Test du temps de déplacement des relais de protection: pourquoi la précision du temps est importante pour le débogage et la sélectivité

Introduction au projet

Un relais de protection est la première ligne de défense d'un système électrique.et envoyer un signal à l'interrupteur en quelques millisecondes.Ce temps écoulé, depuis le début de la défaillance jusqu'à la sortie du disjoncteur, est le temps de sortie du relais.Un retard de 20 millisecondes peut signifier la différence entre une défaillance qui est contenue et une défaillance qui cascade dans une panne régionale.

Les tests de temps de déplacement mesurent exactement le temps qu'il faut à un relais pour répondre à une condition de défaut.Cet article explique ce qu'est le test du temps de trajet, pourquoi l'exactitude du chronométrage est si importante, pourquoi les temps de trajet dérivent, comment effectuer correctement l'essai et quels critères d'acceptation s'appliquent.

1. Qu'est-ce que le test du temps de déplacement en relais?

L'essai du temps de sortie mesure le temps total entre l'application d'une condition de défaut simulée à l'entrée du relais et la fermeture du contact de sortie du relais.un ensemble d'essai de relais injecte des signaux de courant et de tension calibrés dans le relais, démarre une minuterie interne au moment de l'application de la défaillance, et arrête la minuterie à l'instant où le contact de déclenchement du relais se ferme.

Ce qui est mesuré

• Temps de fonctionnement du relais le temps écoulé entre l'application d'une défaillance et la décision interne du relais de déclencher.
• Temps de fonctionnement des contacts le temps mécanique ou électronique nécessaire au contact de sortie pour changer d'état.
• Temps total de trajet la somme de ce qui précède, mesurée de bout en bout par l'ensemble d'essai.
• Répétabilité du chronométrage  si la même condition de défaut produit le même temps de trajet sur plusieurs essais, ce qui révèle l'état du relais au-delà de la valeur moyenne.

Le temps de trajet est testé à plusieurs magnitudes de défaut (par exemple, 2x prise, 5x prise,10x prise en charge) parce que la réponse du relais n'est pas linéaire un relais peut déclencher en 30 ms pour une défaillance grave mais prendre 200 ms pour une limiteLes tests effectués sur une seule valeur donnent un faux sentiment de sécurité.

2Pourquoi la précision est importante

2.1 Temps de débogage et survie de l'équipement

Chaque composant du système d'alimentation, câble, transformateur, barre de bus, a une tolérance d'énergie de débit mesurée en I2t (courant au carré × temps).plus l'équipement absorbe d'énergie thermique et mécaniqueUn retard de 50 ms dans le déclenchement peut doubler l'énergie de dégagement sur une faille de grande magnitude, détruisant potentiellement un enroulement de transformateur, fondant un câble, ou soufflant un isolateur de bus.Le déclenchement précis est ce qui maintient les équipements défectueux réparables au lieu de remplaçables.

2.2 Coordination de la protection (sélectivité)

Les systèmes de protection sont conçus avec une classification chronologique: le relais le plus proche de la faille démarre en premier, et les relais en amont ne démarrent que si le relais en aval tombe en panne.Un relais dont le temps de déplacement dérive vers le haut de 40 ms peut perdre sa marge de temps au relais en amont suivant, ce qui provoque le déclenchement simultané des deux relais, une perte de sélectivité qui empêche les clients qui auraient dû rester en ligne.un relais qui tourne trop vite peut tourner dans des conditions transitoires (démarrage du moteur, commutation du condensateur, accélération) et provoquer des déplacements inutiles.

2.3 Stabilité du système

Lors d'une panne de générateur, la stabilité est une course: le système de protection doit éliminer la panne suffisamment rapidement pour maintenir les machines synchrones en marche.114) spécifier les temps totaux d'élimination des défauts, généralement inférieurs à 80 à 120 ms pour les relais au niveau de la transmission.Un relais dont le temps de déplacement est passé de 30 ms à 80 ms peut pousser le temps de dégagement total au-delà de la limite de stabilité, provoquant une perte de synchronisation du générateur et une perturbation de grande surface.

2.4 Sécurité et arc flash

Pour le personnel travaillant sur ou à proximité d'équipements alimentés, chaque milliseconde de durée de défaillance contribue à l'énergie d'incident du flash d'arc.Des normes comme l'IEEE 1584 calculent l'énergie d'incident en fonction du temps d'arcLe déclenchement plus lent augmente directement la qualification des EPI requises et le danger pour les opérateurs.

3Qu'est-ce qui cause la dérive du temps de trajet?

Un nouveau relais numérique peut fonctionner en 25 ms. Après 10 ans de service, ce même relais peut prendre 45 ms dans les spécifications, mais suffisamment pour éroder les marges de coordination.Les causes courantes de la dérive du temps de trajet comprennent:

• La durée de fonctionnement d'un relais dépend de sa tension de commande en courant continu. Une batterie faible ou un circuit de sortie à haute résistance augmente la durée de fonctionnement.
• L'usure des contacts électromécaniques et des contacts de sortie à l'état solide se dégrade sur des millions d'opérations, ce qui augmente le temps de fonctionnement.
• Le vieillissement des composants électroniques: dérive des condensateurs, changement des paramètres des semi-conducteurs, en particulier dans les relais exposés à des températures élevées ou à des vibrations.
• La liaison mécanique dans les relais électromécaniques, l'usure du pivot, la contamination ou la fatigue du ressort ralentissent l'armature en mouvement.
• Problèmes logiciels/firmware
• La résistance du circuit de dérapage

Les tests de temps de trajet détectent ces dérives tôt.Un relais qui était de 28 ms au moment de la mise en service et qui est maintenant de 42 ms, même s'il est toujours dans les limites de la tolérance du fabricant, a tendance à aller dans la mauvaise direction et doit être planifié pour l'entretien ou le remplacement..

4Comment tester le temps de trajet

4.1 Installation de l'essai

• Isoler le relais du système primaire et appliquer des mesures de sécurité selon les procédures de verrouillage/étiquetage.
• Connectez un ensemble d'essai de relais (injection secondaire) aux entrées de courant et de tension du relais via le bloc d'essai du relais.
• Le contact de sortie de sortie du relais doit être relié à une entrée de synchronisation de l'ensemble d'essai.
• Réglez l'alimentation auxiliaire en courant continu à la tension nominale du relais (généralement 48 V, 110 V ou 220 V CC).
• Le groupe d'essai doit être configuré pour injecter un courant de défaut calibré (p. ex. 5x) et démarrer la minuterie au moment de l'application de la défaillance.

4.2 Procédure d'essai

• 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. Tout d'abord, effectuer un test de démarrage de référence pour vérifier si le relais électrique s'allume vraiment sous le courant prévu.
• Avec plusieurs valeurs de bande passante (par exemple, 2 fois, 5 fois, 10 fois le courant de départ) injecté dans le courant de défaillance, et enregistrer le temps de saut de chaque valeur de bande passante.
• Si le temps de saut du relais dans les différents essais est inférieur ou égal à ± 10%, le relais présente un défaut.
• test instantané et prolongé (identifier le temps), pour vérifier la courbe de fonctionnement complète.
• Pour les relais multifonctionnels, chaque élément doit être testé séparément: surintensité, défaut de connexion, distance, fréquence et élément de décalage.
• Pendant le test, la tension de l'alimentation en courant continu est la cause habituelle de la lenteur du saut.
• Les résultats seront comparés à ceux de l'échantillon de référence et de l'écart entre les fabricants.

4.3 À quoi s'attendre

Un rapport sur le temps de trajet doit indiquer non seulement la moyenne, mais aussi la répartition.temps de trajet supérieur à la tolérance affichée par le fabricant; ou le relais ne démarre pas du tout sur un courant de faille de limite.

5Critères et normes d'acceptation

L'acceptation du temps de trajet est fondée sur trois points de référence:

• Spécification du fabricant la plaque d'immatriculation ou le manuel du relais indiquent la durée maximale de fonctionnement à tension nominale et courant spécifié.
• L'indice de référence pour la mise en service est la lecture enregistrée lorsque le relais était neuf; toute déviation supérieure à 20% de l'indice de référence justifie une enquête.
• Étude de coordination de la protection: la marge de temps entre les relais adjacents doit être préservée (généralement de 200 à 300 ms pour les systèmes électromécaniques, de 100 à 150 ms pour les systèmes numériques).

Parmi les normes pertinentes figurent l'IEEE C37.90 (essais de relais), la CEI 60255 (rélais de mesure et équipements de protection),et les codes de réseau local qui imposent des intervalles périodiques d'essai des relais (généralement tous les 4 à 6 ans pour les relais de transmission)Vérifiez toujours la norme applicable à votre classe de tension et à votre juridiction.

6. XZH Solutions de test

XZH TEST fabrique des ensembles d'essai de relais d'injection secondaire conçus pour une mesure précise et répétable du temps de trajet:

• Le flux électrique multiphase et la tension électrique de sortie sont au maximum 6 flux électriques et 4 tension électriques, suffisants pour tester les relais différentiels, les relais à distance et les relais multifonctionnels complexes.
• Résolution de mesure du temps de 0,1 millisecondes intégrée, fonction de sensation d'entrée de point de contact, capable de capturer l'instant exact de la fermeture du point de contact.
• Une courbe de test programmable générant automatiquement l'IDMT (déterminant le temps le plus court inversement), utilisée pour tester un relais de courant sous plusieurs niveaux de courant.
• Une source d'alimentation au courant continu interne de 0 à 300 V peut être réglée, utilisée pour l'alimentation du relais testé et pour mesurer la tension de travail réelle pendant le saut.
• Les résultats des tests sont enregistrés dans un format standard, comparés à la base de données et exportés en rapport professionnel pour enregistrer la conformité.
• La conception est portable et durable, et peut être utilisée à tout moment pour les essais et l'entretien réguliers des centrales électriques.

Conclusion

Dans l'ingénierie de la protection, les millisecondes comptent. Un relais qui démarre 30 ms en retard peut endommager l'équipement, causer des pannes gênantes, perturber la stabilité du système et augmenter le risque de flash d'arc.Test de temps de trajet est la mesure qui confirme le relais est toujours répondre comme conçu- effectué correctement à plusieurs niveaux de courant, répété pour la répétabilité, comparé aux lignes de base de mise en service, il permet d'avertir rapidement des contacts vieillissants, des alimentations en courant continu faibles,et l'électronique à la dérive avant qu'ils ne causent une défaillance.

Prévoyez des tests de temps de relais dans le cadre de chaque programme de maintenance périodique.

À propos de XZH TEST

XZH TEST est spécialisée dans les équipements d'essai et de diagnostic électriques, y compris les ensembles de tests de relais d'injection secondaire, les analyseurs de disjoncteurs et les outils de mise en service des systèmes de protection.Les produits sont conçus pour une précision de mesureLes systèmes de protection de l'environnement, la durabilité sur le terrain et la conformité aux normes internationales d'essais aident les services publics, les usines industrielles et les entrepreneurs à vérifier que les systèmes de protection répondent aux appels.

Site Internet: XZH TEST