Блоки серии БПК 3 (4)

29 августа 2012 в 10:00

В номенклатуре продукции НТЦ «Механотроника» блоки этой серии появились в 2005 году и заменили выпускаемые с 1998 года блоки

БПК-1(2) [1]. Динамика изменений поставок блоков БПК-3(4) по годам показано на рис. 1.

Сопоставление информации по отгрузке изделий, а также результатов опроса потребителей и сведений, полученных из «Уведомлений по вводу изделия в эксплуатацию», позволили установить, что среднее время от даты отгрузки до даты ввода составило 6,2 месяца для блоков БПК-3 и 4 месяца для блоков БПК-4.

При контрольных испытаниях блоков БПК-3(4) средняя наработка на отказ этих блоков была оценена в 125000 часов [1]. Кроме этого, было установлено, что основной объем замечаний по работе данных изделий (57%) был предъявлен в начальный период эксплуатации

(рис. 2), в первый месяц после отгрузки, тогда как к изделиям, находящимся в эксплуатации более 12 месяцев было предъявлено всего 18,4% замечаний от общего количества.

Из общего количества замечаний, предъявленных к работе блоков за весь прошедший с 2005 года период, 65% были признаны обосно-ванными. Остальные замечания по работе блоков были вызваны нарушениями условий эксплуатации или неправильным подключением изделий.

При обследовании всего массива выпущенных блоков серии БПК-3(4) было выявлено некоторое количество блоков, находившихся на хранении в складских условиях предприятия в течение 1,5 лет и введенными после этого в эксплуатацию без замечаний к их работе.

Наличие этой информации позволило определить по методике стандарта [2] значение гамма-процентного срока сохраняемости для этих блоков Тхр = 18 месяцев при γ = 80%.

При контрольных испытаниях на надежность признанные замечания по работе изделий были отнесены к группам изделий по заводским номерам (рис. 3). Случайный характер распределения претензий позволяет оценить технологический процесс производство блоков в целом как стабильный.

Внешне БПК-3 отличается от блока БПК-4 (рис. 4) только надписями на лицевой панели. В блоке БПК-4 предусмотрено устройство для заряда внешних конденсаторов, отсутствующее в блоке БПК-3. Внешние конденсаторы предназначены для питания катушек расцепителей выключателей, короткозамыкателей или отделителей [3], поэтому на лицевой панели Блока БПК-4 есть надписи, указывающие зажимы, к которым должен быть подключен внешний конденсатор (- БК и + БК) и цепи для сигнализации о заряде конденсатора (Контроль заряда).

Сборка блоков серии БПК начинается с установки на основание 1 (рис. 5) входных трансформаторов напряжения TV1 и TV2, трансформатора тока ТА1 и реле К (рис. 6).

На плате преобразователей ПП (рис. 7) расположен узел контроля напряжения УК, управляющий работой реле К (рис. 8) в зависимости от наличия или отсутствия на напряжения на одном трансформаторов напряжения, подключаемых к зажимам соединителя ХТ1.

Здесь же расположены светодиоды 1 и 2 , сигнализирующие о работе токового канала (см. «I» и «ВЫХ» на рис. 6 и поз. 1, 2 на рис. 7).

Контакт К1.1 реле К шунтирует вторичные обмотки трансформаторов тока, подключенных к соединителю ХТ2 (см. зажимы 1, 2, 3, 4 на рис. 4), т.е. замыкает вторичной обмотки внешних трансформаторов тока. Такое схемное решение защищено патентом [4].

Реле К установлено на стойки 1 (рис. 8), закрепленные к основанию блока. Здесь же предусмотрен зажим 2 для подключения блока к цепям заземления, что необходимо для выполнения требований безопасности, установленных в стандарте [5] для изделий класса 01 с целью обеспечения защиты человека от поражения электрическим током.

Схема контроля напряжения работает так, что контакт К1.1 реле К1 находится в замкнутом состоянии, если значение напряжения на входах напряжения блока находится в диапазоне от 0,5 до 1, 2 U ном. В этом случае блок БПК- 3(4) не потребляет дополнительной мощности от токовых цепей [2]. График изменения потребляемой мощности в зависимости от тока во вторичной цепи трансформатора тока для блоков серии БПК показан на рис. 9.

Питание устройств РЗА производится от выходов «-220В» и «+220В», на которые выведен выход нестабилизированного источника питания. Светодиод «Вых» (см. рис. 4) расположен на крышке блока и сигнализирует о наличии напряжения 220 В на выходе блока.

Узел УОН ограничивает выходное напряжение значением 220 В, а выходной ток значением 400 мА, обеспечивая также защиту от короткого замыкания на выходе. Конденсатор С в фильтре предназначен для снижения уровня пульсаций выходного напряжения до 6%.

Ограничение выходного напряжения блока при работе токового канала обеспечивается узлом УОТ.

Заряд внешнего конденсатора, подключаемого к зажимам «+БК» и «- БК» (см. зажимы соединителя ХТ3 на рис. 4) происходит от источника нестабилизированного напряжения, расположенного на плате заряда и сигнализации ПЗС (рис. 10) и получающего питание непосредственно от вторичных обмоток трансформаторов напряжения ТV1 и TV2.

Заряд внешнего конденсатора происходит при питании блока от источников напряжения, а установившееся значение напряжения заряда конденсатора будет обеспечено при наличии хотя бы одного входного напряжения не ниже номинального. При снижении входного напряжения соответственно уменьшается напряжение заряда.

На плате ПЗС предусмотрен узел защиты от длительного короткого замыкания на выходе, от повышенного тока утечки и от пробоя конден-сатора. В перечисленных случаях ток короткого замыкания автоматически будет снижен до безопасного для устройства значения.

Реле 1, расположенное на плате ПЗС, замыкает свой контакт при наличии на конденсаторе напряжения, превышающего пороговое значение, передавая сигнал «Контроль заряда» (см. рис. 4) во внешние цепи. Рекомендации по использованию накопительного конденсатора в схемах управления приводами высоковольтных выключателей приведены в стандарте [6].

Крышка (рис. 11, а) соединена с основанием блока (рис. 11, б) проводником заземления 3. Отверстия 1, 4 в крышке расположены над светодиодами «Токовый канал» и «Вых» (см. светодиоды «I» «ВЫХ» на схеме, приведенной на рис. 6 и поз. 1, 2 на рис. 7), установленными на плате ПП.

Перед установкой крышки блока выполняют операционный контроль качества выполнения монтажа и установки узлов, деталей печатных плат на основание. Собранное изделие проверяют на участке настройки и устанавливают в камере тепла для технологического прогона [7]. Проведение технологического прогона по методике, разработанной на основе стандарта [8], позволило значительно повысить качество выпускаемой продукции. Завершает процесс изготовления приёмосдаточные испытания, которым подвергают все выпущенные изделия.

На месте эксплуатации блоки БПК-(3) 4 подключают к трансформаторам тока и напряжения присоединения, а при необходимости и к резервному источнику напряжения (рис. 12).

Для обеспечения работы цифровых устройств при перерывах питания продолжительностью более 0,5 с, производитель блоков серии БПК предлагает дополнительно использовать внешние накопители энергии – конденсаторные блоки.

Ранее в устройствах производства НТЦ «Механотроника» были предусмотрены специальные выводы (см. выводы +БК и - БК на рис. 12)

для подключения внешних накопителей энергии типа БК. В новых разработках, блоках серии БМРЗ-100 и других, внешние накопители энергии типа БК-101 [9] подключают последовательно в цепь оперативного питания. Подключение конденсаторных батарей позволяет при нормальных климатических условиях увеличить устойчивость устройства к 100% перерывам питания до 10 с. Кроме этого, использование внешних накопителей энергии снижает чувствительность цифровых устройств к пульсациям напряжения оперативного питания. Однако применение внешних накопителей энергии для увеличения времени допустимого перерыва питания, требует внимательного анализа поведения устройств с учётом пусковых токов, сопровождающих подачу оперативного напряжения [11].

Схемы организации цепей оперативного питания при использовании комбинированных блоков питания приведены в [6].

Литература

1. ДИВГ.436615.001 РР1. Блок питания комбинированный БПК. Контрольные испытания на надежность. Расчеты.
2.  ГОСТ 21493-76. Изделия электронной техники. Требования по сохраняемости и методы испытаний.
3. Блок питания комбинированный БПК 3(4)// htpp://www.mtrele.ru/production/power_unit/bpk34
4. Источник питания комбинированный. Патент на изобретение №2216844/ С.В.Езерский, А.В. Миров, В.И. Потапенко, Ю.А. Алексеев.
5. ГОСТ 12.2.007.0-75. ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.
6. СТО ДИВГ-052-2012. Распределительные устройства 6(10) кВ с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100. Схемы вторичных цепей релейной защиты на переменном оперативном токе. // Материал можно скачать здесь:http://rza.org.ua/article/read/Raspredelitelnye-ustrojstva-610-kV-s-mikroprocessornymi-terminalami-BMRZ-100--Shemy-vtorichnyh-cepej-relejnoj-zacshity-na-peremennom-operativnom-toke.html
7. Гондуров С.А., Захаров О.Г.Технологический прогон цифровых устройств релейной защиты. // Материал расположен здесь: http://rza.org.ua/article/read/Tehnologicheskiy-progon-tsifrovih-ustroystv-releynoy-zashchiti--Gondurov-S-A---Zaharov-O-G-_87.html
8. ГОСТ 23502-79. Обеспечение надежности на этапе производства.
   Технологический прогон изделий бытового назначения.
9. Блок конденсаторный БК-101 //htpp://www.mtrele/priluction/power_unit/bk_101
10. Захаров О.Г. Накопители энергии в цепях оперативного питания// Вести в электроэнергетике, 2009, №4 . С.19

Обширная библиография работ по комбинированным источникам питания приведена здесь:

bmrz-zakharov.narod.ru/bibliograf.bloki.htm

[1]СМ.http://leg.co.ua/info/rzaia/produkciya-ntc-mehanotronika.html

[2]Если быть более точным, то потребляется только мощность на покрытие потерь в сопротивлениях цепей до контакта К1.1 и в самом контакте.