Решения компании Omron для систем релейной защиты и автоматики

Михаил Степанников (КОМПЭЛ)

В статье пойдет речь о применении силовых реле Оmron G2RL, G5RL и G6RL для высокоответственных приложений, таких как системы релейной защиты и автоматики.

Основным средством доставки электрической энергии конечным потребителям являются распределительные электрические сети, надежность и качественность функционирования которых в значительной степени определяется надежной работой систем релейной защиты и автоматики.

Современные устройства релейной защиты и автоматики существенно отличаются от тех, которые были, скажем, 20 лет назад. Сегодня они представляют собой законченные микропроцессорные устройства, построенные на базе полупроводниковых и электромеханических компонентов. Эти устройства с компактными габаритными размерами, высокой функциональностью и высоким быстродействием способны оперативно решать такие задачи, как:

• селективное отключение короткого замыкания с минимально возможным временем в целях сохранения устойчивой бесперебойной работы неповрежденной части сети, а также для ограничения области и степени повреждения;
• автоматическое повторное включение элементов коммутационными аппаратами после их отключения устройствами релейной защиты и автоматики (РЗА);
• автоматический ввод резервного питания с предварительным автоматическим выделением резервируемых участков сети;
• автоматическая частотная развязка, включение питания отключенных потребителей при восстановлении частоты и автоматическое ограничение снижения напряжения;
• дистанционное определение мест повреждения:
  • межфазных коротких замыканий в сетях 6...110 кВ;
  • однофазных коротких замыканий на землю в сетях 110 кВ;
  • однофазных замыканий на землю в сетях 6...35 кВ;
• автоматическое осциллографирование аварий и пусковых режимов;
• память аварийных событий;
• измерение параметров нормального режима;

и другие задачи.

Четкое и быстрое решение таких задач устройством релейной защиты и автоматики возможно лишь при безукоризненной и безотказной работе всех блоков и узлов, входящих в его состав. Поэтому при проектировании такого устройства к его блокам и узлам предъявляются самые строгие требования.

Особые требования предъявляются и к коммутационной схеме устройства, являющейся ядром всей системы и строящейся на базе электромеханических реле. Используемые реле должны обеспечивать хорошую коммутационную способность, иметь высокую скорость переключения, высокую наработку на отказ, обязаны работать в широком температурном диапазоне и иметь хорошую устойчивость к внешним воздействиям. То есть должны использоваться только высококачественные и высоконадежные компоненты.

В настоящее время десятки компаний по всему миру выпускают электромеханические реле, предназначенные, по заявлениям производителей, для ответственных приложений, но лишь некоторые из них в действительности соответствуют критериям, характеризующим высокую надежность и качество. Среди таких компонентов особый интерес представляют электромеханические реле компании Omron.

Для таких ответственных приложений, как системы релейной защиты и автоматики, в номенклатуре выпускаемых компонентов компании Omron имеется реле сразу нескольких серий: G2RL, G5RL и G6RL.

Каждая серия по-своему уникальна, но общими для них чертами являются высокие технические характеристики, долговечность и надежность, и все это – при малых габаритных размерах.

Например, реле серии G2RL (рис. 1), несмотря на малые габаритные размеры 29.0 × 12,7 × 15.7 мм, имеет высокую коммутационную способность. При 250 В переменного тока, в конфигурации с одним нормально-открытым или одним перекидным контактом, это реле способно коммутировать до 16 А (резистивная нагрузка). В комбинации с двумя перекидными контактами, при напряжении 250 В коммутируемый ток составляет до 8 А на каждом контакте.

 

Рис. 1. Реле G2RL

При коммутации этим же реле напряжения постоянного тока, на 220 В это реле на каждом контакте способно переключать ток до 300 мА в режиме DC1 (резистивная нагрузка). Надо сказать, что таким параметром может похвастаться не каждый производитель подобных электромеханических реле.

Реле G2RL обладает высоким механическим (20 000 000 переключений) и высоким электрическим ресурсом (100 000 переключений под нагрузкой). Диэлектрическая прочность или так называемое «напряжение на пробой» между катушкой и контактами у данного реле составляет 5 кВ, что также является важным параметром при выборе реле подобного класса.

Расширенный температурный диапазон данного устройства – от -40 до 85°С – гарантирует безотказную работу реле в устройствах, предназначенных для работы в условиях Крайнего Севера или в горячих цехах. Причем температура хранения данного реле составляет -55...85°С (без обледенения).

В качестве другого параметра, говорящем о высокой надежности данного реле, отмечается высокая устойчивость реле к вибрациям и устойчивость к ударным нагрузкам (10G – на отказ, и 100G – на разрушение).

Реле G2RL имеет напряжение питания постоянного тока и исполнения катушки 5...48 В.

Если для разработки требуется реле того же класса, что и G2RL, но с питанием от переменного тока, рекомендуется использовать реле серии G5RL (рис. 2).

Рис. 2. Реле G5RL

Технические параметры и характеристики G5RL – точно такие же, что и реле серии G2RL, но его обмотка имеет несколько иное конструктивное исполнение. Она снабжена специальным короткозамкнутым дросселем для устранения дребезга частоты источника питания и имеет варианты исполнений от 24 и до 240 В переменного тока.

Прочность изоляции между катушкой и контактами у данного реле составляет – 6 кВ.

Реле серии G6RL (рис. 3) является продолжением линейки реле Omron для ответственных приложений, но несколько отличается от своих собратьев G2RL и G5RL.

Рис. 3. Реле G6RL

Это реле обладает чуть меньшими габаритными размерами (28.5 × 10.0 × 12.73 мм) и меньшей коммутационной способностью. На напряжении 250 В переменного тока коммутируемый ток составляет 8 А, но на постоянном токе при напряжении 220 вольт это реле коммутирует до 400 мА.

Помимо повышенной коммутационной способности на постоянном токе у данного реле следует также отметить быстродействие срабатывания контактов. Время срабатывания контактов составляет всего 10 мс, а время отпускания 5 мс. Благодаря конструктивным особенностям, устойчивость к вибрациям и ударным нагрузкам у данного реле составляет до 25G на отказ, и до 102G на разрушение.

Другие технические характеристики данного реле, а также реле серий G2RL и G5RL приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики силовых реле Omron

Тип реле	G2RL	G5RL	G6RL
Характеристика контактов
Конфигурация контакта	1N/O, 2N/0, 1C/O, 2C/O	1N/O, 1C/O	1N/O, 1C/0
Материал контактов	AgSnIn	AgSnO2	AgNi и AgSnIn
Коммутационная способность, А	16 при 250 В DC 16 при 24 В DC	16 при 250 В DC 16 при 24 В DC	8 при 250 В DC 5 при 30 В DC
Макс. коммутируемый ток, А	16	16	10
Мин. допустимая нагрузка, мА	40 при 5 В DC	40 при 5 В DC	10 при 5 В DC
Расстояние между выводами, мм	3.5 и 5	3.5 и 5	5
Характеристика катушки
Ном. напряжение Un AC, В	–	24...240	–
Ном. напряжение Un DC, В	5...48	–	3...48
Потребляемая мощность, мВт	250...430	400...430	220...240
Технические параметры
Механический ресурс, циклов	мин. 20 000 000	мин. 10 000 000	мин. 10 000 000
Электрический ресурс, циклов	мин. 50 000	мин. 50 000	мин. 50 000
Изоляция между катушкой и контактами, кВ	5	6	5
Диэлектрическая прочность между контактами одной полярности	1	1	1
Температурный диапазон, °С	-40...85	-40...85	-40...85
Класс защиты	RTII*, RTIII**	RTII*, RTIII*	RTII*, RTIII*
* – с защитой от попадания флюса за допустимые пределы ** – полностью герметичное

Следует отметить тот факт, что материалы контактов реле не содержат кадмия (это соответствует требованию европейской директивы RoHS, ограничивающей использование опасных материалов в электронном и электротехническом оборудовании).

Заключение

Расмотренные в статье типы реле являются ответом на растущие потребности рынка в реле для приборов такого класса, как системы релейной защиты и автоматики. Благодаря своим высоким техническим характеристикам эти реле рекомендуются также для использования в системах противопожарной автоматики, медицинском, контрольно-измерительном оборудовании и для других высокоответственных применений.