Стартовая >> Книги >> РЗиА >> Серийные реле защиты на интегральных микросхемах

Техника обслуживания аппаратуры релейной защиты, содержащей интегральные микросхемы - Серийные реле защиты на интегральных микросхемах

Оглавление
Серийные реле защиты на интегральных микросхемах
Интегральные микросхемы - техническая основа для создания аппаратуры
Свойства интегральных микросхем
Типовые схемы применения операционных усилителей
Основные узлы реле защиты, выполненных на операционных усилителях
Типы серийных реле защиты, выполненных на операционных усилителях
Техника обслуживания аппаратуры релейной защиты, содержащей интегральные микросхемы

Наладка статических реле защиты несколько отличается по объему от наладки электромеханических реле и имеет свои особенности.
Обычно применяется следующая последовательность работ при наладке статических реле защиты:
внешний осмотр и проверка состояния монтажа;
механическая регулировка реле и переключателей;
измерение сопротивления изоляции;
проверка питания реле оперативным током;
измерение напряжений постоянного тока в контрольных точках;
проверка напряжений (токов) срабатывания электромагнитных реле и герконов;
проверка датчиков тока и напряжения;
снятие электрических характеристик реле;
проверка реле рабочим током и напряжением.
Внешний осмотр реле производится при снятой наружной оболочке и откинутой печатной плате. Цель осмотра - визуальная оценка состояния реле. В ходе осмотра определяют качество печатного монтажа, желательно с помощью лупы. Это позволяет легче выявлять такие дефекты, как обрывы печатных проводников, образование лишних проводящих мостиков от растекшегося припоя, нарушение лакового покрытия, плохие пайки выводов радиокомпонентов и микросхем, а также проводов, соединяющих печатную плату с выносными деталями и внешними зажимами реле. Зазор между печатными проводниками .должен быть не меньше 0,25 мм. Кроме того, надо посмотреть, как стянуты магнитопроводы трансформаторов и трансреакторов. При наличии в них доступного для осмотра воздушного зазора следует определить, соответствует ли зазор требуемому значению. Механическое крепление проверяют у всех деталей, смонтированных отдельно. Производят затяжку винтовых соединений на всех платах деталей и на зажимах цоколя. Нужно опробовать от руки действие подвижной части л контактов электромеханических выходных реле, кнопок и переключателей. Раствор контактов реле должен быть порядка 1 мм, а совместный ход при замыкании контактов — около 0,5 мм. При наличии моментомера измеряют нажатие контактов, которое должно быть 6—9 г, и усилие, действующее на толкатель со стороны плоской пружины. Значение усилия должно быть не меньше 10 г. Для регулировки этого усилия пользуются специальным винтом, расположенным наверху контактной системы.
Чистят контакты реле острым лезвием ножа или мелким надфилем, специально выделенным для этой цели. После чистки следует протереть контакты мягкой неворсистой тряпочкой.
Измерение изоляции проводят, соблюдая меры предосторожности, чтобы во время испытаний не повредить микросхемы и другие полупроводниковые приборы. Одной из причин повреждений могут являться импульсные перенапряжения, проникающие в полупроводниковую часть реле через разделительные трансформаторы и связывающие емкости при пробое изоляции в смежных цепях. Возможность повреждений такого рода резко снижается, если на время испытаний объединить накоротко входные зажимы, относящиеся к отдельным группам цепей тока, напряжения, оперативного тока и т.д.
Измерение изоляции производится мегаомметром на 500 В относительно металлического каркаса или монтажной скобы, на которых крепятся промежуточные трансформаторы и печатная плата реле. Поочередно проверяется изоляция каждой отдельной группы цепей при замкнутых на каркас объединенных зажимах остальных цепей.
При наличии у датчиков тока нескольких первичных обмоток нужно также проверить изоляцию между этими обмотками при соединенных накоротко выводах каждой из них.
Отдельно проверяется изоляция контактов электромеханических реле и герконов относительно каркаса и между разомкнутыми контактами.
Проверка питания реле оперативным током производится при номинальном значении напряжения оперативного тока. Измеряются напряжения ± 15 В питания полупроводниковой части и напряжения во всех контрольных точках делителя питания. Затем измеряют напряжения постоянного тока в контрольных точках основных узлов реле, а также на обмотках выходных реле в несработанном состоянии. В большинстве случаев при измерениях пользуются переносными многопредельными ампервольтметрами постоянного тока. В этом случае целесообразно проводить замеры напряжений в контрольных точках относительно шинки минус 15 В (вместо нулевой).
Еще надо проверить, что при понижении напряжения питания до 0,7 номинального при постоянном и до 0,6 номинального при переменном оперативном токе уровни стабилизированных напряжений ± 15 В остаются в допустимых пределах. Если питание реле возможно также от трансформаторов тока, то следует проверить стабильность напряжении ± 15 В при изменениях подаваемого на входы оперативных цепей переменного тока в диапазоне, указанном в заводской документации.
Напряжение срабатывания выходных реле и герконов определяется при питании от регулируемого источника постоянного тока. Напряжение подается непосредственно на обмотку с соблюдением полярности в соответствии с исполнительной схемой реле. На время проверки напряжение питания со входных зажимов реле должно быть снято. Полученное напряжение срабатывания должно составлять от 0,55 до 0,65 номинального напряжения выходного реле, значение которого указывается на обмотке реле или в техдокументации. При отклонении значения напряжения срабатывания от указанных пределов нужно произвести подрегулировку механической части реле.
При измерениях напряжений постоянного тока в схемах статических реле защиты можно пользоваться вольтметром постоянного тока с внутренним сопротивлением порядка 20 кОм/В.
Измерение тока намагничивания трансформатора датчика напряжения проводится при наладке для выявления неисправностей в обмотках и магнитопроводе. Ток намагничивания определяется при подаче на первичную обмотку напряжения, равного 1,1 номинального, при отключенной вторичной нагрузке. При отсутствии заводских данных о значениях тока намагничивания полученные замеры сравнивают с результатами замеров аналогичных трансформаторов у реле того же типа.
У датчиков тока проводят измерение напряжения на вторичной нагрузке, подавая в первичную обмотку номинальный ток.
Снятие основных характеристик реле производится в объеме, принятом для электромеханических реле того же назначения. Расширение объема требуется только для индивидуальной проверки отдельных  функциональных элементов, параметры которых влияют на характеристики реле. Так как состав функциональных элементов зависит от типа реле, с вопросами проверки некоторых из них познакомимся отдельно в конце этого параграфа.
Не разрешается подавать воздействующие электрические величины на реле при снятом оперативном токе.
В конце настройки нужно измерить напряжения в контрольных точках и на обмотках выходных реле, когда на вход реле поданы воздействующие величины, достаточные для его срабатывания (не менее чем на 10 % выше уставки срабатывания).
Рекомендуется производить замеры напряжений в контрольных точках по заранее составленным таблицам данных об ожидаемых значениях напряжений для сработанного и несработанного состояний реле.
После включения реле в схему защиты нужно еще раз проверить значения питающих напряжений на делителе напряжения оперативного тока.
В полной схеме защиты проводятся необходимые замеры под рабочим током и напряжением или от постороннего источника, как это делается для электромеханических реле того же назначения. Объем таких замеров определяется типовой программой проверки защиты под нагрузкой.
Использование электронно-лучевого осциллографа для наблюдения за работой статических реле тока и напряжения. Такая проверка применяется вместо измерения напряжений в контрольных точках в сработанном состоянии реле. Она удобна тем, что наряду с определением значений напряжений позволяет установить временные соотношения между сигналами. Лучше пользоваться двухлучевым осциллографом.
При снятом оперативном токе соединяют входы осциллографа с наиболее характерными контрольными точками реле (например, у статических реле РСТ 11 это точка ХР1 — выход первого компаратора и точка ХР2 — вход триггера Шмитта). Нуль осциллографа соединяется с нулевой шинкой реле.
Подают оперативный ток на реле. Устанавливают удобное для наблюдения отклонение луча осциллографа в соответствиии значением ожидаемого сигнала. Затем подают в реле переменный ток и постепенно доводят реле до срабатывания. При появлении знакопеременных импульсов напряжения в контрольной точке нужно отрегулировать режим осциллографа, чтобы на экране было неподвижное изображение процесса длительностью в два—четыре периода промышленной частоты. С помощью масштабных коэффициентов оценивают соответствие значений напряжений и длительностей сигналов на экране заводским характеристикам.
Измерение временных задержек на операционных усилителях. В качестве примера рассмотрим, как она определяется у реле РСТ 15 по заводской инструкции. Через ключ пуска миллисекундомера подают напряжение минус 15 В (точка ХР4) на вход компаратора А2 (точка ХРЗ) . останов миллисекундометра осуществляют контактом выходного реле. Запускают миллисекундомер и по его показаниям определяют суммарное время, в которое помимо интересующей нас задержки входит собственное время срабатывания выходного реле. Затем переключают конец с точки ХРЗ на обмотку выходного реле — в точку 3 на печатной плате. Запускают миллисекундомер и измеряют время срабатывания выходного реле. Разность полученных времен является искомым временем задержки.
Другим, довольно наглядным способом измерения является визуальный — с помощью электронно-лучевого осциллографа. Для этого переводят полупроводниковую часть реле в автоколебательный режим и проводят осциллографирование процесса.
При снятом оперативном токе соединяют точку ХР7 через ключ и резистор 43 кОм с точкой ХРЗ. Между точками ХРЗ и ХР5 включают конденсатор емкостью 0,25 мкФ и параллельно ему диод анодом к точке ХРЗ. На входы осциллографа подключают точки ХР5 и ХРб.
Подают оперативный ток на реле. Включают ключ и устанавливают режим осциллографа, позволяющий определить искомую задержку в масштабе времени.
Снятие характеристик активных фильтров. У активных частотных фильтров рекомендуется снимать амплитудно-частотные характеристики. Для этого при снятом оперативном токе подключают ко входу фильтра настроечный генератор сигналов звуковой частоты синусоидальной формы, имеющий регулировку выходного напряжения от 0 до 5 В. К выходу фильтра подключают ламповый вольтметр типа B3-38 или подобный ему. Подают оперативный ток на реле. На настроечном генераторе устанавливают напряжение порядка 1—2 В и, плавно изменяя частоту, снимают частотную характеристику фильтра, поддерживая значение входного напряжения постоянным. Полученную характеристику сравнивают с заводской. Если расхождение между ними составляет более 5 %, то производят подрегулировку фильтра.
У токовых реле можно снимать частотную характеристику фильтра, подавая на вход реле ток порядка 10 % тока срабатывания реле.
Настройка ФТОП реле РТФ 8 (РТФ 9) на минимум небаланса. По заводской инструкции рекомендуется производить настройку ФТОП при подаче на вход реле симметричной системы токов прямой последовательности, равных номинальному току реле.
Ниже описывается способ такой проверки с помощью установки для проверки сложных защит типа У5053. Для снятия характеристик нужно подготовить схему, изображенную на рис. 35. Для реле с /ном = = 5 А берется реостат на 2—5 Ом, для реле с /ном = 1 А 10—20 Ом. С помощью блока К513 устанавливают ток 1с равный 40 % номинального тока реле, а с помощью К515 - ток 1А, равный 40 % номинального тока реле. Поддерживая токи и 1с неизменными, устанавливают 
Рис. 35. Схема настройки реле РТФ 8 на минимум небаланса между ними угол, равный 240°. Напряжение небаланса на выходе фильтра после подрегулировки не должно быть больше 15 мВ.

Схема настройки реле РТФ 8
Регулировка углов срабатывания и возврата реле направления мощности РМ 11, РМ 12. С помощью установки У5053 подают на реле напряжение и ток, равные номинальным. Плавно изменяя угол между током и напряжением, определяют зону действия реле, а также углы срабатывания и возврата реле при входе и выходе из зоны. Если ширина зоны срабатывания оказывается меньше 165° или разность углов срабатывания и возврата больше 4°, то нужно произвести подстройку реле в приводимой последовательности.
Подают на реле напряжение и ток номинального значения и устанавливают между ними угол, соответствующий границе зоны срабатывания. Движки резисторов R19, R21 и R22 (см. рис. 33, а) ставят в верхнее по схеме положение. Плавно опускают движок резистора R21 и добиваются срабатывания реле (при этом контакты выходного органа начинают вибрировать). Отходят от границы рабочей зоны на 3—4° и, плавно опуская движок резистора R22, добиваются четкого возврата реле (вибрация контактов прекращается).
Возвращаются на границу рабочей зоны, при этом реле должно сработать без вибрации (если вибрация остается, ее устраняют резистором R22). Плавно опускают движок резистора RJ9 и добиваются возврата реле, а затем, плавно поднимая его, доводят реле до срабатывания. На этом подстройка заканчивается. После нее надо повторить измерение угла максимальной чувствительности реле и зоны срабатывания.
Определение особых точек характеристики срабатывания реле сопротивления. По заданным уставкам строят предполагаемую характеристику реле сопротивления и определяют значение и угол каждого из вспомогательных векторов, соединяющих особые точки с началом координат.
Стержни к паяльнику ЭПНС
Рис. 36. Стержни к паяльнику ЭПНС для работы на печатных платах:
а — прямой стержень; б — угловой стержень
Подключают осциллограф или ламповый вольтметр к проверяемой точке на выходе формирователя и к нулевой шинке. Подают на реле ток и напряжение, соответствующие вычисленным значениям сопротивлений. Подаваемый ток устанавливается такого же значения, что и для определения сопротивления срабатывания реле (обычно это номинальный ток).
Регулируя значение и угол подаваемого напряжения, добиваются минимального значения напряжения на выходе формирователя, которое должно быть близко к нулю. Ему соответствует положение особой точки. На осциллографе эта точка характеризуется отсутствием составляющей основной гармоники промышленной частоты в наблюдаемом сигнале.
Пайка на печатных платах реле может производиться обычным бытовым паяльником типа ЭПНС на 220 В. Для того чтобы можно было выполнить пайку микросхем, необходимо изменить форму стержней паяльника. Прямому стержню придают форму, показанную на рис. 36, я, а угловому — форму, изображенную на рис. 36, б.
Угловой стержень применяют для выпаивания микросхем, имеющих прямоугольный корпус. Для этого захватывают узким пинцетом выводы одной стороны микросхемы ближе к корпусу и прикладывают угловой стержень нагретого паяльника канавкой к отпаиваемым выводам. В течение нескольких секунд припой расплавится, и тогда с помощью пинцета нужно извлечь зажатые выводы из отверстий в печатной плате.
Для припаивания любых элементов к печатным проводникам пользуются прямым стержнем. Пайку производят низкотемпературным припоем ПОС-61. Время, затрачиваемое на пайку, должно быть не более нескольких секунд.
Мост для снятия диаграмм сопротивлений схема

Мост для снятия диаграмм сопротивлений
Рис. 37. Мост для снятия диаграмм сопротивлений:
а - принципиальная схема; б — шкала прибора; в - внешний вид
Диаграммы сопротивлений снимают при поиске неисправностей на печатных платах. Для того, чтобы на замер не влияли межэлектродные сопротивления полупроводниковых приборов, пользуются измерительным мостом, у которого напряжение в точке измерения ниже уровня пробоя электронно-дырочных переходов диодов и транзисторов. Схема такого моста приведена на рис. 37, а. На рис. 37, представлена шкала такого измерительного моста. Прибор (рис. 37, в) имеет логарифмическую шкалу, что дает возможность охватить в одном диапазоне измерений сопротивления от 10 Ом до 10 МОм. Питание прибора осуществляется от двух батареек типа КБС.

Снятие диаграмм напряжений в контрольных точках удобно производить с помощью многопредельного магнитоэлектрического пробника, показанного на рис. 38, а. В пробнике применен малогабаритный прибор на 50 мкА. Прибор укреплен на щупе, в теле которого встроены добавочные резисторы и кнопки на микропереключателях. Ьго внешний вид показан на рис. 38, б.
Определение коэффициента усиления ОУ по напряжению требуется при обнаружении дефектов и при отбраковке операционных усилителей перед установкой в схему. Его можно выполнить с помощью прибора, показанного на рис. 39.
Магнитоэлектрический пробник
Рис. 38. Магнитоэлектрический пробник для снятия диаграмм напряжений: а — схема; б — внешний вид

Рис. 39. Прибор для определения коэффициента усиления операционных усилителей типа К553УД2: 1 - низкочастотный генератор 8-10 Гц; 2 - милливольтметр
В нем имеется генератор низкочастотных прямоугольных импульсов с частотой около 10 Гц на операционном усилителе А1 и чувствительный милливольтметр на операционном усилителе А2. Для питания прибора нужен источник напряжения ± 15 В. Для этoro может быть использован делитель напряжения постоянного тока статического реле защиты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Титце У, Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982.
Фолькенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС, М.: Мир, 1985.
Остапенко Г.С. Аналоговые полупроводниковые интегральные микросхемы. М.: Радио и связь, 1984.
Лысенко Е.В. Функциональные элементы релейных устройств на интегральных микросхемах. М.: Энергоатомиздат, 1985.
Темкииа Р.В, Измерительные органы релейной защиты на интегральных микросхемах. М.: Жнергоатомиздат, 1985.
Джонсон Д., Джонсои Дж., Мур Г. Справочник по активным фильтрам. М.: Энергоатомиздат, 1983.
Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. М.: Энергоатомиздат, 1987.
Шиеерсон Э.М. Дистанционные защиты. М.: Энергоатомиздат, 1986.



 
« РЗиА СН тепловых электростанций   ШДЭ2801, ШДЭ2802 »
электрические сети