Pruebas de tiempo de viaje del relé de protección: por qué la precisión del tiempo importa para la limpieza de fallas y la selectividad

Introducción

Un relé de protección es la primera línea de defensa en un sistema de energía.y enviar una señal al interruptor todo en milisegundosEl tiempo transcurrido, desde el inicio de la falla hasta el viaje del interruptor, es el tiempo de viaje del relé.Un retraso de hasta 20 milisegundos puede significar la diferencia entre una falla que está contenida y una falla que se convierte en un apagón regional.

Las pruebas de tiempo de viaje miden exactamente cuánto tiempo tarda un relé en responder a una condición de falla.Este artículo explica qué es la prueba de tiempo de viaje, por qué la precisión del tiempo es tan importante, qué causa que los tiempos de viaje se desvíen, cómo realizar el ensayo correctamente y qué criterios de aceptación se aplican.

1¿Qué es la prueba de tiempo de viaje de relé?

En un ensayo de inyección secundaria, se mide el tiempo total desde la aplicación de una condición de falla simulada en la entrada del relé hasta el cierre del contacto de salida del relé.un conjunto de ensayo de relé inyecta señales de corriente y voltaje calibradas en el relé, inicia un temporizador interno en el momento en que se aplica la falla, y detiene el temporizador en el instante en que el contacto de salida del relé se cierra.

Lo que se está midiendo

• Tiempo de funcionamiento del relé ̇ el tiempo desde la aplicación de fallas hasta la decisión interna del relé de arrancar.
• Tiempo de funcionamiento del contacto el tiempo mecánico o electrónico para que el contacto de salida de salida cambie de estado.
• El tiempo total de viaje
• Repetibilidad del cronometraje: si la misma condición de falla produce el mismo tiempo de viaje en múltiples ensayos, lo que revela el estado del relé más allá del valor promedio.

El tiempo de viaje se prueba en múltiples magnitudes de fallas (por ejemplo, 2x recogida, 5x recogida,10x recogida) debido a que la respuesta del relé no es lineal, un relé puede desencadenarse en 30 ms para una falla grave, pero toma 200 ms para una falla límiteProbar sólo en un valor da una falsa sensación de seguridad.

2¿Por qué es importante el tiempo exacto?

2.1 Tiempo de eliminación de fallas y supervivencia del equipo

Cada componente del sistema eléctrico, cable, transformador, barra de bus, tiene una tolerancia de energía de entrada medida en I2t (corriente al cuadrado × tiempo).cuanto más energía térmica y mecánica absorba el equipo.Un retraso de 50 ms en el desencadenamiento puede duplicar la energía de entrada en una falla de gran magnitud, destruyendo potencialmente un enrollamiento de transformador, derritiendo un empalme de cable o explotando un aislante de bus.El arranque preciso es lo que mantiene el equipo defectuoso reparable en lugar de reemplazable.

2.2 Coordinación de la protección (selectividad)

Los sistemas de protección están diseñados con clasificación por tiempo: el relé más cercano a las fallas se activa primero, y los relé aguas arriba se activan solo si el relé aguas abajo falla.Un relé cuyo tiempo de viaje se desplaza hacia arriba en 40 ms puede perder su margen de tiempo al siguiente relé aguas arriba, causando que ambos relés se activen simultáneamente, una pérdida de selectividad que oscurece a los clientes que deberían haber permanecido en línea.un relé que se mueve demasiado rápido puede tropezar en condiciones transitorias ( arranque del motor, conmutación del condensador, inrush) y causar viajes molestos innecesarios.

2.3 Estabilidad del sistema

Durante un fallo cercano al generador, la estabilidad es una carrera: el sistema de protección debe eliminar el fallo lo suficientemente rápido como para mantener las máquinas síncronas al día.114) especificar los tiempos totales de limpieza de fallos, normalmente inferiores a 80-120 ms para los relés de nivel de transmisión.Un relé cuyo tiempo de viaje ha pasado de 30 ms a 80 ms puede empujar el tiempo de limpieza total más allá del límite de estabilidad, causando pérdida de sincronización del generador y una perturbación de gran área.

2.4 Seguridad y flash de arco

Para el personal que trabaja en equipos con energía o cerca de ellos, cada milisegundo de duración de la falla contribuye a la energía incidente del arco.Estándares como el IEEE 1584 calculan la energía incidente basada en el tiempo de arcoEl despegue más lento aumenta directamente la calificación del EPI requerido y el peligro para los operadores.

3¿Qué causa que el tiempo de viaje se desvíe?

Un nuevo relé digital puede dispararse en 25 ms. Después de 10 años de servicio, ese mismo relé puede tomar 45 ms dentro de las especificaciones, pero suficiente para erosionar los márgenes de coordinación.Las causas comunes de la deriva del tiempo de viaje incluyen::

• El tiempo de funcionamiento de un relé depende de su voltaje de control de CC. Una batería débil o un circuito de alta resistencia aumenta el tiempo de funcionamiento.
• El desgaste de los contactos de salida electromecánicos y de estado sólido se degrada a lo largo de millones de operaciones, aumentando el tiempo de operación.
• Envejecimiento de los componentes electrónicos ∙ Desviación de los condensadores, cambios de los parámetros de los semiconductores, especialmente en los relés expuestos a altas temperaturas o vibraciones.
• La unión mecánica en los relés electromecánicos, el desgaste del pivote, la contaminación o la fatiga del muelle ralentizan el movimiento de la armadura.
• Problemas de software/firmware Los relés digitales pueden desarrollar anomalías de tiempo después de actualizaciones de firmware o cambios de configuración.
• La resistencia del circuito de descarga se debe medir en toda la cadena de descarga (contacto del relé → cableado → bobina de descarga del interruptor), no solo en el relé aislado.

Las pruebas de tiempo de viaje detectan estas derivaciones temprano.Un relé que era de 28 ms en el momento de la puesta en marcha y que ahora es de 42 ms, aunque aún dentro de las tolerancias del fabricante, va en la dirección equivocada y debe ser programado para mantenimiento o reemplazo..

4. Cómo probar el tiempo de viaje

4.1 Configuración del ensayo

• Aislar el relé del sistema primario y aplicar las medidas de seguridad para cada procedimiento de bloqueo/marcado.
• Conectar un conjunto de ensayo de relé (inyección secundaria) a las entradas de corriente y voltaje del relé a través del bloque de ensayo de relé.
• Conectar el contacto de salida del relé con una entrada de tiempo en el conjunto de ensayo.
• Establezca la fuente auxiliar de corriente continua en el voltaje nominal del relé (normalmente 48V, 110V o 220V DC).
• Configurar el conjunto de ensayo para inyectar una corriente de falla calibrada (por ejemplo, 5x pick-up) y encender el temporizador en la aplicación de la falla.

4.2 Procedimiento de ensayo

• 首先进行基准启动测试 验证继电器是否真的在预期电流下启动. Primero, realizar una prueba de inicio de referencia para comprobar si el transmisor eléctrico realmente se inicia bajo la corriente eléctrica esperada.
• Con varios valores de amplitud (por ejemplo, 2 veces, 5 veces, 10 veces el flujo de activación) se inyecta el flujo eléctrico de falla, y se registra el tiempo de salto de cada valor de amplitud.
• Repetir cada prueba 5-10 veces para comprobar su capacidad de repetición. Si el tiempo de salto del relay en las diferentes pruebas cambia en un ± 10%, indica que el relay ha fallado.
• test instant instantaneous element and delay element (determinar el elemento de tiempo, IDMT), para verificar la curva de funcionamiento completa.
• Para el relay multifunción, cada elemento debe ser probado por separado: sobreflujo eléctrico, fallas de conexión, distancia, frecuencia y elemento diferencial.
• Durante la prueba se registró que el voltaje de la fuente de corriente directa bajo es la causa común de la desaceleración del salto.
• Los resultados se compararán con la línea de referencia de la encuesta y la diferencia entre los fabricantes.

4.3 Lo que hay que buscar

Los signos de preocupación incluyen: la tendencia al alza del tiempo de viaje en las pruebas sucesivas; alta variabilidad de disparo a disparo;tiempo de viaje superior a la tolerancia publicada por el fabricante; o que el relé no se deslice en absoluto en una corriente de falla límite.

5Criterios y normas de aceptación

La aceptación del tiempo de viaje se basa en tres puntos de referencia:

• Especificación del fabricante la placa de identificación o el manual del relé enumeran el tiempo máximo de funcionamiento a voltaje nominal y corriente especificada.
• Base de puesta en marcha la lectura registrada cuando el relé era nuevo; cualquier desviación superior al 20% de la base de referencia justifica una investigación.
• Estudio de coordinación de la protección: debe preservarse el margen de tiempo (normalmente 200­300 ms para los sistemas electromecánicos, 100­150 ms para los sistemas digitales) entre los relés adyacentes.

Las normas pertinentes incluyen IEEE C37.90 (prueba de relés), IEC 60255 (relés de medición y equipos de protección),y los códigos de red local que exigen intervalos periódicos de ensayo de relés (normalmente cada 4-6 años para relés de transmisión)Siempre verifique con la norma aplicable a su clase de voltaje y jurisdicción.

6. XZH Soluciones de prueba

XZH TEST fabrica conjuntos de ensayo de relé de inyección secundario diseñados para medir el tiempo de viaje preciso y repetible:

• Con una salida de corriente y tensión eléctrica de múltiples fases de hasta 6 corrientes y 4 tensiones similares, suficiente para probar el relé diferencial, el relé de distancia y el relé multifunción complejo.
• Con una resolución de medición de tiempo de 0,1 milisegundos, con función de detección de entrada de punto táctil, puede capturar el instante exacto de cierre del punto táctil.
• Curva de prueba programable de generación automática de IDMT (anti-determinar el tiempo mínimo) curva de características, utilizada para probar el relayador de corriente eléctrica bajo varios niveles de corriente.
• Fuente de alimentación auxiliar de corriente directa interna de 0 a 300 V, utilizada para suministrar energía al relay probado y medir la tensión de trabajo real durante el salto.
• Los datos registrados y los informes de los resultados de las pruebas se guardan en formato estándar, se comparan con las líneas de base de la encuesta y se exportan como informes profesionales para registrar la conformidad.
• Portable, robusto y duradero, puede ser utilizado en cualquier momento para la prueba y el mantenimiento periódico de la estación de cambio.

Conclusión

En ingeniería de protección, los milisegundos son importantes. Un relé que se activa 30 ms tarde puede dañar el equipo, causar interrupciones molestas, interrumpir la estabilidad del sistema y aumentar el riesgo de flash de arco.Prueba de tiempo de viaje es la medición que confirma que el relé sigue respondiendo como se diseñó- Si se realiza correctamente en múltiples niveles de corriente, se repite para garantizar la repetibilidad, en comparación con las líneas de base de puesta en marcha, se proporciona una alerta temprana de contactos viejos, suministro de corriente continua débil,y electrónica a la deriva antes de que causen una falla.

Planifique pruebas de tiempo de viaje de relé como parte de cada programa de mantenimiento periódico.

Sobre el test XZH

XZH TEST se especializa en equipos de pruebas y diagnóstico eléctricos, incluidos conjuntos de pruebas de relé de inyección secundario, analizadores de interruptores de circuito y herramientas de puesta en marcha de sistemas de protección.Los productos están diseñados para la precisión de la mediciónLa seguridad de los sistemas de protección es un aspecto importante de la seguridad de los sistemas de protección, y la durabilidad en el campo y el cumplimiento de las normas internacionales de ensayo ayudan a los servicios públicos, las plantas industriales y los contratistas a verificar que los sistemas de protección responden cuando se les pide.

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