживается. А вот компьютерная техника дешевеет достаточно быстро. Станет выгоднее производить однотипные выключатели с максимальным набором функций, чем выпускать мелкими сериями специализированное оборудование. Но это будет еще не скоро, а пока придется выбирать расцепители с нужным набором функций, ориентируясь на особенности объекта, для которого реализуется проект.

Источник: Алексей ДУБНЕВСКИЙ, опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» №3 (117) 2024 год

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Дубневский Алексей
Все новости и публикации пользователя Дубневский Алексей в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Подписаться
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Воздушные автоматические выключатели

Основное назначение воздушных выключателей состоит в обеспечении надежности и безопасности цепей электроснабжения потребителей высоких токов. Для размыкания цепей с высокой нагрузкой (от 500А) применяют воздушные автоматические выключатели. При размыкании контактов под высокой нагрузкой возникает «дуга» - так называемый пробой воздушного зазора. Когда размыкатель установлен в компактном корпусе и зазор между разомкнувшимися контактами минимален, высока вероятность возникновения такой дуги. В таком случае при размыкании контактов может выйти из строя целая группа вспомогательных механизмов. Устройство аппаратов отличается наличием специальных камер с установленными направляющими. Принцип действия состоит в гашении возникающей дуги, путем активного вытягивания воздуха через направляющие в камере вместе с продуктами образовавшейся дуги. Так, происходит снижение температуры контактной группы размыкателя, что, в свою очередь, увеличивает срок службы размыкающего устройства. К основным характеристикам воздушных выключателей OEZ относятся компактность, небольшая массу, надежность эксплуатации и возможность применения в цепях промышленных предприятий. Выбор такого электрооборудования выполняет специалист по электроснабжению, основываясь на точных сведениях по нагрузке цепей энергоснабжения, протяженности цепей питания, максимальных пусковых токах и месте установки элемента. Тип применяемых аппаратов зависит от нагрузки электросети, способа установки задающих параметров максимального тока, наличия дополнительного оборудования. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное...
Отдел продаж · Элснаб · Вчера · Россия · г Москва
Воздушные автоматические выключатели

ПРОДАМ: Автоматический выключатель ВА 5735, 250А «Электроконтактор"от 2610р

ВА 5735 340010 250А выключатели автоматические обладают высокой степенью надежности. Предназначаются для работы в электроцепях напряжение 400/690В тока переменного 50/60Гц и 110/220/400В тока постоянного, их защиты от перегрузок, недопустимых снижений напряжения, коротких замыканий и для нечастых оперативных отключений/включений. Автоматический выключатель ВА 5735, 250А «Электроконтактор"-2900р безнал, нал-скидки. Условия оплаты и доставки Оплата: по безналу, наличными, на банковскую карту. Отгружаем частным и юридическим лицам. Доставка транспортными компаниями по России. Отгрузка в течение 1-2 дней с момента оплаты. Дополнительное фото по запросу в WhatsApp
Агафонова Анастасия · ЭНЕРГОЦЕНТР-ЕК · Вчера · Россия · Свердловская обл
Автоматический выключатель ВА 5735, 250А «Электроконтактор"от 2610р

ПРОДАМ: Автоматические устройства контроля напряжения Энергия PH, HDP

Автоматические устройства контроля напряжения полностью автоматические. Они защищают потребителя от недопустимых скачков напряжения в сети. Их основным компонентом является универсальное электронное реле максимального и минимального напряжения, предназначенное для контроля допустимой величины напряжения. Установки срабатывания по напряжению и время срабатывания при достижении пороговых значений устанавливаются заводом-изготовителем на уровне: Umin 165–175В; Umax 260–270В; и t срабатывания от 1 до 6 сек. При включении в сеть, нагрузка включается с задержкой времени, равной времени повторного включения — 2-3 минуты (заводская установка). Реле имеет двухцветную световую индикацию наличия напряжения на входе. Светодиод горит зеленым цветом — допустимое напряжение на входе. При выходе параметров напряжения за допустимые рамки происходит срабатывание реле, отключается нагрузка и светодиод переключается на красный цвет. Монтаж производится на 35 мм DIN–рейку.
Рыжов Сергей · ЭТК Энергия · 17 июня · Россия · г Москва
Автоматические устройства контроля напряжения Энергия PH, HDP

ПРОДАМ: Воздушные автоматические выключатели AS, AN (Metasol), AH (Susol) LS Industrial Systems

Номинальное рабочее напряжение 690 В. Корпуса (AF) трех типоразмеров: - 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000А, - 2000, 2500, 3200, 4000А, - 4000, 5000, 6300А. Три типа Автоматических выключателей: AH- 630А-6300А. ""Susol"", Icu= 85-150 kA (с повышенной номинальной отключающей способностью) AS- 2000А-6300А. ""Metasol"", Icu= 70-120 kA AN- 630А-1600А. ""Metasol"", Icu= 65 kA Микропроцессорный расцепитель позволяет решать следующие задачи: -Защита от перегрузки, короткого замыкания, замыкания на землю, по дифференциальному току, от повышенного и пониженного напряжения, пониженной и повышенной частоты, режима потребления активной мощности, небаланса токов, напряжений и.т.д. -Измерения и отображение на дисплее величины напряжения, силы тока, мощности, энергии, частоты, коэффициента мощности, гармоник и.т.д. -Ведения журнала событий и срабатывания защиты до 256 записей -Передача данных по протоколам Modbus/RS485, Profibus-DP.
Отдел продаж · Элснаб · Вчера · Россия · г Москва
Воздушные автоматические выключатели  AS, AN (Metasol), AH (Susol) LS Industrial Systems

ПРОДАМ: Выключатели ВА-LBA на ток до 6300А

Продаём автоматические воздушные выключатели низкого напряжения ВА-LBA-16S, ВА-LBA-32S, ВА-LBA-50S. ВА LBA выпускаются как стационарного исполнения, так и выкатного исполнения на номинальный ток до 6300А Автоматические выключатели ВА-LBA-16S, ВА-LBA-32S, ВА-LBA-50S предназначены для установки в шкафах комплектных распред. устройств, на панелях и в отдельных шкафах внутренней установки. Выключатель ВА-LBA-16S, ВА-LBA-32S, ВА-LBA-50S значительно превосходит все российские выключатели по набору опций.
Землеруб Борис · НПП НЕФТЬСЕРВИСПОВОЛЖЬЕ · Вчера · Россия · Самарская обл
Выключатели ВА-LBA на ток до 6300А
ЗАО «ЗЭТО» — является одним из ведущих российских производителей электротехнического оборудования высокого, среднего и низкого напряжения, хорошо известным как в России, так и за рубежом.