启动保护继电器的作用范文

导语：如何才能写好一篇启动保护继电器的作用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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摘要：在低压电网中安装剩余电流动作保护器是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。世界各国和国际电工委员会通过制订相应的电气安装规程和用电规程在低压电网中大力推广使用剩余电流动作保护器。本文重点分析了剩余电流动作保护器分级保护方式及根据不同的使用场所正确选用分级保护及保护器的动作参数和级差的配合，文中还着重分析了保护器在投运中存在的误接线、误动和拒动的原因和对策。

关键词：保护器 分级保护 正确应用

0 引言

剩余电流断路器把检测剩余电流的功能和断开主电路的功能组合在一起，同时还可对线路进行过载和短路保护，不仅可缩小装置的体积，降低制造成本，而且可大大提高电网的保护水平。为了加快分级保护的实施，剩余电流保护器产品的制造厂和用户应相互配合，积极开发性能可靠、动作时间稳定的延时型剩余电流断路器，以满足主干线和分支线保护的需要。对于家用剩余电流断路器，制造厂和用户应共同努力，摆脱低价位竞争的怪圈，设法在提高抗干扰性能和可靠性方面下功夫，进一步改进产品性能，加强对剩余电流断路器的运行管理和售后服务，使农村电网通过技术改造，设备水平和安全水平产生一个质的飞跃。

近30年来，我国应用保护器的发展，经历了自然发展阶段、组织推广阶段、规范管理阶段和普及发展阶段等四个阶段。从第三阶段开始，保护器的研究、生产、安装使用的管理得到了提高，管理规范化、标准化逐步完善，并与国际标准接轨。

原电力部制订的行业标准DL499《农村低压电力技术规程》和DL493《农村安全用电规程》中均对农村电网中安装使用保护器作了有关规定。

国家建设部在GB50054《低压配电设计规范》和GB50096《住宅设计规范》等国家标准中，对低压配电系统和住宅中保护器的应用均作了规定。这些标准和规范的制订，对保护器的生产和安装使用起到了技术指导和推动作用。在两网改造工程中，特别是低压配电网改造的工程量大、任务急，对保护器在应用中，学习和理解相关的国家标准、行业标准和规范的有关内容不足，所以在保护器的安装使用中，还存在一些问题，需要引起重视。

1 正确选用分级保护方式

随着农村电网改造后负荷的增加，农村用电的可靠性要求也进一步提高，农村电网使用保护器采用分级保护方式后，迫切要求解决保护器正确动作率和供电可靠性。因此，分级保护必须合理分级，并且各级保护器的动作特性应互相协调。

分级保护方式中，末端保护为居民住宅、生产企业车间、服务场所，作为防止直接接触电击或间接接触电击损伤和电器设备损坏及电气火灾的保护。末端保护应装于用电设备的最近电源处，如电源插座，甚至用电设备体内(按目前我国居民家庭的具体情况，可装于分路进线的进线电源处)。末端保护的上一级保护为中间保护，应具有末端保护的后备保护和防止电气线路单相接地短路引发火灾事故的功能。中间保护的位置应为负荷集中点的电源进线处，如工厂企业内车间的进线电源处、服务场所、商业点的电源进线处、居民住宅楼的单元的电源进线处，农村居民集居点的总电源进线处(村镇内的分支线处、大型(别墅型建筑)住宅的电源进线处)等。

2 分级保护各级保护器动作参数的选择

一般情况下，各级保护均应选用带有短路、过载保护的，具有剩余电流动作保护功能的断路器，如条件许可还应具有冲击电压不动作和抗电磁干扰功能。

各级保护器动作参数的选择：

末端保护应选用高灵敏度、快速动作型的保护器，其额定剩余动作电流IΔn≤30mA，额定动作时间Tn＜0.1s；

末端保护的上一级，中间保护其额定动作电流应与末端保护动作电流有2倍以上的级差，动作时间上有0.2s的级差。中间保护选用延时性保护器，额定电流IΔn=60～100mA，额定动作时间Tn=0.3s；

总保护应选用延时型保护器，额定动作电流应根据线路具体情况确定，不应小于300mA，额定动作时间Tn=0.5～1.0s

3 剩余电流动作保护装置应用中的几个问题

3.1 保护器设备的选型： 以产品质量为先，认真比较产品的质量、性能、价格比，切不可以价格作为唯一依据。国家对保护器产品生产有严格的管理规定，要求保护器产品必须经过国家级的安全质量认证合格后，方可准入市场。据了解，目前市场仍有一批质量粗糙的劣质产品和假冒产品，甚至是早已明令淘汰的产品，以低价招揽，鱼龙混杂不易发现。因此，在设备选型时，要坚持原则，把住质量关。

3.2 正确安装、接线： ①根据安装部位和保护功能的需要，合理选择保护器型式及其各项动作参数。②按保护产品说明要求正确安装。③正确接线，低压系统为TN-C保护系统时，保护器负载侧的设备的接地保护(PE)线必须改为按TT系统的独立保护接地，中性(N)线不得重复接地，不得作为保护线。④三相不平衡负载应选用三极四线或四极式保护器，其中N线应通过零序电流互感器，并只能用作中性(N)线。

3.3 正确认识保护器的“动作”：保护器按其功能要求，应在发生人身直接接触电击及间接接触电击、电气设备绝缘故障时，使其金属外壳带电或电气线路故障，泄漏电流增大和自然泄漏电流过大时，及时切断电源起到保护作用。所以，当保护器发生动作时，应认真查找原因，及时处理。而不应因受短时断电的影响，随意判断为误动作，忙于恢复送电，避免造成事故扩大。

3.4 保护器的拒动和“不适当”动作：保护器运行中有本文3.3中的情况而未及时动作切断电源时，称为保护器拒动。保护器拒动的原因，除因其质量不良、工艺水平低，元件质量低劣或保护器动作参数选择不当外，还应注意到以下情况：日益发展的各种电子电器设备，如电视机、微型计算机、各种家用电器等普遍存在电子整流电路，其整流电路的直流分量使交流正弦波发生畸变，形成谐波，谐波中的直流分量通过保护器的零序电流互感器时，不会产生感应电势，所以当负载谐波电流严重时，即使保护器负载侧发生上述3.3中的情况时，保护器无法动作。

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关键词　110KV　变压器　非定量保护

1　气体保护继电器及整定

我国的气体保护用气体继电器结构为挡板式磁力接点结构，进口的气体继电器有浮桶式和压力式两种结构。气体继电器具有两个功能：集气保护(称轻瓦)和流速保护(称重瓦)。集气保护是当变压器内部出现过热、低能量的局部放电等不严重的局部故障时，变压器油分解产生的气体上浮集于继电器的顶部，达到一定体积时，继电器内上置磁铁使上干簧管触点接通启动信号；流速保护是当变压器内部出现高能量电弧放电等严重故障时，变压器油急剧分解产生大量气体，通过气体继电器向储油柜方向释放，形成的油、气流达到一定流速，冲击挡板，下置磁铁使下干簧管触点接通启动跳闸。

变压器本体主继电器一般使用QJ－80型，具有两对触点，分别作用于轻瓦信号和重瓦跳闸。本体继电器多使用国产继电器，流速的整定按1.0～1.2m／s即可；日本三菱产变压器使用浮桶式继电器，流速整定值为1.0m／s；有载开关一般使用国产QJ-25型继电器，只有一对触点，作用于跳闸，流速整定值为1.0m／s；进口开关使用的继电器不尽相同，MR开关为自产继电器，流速值为1.2m／s，ABB开关配德国产继电器，流速值为1.5m／s，并且流速整定值不可调。

早期的有载开关使用具有两对触点的继电器，目前仍有运行。由于开关切换时，产生的电弧必然引起开关内变压器油的分解，但由于电弧能量不是很大，且切换次数有限，产气速率很低，在相当的一段时间内轻瓦斯应不发出信号。如在短时间内连续出现轻瓦斯信号，表明开关内部出现连续发展型故障，或开关内的油含碳量过多，油的灭弧能力降低，使电弧能量变大，此时需进行检查或换油。信息来自：输配电设备网。

2　压力保护装置及整定

压力保护使用压力释放装置，当变压器内部出现严重故障时，压力释放装置使油膨胀和分解产生的不正常压力得到及时释放，以免损坏油箱，造成更大的损失。

压力释放装置有两种：安全气道(防爆筒)和压力释放阀。安全气道为释放膜结构，当变压器内部压力升高时冲破释放膜释放压力，如日本三菱产变压器。压力释放阀是安全气道的替代产品，被广泛应用，结构为弹簧压紧一个膜盘，压力克服弹簧压力冲开膜盘释放，其最大优点是能够自动恢复。

压力释放阀一般要求开启压力与关闭压力相对应，且故障开启时间小于2ms，因此在校核压力释放阀时，开启压力、关闭压力和开启时间均需校核。对于110kV变压器常用的压力释放阀，其喷油的有效直径为130ms，开启压力为55±5kPa，对应的关闭压力为29.5kPa。压力释放阀带有与释放阀动作时联动的触点，作用于信号报警。

3　温度保护

3.1变压器运行温度的监测和温度高报警

110kV变压器顶层油温报警值设定为80℃，均比运行规程略低，留有一定裕度；温度指示一般使用压力式温度计，表计安装在变压器本体易于观测的部位，可以配置温度变送器将温度信号传送至远方如控制室；有极少量的变压器同时安装了酒精温度计，读取数值时需爬上变压器，不太方便，但精度较高。

3.2变压器冷却系统的温度控制

变压器冷却系统控制逻辑有“手动”和“自动”两种方式，“自动”方式是指按变压器运行负荷或顶层油温控制冷却器的启、停，片式、管式散热器的冷却器包括风扇电机和油泵电机的电源控制。

220kV强油风冷冷却器(YF型)的“自动”控制方式又分为“辅助”和“备用”两种状态。变压器在运行中，当上层油温达到65℃时(或负荷电流达到70％或厂家出厂值时)自动投入辅助冷却器，下降至55℃时退出。当“工作”、“辅助”状态运行的冷却器组发生故障时，自动启动投入“备用”状态的冷却器组；根据外部环境温度和负荷情况，可以手动选择调整几组冷却器的工作状态，变压器运行过程中一般均设置至少一组冷却器运转。

220kV强油片式散热器(Pc型)不再有独立属于各冷却器的风扇和油泵，工作状态也变为“自冷”、“风冷”和“强油风冷”3种工作状态，上层油温达到55℃时自动投入风扇，达到65℃时自动投入油泵。按负荷启动一般根据变压器铭牌所标的冷却方式设定，如负荷为60％额定容量时自动投入风扇，80％时自动投入油泵。

对于110kV风冷冷却器(散热器)，一般规定变压器顶层油温达到65℃时投入风扇，或负荷电流达到70％额定值时投入风扇。为防止风扇电机频繁启动，还应调整装置在65℃时投入风扇，油面温度下降至55℃时才退出风扇，或负荷电流低于50％额定值时才切除风扇。

4　冷却器的控制

大多数变压器一般同时使用按温度和按负荷控制冷却器，变压器冷却器控制应以温度优先，有些使用片式散热器的变压器铭牌所标的按负荷启动强油风冷的百分数较低，如110kV变压器铭牌标的冷却器方式为：ODAF／ONAN100％／60％，但片式散热器的散热效率较高，当负荷电流达到60％额定值时，上层油温往往达不到65℃，使之实际形成了以负荷电流优先启动的情况，变压器常在40℃左右即投入风扇和油泵。即使增加了负荷启动的百分数，夏季温度优先控制的散热系统进入冬季仍可能会转为负荷优先。

以过低的油温投入风扇，对于110kV变压器只是增加了电力和风机的损耗，对运行影响不大。对于强油循环变压器，除增加上述损耗外，过低的运行温度还会增加变压器油流带电的危险性，并且如变压器运行在负荷启动的临界值，因负荷变化频率远高于温度变化，造成风机和油泵频繁启／停，使元件故障率增大，另外还加大了油泵轴承磨损的金属微粒进入变压器油的机会，因此不推荐负荷启动冷却系统的方式。

油泵分组启动具有两个优点：减轻电源主接触器的启动负荷，减少触头烧蚀的故障率；避免同时启动(尤其是频繁启动)时产生较大涌流可能造成的本体气体继电器的重瓦误动。

按温度启动油泵风扇也有缺点。当变压器短时过载或有局部热点产生时，因变压器油的热容量非常大，很难在短时间内将其显示出来，较慢流速的油通过局部热点容易引起油的分解和老化。

结语

非电量保护在变压器的继电保护配置中有着不可替代的作用，是对常规配置的模拟量保护的重要补充，在变压器的保护配置中应该加强对非电量保护的设计选型、整定校验和运行监护，使之能够正常发挥作用。

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关键词：防跳回路；断路器；微机保护装置

1 概述

在变电站的运行中，往往会存在断路器的多次“跳跃”现象，即在断路器手动或自动重合闸时控制开关触点、自动装置触点卡住，此时如果恰巧继电保护动作使断路器跳闸，跳闸后由于上述原因再次合闸，而故障又是永久性故障，会再次跳闸，然后再次合闸再次跳闸。这样发生的多次“跳一合”现象称之为“跳跃”。发生“跳跃”现象时，电力系统多次受到短路电流的冲击，很可能引起电力系统震荡，并且断路器在短时间内多次连续断开短路电流，工作条件非常恶劣，对其损坏很大。所谓“防跳”，就是利用操作机构本身的机械闭锁或在操作接线上采取措施以防止这种“跳跃”的发生，即需要在断路器上加装机械或电气防跳回路。

就目前来说，应用的防跳回路有2种，一种是微机保护防跳回路，还有一种是用断路器机构箱本身的防跳回路。

2 微机保护防跳回路和断路器机构箱本身的防跳回路原理探讨

2.1 微机保护防跳回路

微机保护防跳回路是利用跳闸电流启动，合闸电压保持实现防跳，即防跳功能是通过TBJ跳闸来启动，TBJV一旦启动，即通过自身的保持回路自保持。这样虽然开关跳开后TBJ会返回，但防跳回路仍然会起作用，直到合闸接点分开，TBJV才会返回。

图1 南瑞继保RCS943系列保护控制原理图

以上图1为例，保护装置操作箱的“防跳”功能是通过跳闸保持继电器“TBJ”和防跳继电器“TBJV”实现的。当“保护跳”或“手跳”时，启动TBJ线圈，“跳闸”回路的“TBJ”接点闭合，启动跳闸保持回路。同时，接于“TBJV线圈”回路的TBJ常开接点闭合，如果此时“手合”回路接通，则TBJV线圈带电，串接于“防跳”回路的TBJV常开接点合上，“合闸回路”的“TBJV常闭接点”打开，切断合闸回路，无法合上。如此实现防跳功能。

2.2 断路器机构箱本身的防跳回路

断路器机构箱本身的防跳回路是利用合闸脉冲（电压）起动，合闸回路实现防跳自保持。在这一过程中，即使断路器因故障跳闸而产生合闸正电，也不可能发生再次合闸。

其防跳回路的作用主要有以下两点：a）防止因手动或自动装置的合闸接点未能及时返回(例如控制开关未复归、自动装置的合闸接点粘连)而正好发生跳闸(主要指因故障跳闸或因机械原因使断路器无法合上)，造成断路器连续合分现象；b）对于电流启动、电压保持式的串联式防跳回路还有一项重要功能，就是防止因跳闸回路的断路器辅助接点调整不当(变位过慢)，造成保护装置出口接点断弧而烧毁的现象。这种现象对于微机保护装置来说是不可容忍的，而这一点却常被人们忽视。

断路器机构箱防跳回路的典型接线常用的防跳回路主要有串联式防跳回路、并联式防跳回路、弹簧储能式防跳回路等。下面简单介绍一下各种防跳回路的接线和工作原理。

2.2.1 串联式防跳回路

所谓串联式防跳，即防跳继电器采用电流启动电压保持的防跳回路。图2为串联防跳回路的接线。其中，TBJ为防跳继电器，KK为转换开关，DL为断路器辅助接点，HC为合闸接触器，TQ为跳闸线圈，LD为绿灯，lid为红灯，自动装置合闸包括重合闸、备自投合闸等，自动装置跳闸包括保护跳闸、备自投跳闸等 。

图2 串联式防跳回路

防跳继电器TBJ由电流启动，该线圈串联在断路器的跳闸回路中，电压保持线圈与断路器的合闸线圈并联。当控制开关接点KK5-8接通或自动装置动作合闸，使断路器合闸后，如果保护动作使断路器跳闸，此时防跳继电器TBJ的电流线圈带电，其接点TBJ1闭合。如果合闸脉冲未解除，例如控制开关未复归，其接点KK5-8仍接通，或者自动装置接点、KK5-8接点卡住等情况下，防跳继电器TBJ的电压线圈自保持，其接点TBJ2断开合闸线圈回路，使断路器不致再次合闸。只有当合闸脉冲解除后，防跳继电器TBJ的电压线圈断电后，接线才恢复原来状态，从而达到防跳的目的。另外，当防跳继电器TBJ启动后，其并联于自动装置跳闸的常开接点TBJ3闭合，达到防跳继电器TBJ的自保作用，直到断路器常开辅助接点变位为止，有效地防止了自动装置跳闸出口接点断弧。串联式防跳回路应用最广泛，它除具有防跳功能外，还具有防止保护出口接点断弧而烧毁的优点，这也是应用微机保护装置不可缺少的技术条件。

2.2.2 并联式防跳回路

所谓并联式防跳，即防跳继电器采用电压启动并自保持的防跳回路。图3为并联式防跳回路的接线，其中KO为防跳继电器，KK为转换开关，Y3为合闸脱扣器，Y2为跳闸脱扣器，Y1为合闸闭锁电磁铁，WK为弹簧储能限位开关，S1为合闸闭锁电磁铁的辅助接点，DL、KK和自动装置的含义同串联式防跳回路。

图3 并联式防跳回路

防跳继电器KO由电压启动并自保持，该线圈经断路器常开辅助接点DL并联在断路器的合闸回路上。若有一个持久的合闸命令存在时，合闸整流桥输出经Y3、S1、DL(常闭)、WK、K0(1-2)接通。断路器合闸后，若合闸命令依然存在则启动防跳继电器KO，KO接点即由2-1位置切换至4-1位置，断开合闸回路并自保持。此时不论任何原因断路器跳闸，但由于合闸回路已可靠断开，断路器也不会重新合闸，从而防止了断路器跳跃现象。并联防跳虽然不能在完成防跳功能的同时防止保护出口接点断弧烧毁，但是可以防止因断路器自身原因发生断路器偷跳造成的跳跃。国外进口的开关多使用并联式防跳回路。

2.2.3 弹簧储能式防跳回路

弹簧储能式防跳回路，即使用弹簧储能限位开关来启动防跳继电器。图4为弹簧储能式防跳回路的接线。其中，KO为防跳继电器，S2为手车限位开关。图3中设备含义同并联式防跳回路。

图4 弹簧储能式防跳回路

防跳继电器KO由电压启动并自保持，该线圈并联在断路器的合闸回路上。若有一个持久的合闸命令存在时，合闸电流经WK(常开)、KO、KO、S2、DL(常闭)、HQ接通断路器合闸。断路器合闸后，弹簧机构开始储能，并联在合闸回路的弹簧储能常闭接点WK闭合，启动防跳继电器K0，KO的常开接点闭合自保，KO的常闭接点断开合闸回路。若此时合闸命令没有解除或者发生故障导致继电保护动作跳闸，但由于合闸回路已可靠断开，从而防止了开关跳跃。

3 微机保护与断路器机构防跳回路选择分析

3.1 选择使用微机保护防跳

微机保护装置一般都考虑了防跳功能，选择试用微机保护防跳功能时，要求去掉断路器机构防跳回路。使用微机保护防跳的缺点是当断路器机构箱至保护装置之间的合闸回路出线带正电故障时，如果系统出现故障，那么微机保护防跳就无能为力了。当然出现这种情况的几率比较小。

3.2 选择使用断路器机构防跳

如果选择使用断路器机构防跳功能，就要取消微机保护防跳功能。取消微机保护防跳功能最好办法是把防跳继电器TBJV直接短接掉，不过这样做太麻烦；简单的做法是：把防跳继电器TBJV的常闭接点（图1中的S2处）用连线短接即可，这样即使防跳继电器起动，其常闭接点打开后也不会切断合闸回路。

3.3 微机保护防跳与断路器机构防跳同时保留

按照“反措”规定，防跳回路只应投用一套，对于同时装设了微机保护防跳与断路器机构防跳的系统，可以采取这种做法：断路器就地操作采用断路器机构防跳，远方操作使用微机保护防跳。

4 应用实例

综上所述，目前使用最广泛、效果最好的防跳回路是串联式和并联式防跳回路。保护回路(包括电磁型保护和大多数微机保护)大都带有串联式防跳回路，国外进口的断路器大多带有并联式防跳回路。在实际应用当中，对于没有防跳回路的断路器应加装电气防跳回路，一般首选保护回路中的串联式防跳回路，而将断路器操作回路中的防跳回路甩掉。但是如果将保护回路的串联式防跳回路和断路器自带的并联式防跳回路较好的结合起来，可以起到更好的效果。

下面结合供电局一个110kV变电站的110kV断路器（西门子公司的3AP1-FGSF6断路器）更换设计，简要说明只要采取恰当的接线方式，可以将保护回路中的串联式防跳回路和断路器自带的并联式防跳回路很好的结合起来，达到更好的效果。

图6为110kV断路器的控制回路图。

其中，-S8、-S3为断路器就地控制开关，-S8为断路器远方／就地切换开关，-Y1为合闸线圈，-Y3为跳闸线圈，-K75为防跳继电器，-S1为断路器辅助触点，-S16为弹簧储能接点，-K10为SF6压力低闭锁接点，以上设备安装在S1 -145 F1／3131 SF6断路器操作机构内；TBJ为操作回路中的防跳继电器，SWJ为双位置继电器，XK为远方僦地切换开关，KK为转换开关，LD、HI3为红绿指示灯，HWJ为合位继电器。断路器在分闸状态时，绿灯回路经LD、-X1 694、-K75(常闭)、-S1(常闭)、-S8、-S1(常闭)、-Y1、-S16、-K75(常闭)、-K10接通，绿灯LD亮，指示断路器为分闸位置并指示合闸回路完整。在断路器合闸过程中，合闸脉冲经XK1―2、KK5-8、TBJ(常闭)、端子-X1 611、-S8、-S1(常闭)、-Y1、-S16、-K75(常闭)、-K10接通，合闸线圈-Y1通电动作，断路器合闸，断路器辅助触点-S1常闭触点断开、常开触点闭合，合闸脉冲消失，断路器状态变为合闸状态，红灯HD亮，绿灯LD灭。此时绿灯回路(合闸监视回路)必须经过端子-Xl 611与-X1 694之间的-S1(常闭)才可以与断路器防跳回路接通，故而绿灯回路同时被切断，使得绿灯既不会亮、防跳继电器-K75也不会误动作，该断路器改造工程中，西门子公司的3AP1-FG SF6断路器合闸回路在并联防跳回路和合闸监视回路之间增加了断路器的常闭辅助触点，即可同时使用断路器自带的防跳回路，而不会产生在合闸状态时红绿灯同时亮的不正常情况，并联防跳继电器-K75也不会有误动作的危险，即不需要考虑电阻值配合的问题。而且在断路器现场就地操作回路中也带有防跳功能，也同时防止了断路器由于自身原因发生断路器偷跳造成的跳跃。

其如果和南瑞继保RCS943保护装置配合时，只需按照其图纸拆除端子排X1的902与903的短接片，即可实现：断路器就地操作采用断路器机构防跳，远方操作使用微机保护防跳，即两套防跳都保留，且可以确保其中一套投用时，另一套退出运行，得到很好的效果。

5 结论

防跳回路的实际设计过程中需注意以下几点：

1）对于没有防跳装置的断路器应该加装电气防跳回路，选用防跳回路时应当优先选择串联式防跳回路，这样可以达到一举两得的效果；

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关键词： 直流系统；开关误跳；分布电容；一点接地

中图分类号： TL62 文献标识码： A 文章编号：

引言

事件当天，网区35kV闸口变电站#2主变（8MVA）供全站负荷，#1主变（8MWA）在热备用状态。10kV系统中除907开关交流接触器烧坏，开关在检修状态外，其余开关均在运行状态。检修人员将907开关交流接触器更换后，不能电动合907开关。为了检查故障原因，考虑到所有10kV系统控制回路均接自同一回控制母线，因此工作负责人向调度申请，拟投入#1主变，试合#1主变低压侧901开关确定属于回路故障或直流系统故障。运行人员在试送901开关时，开关同样不能合上。检修人员随即取下901开关合闸保险，检查发现04号蓄电池开路。处理蓄电池开路故障后，恢复907开关供电，由于当时负荷已不断上升，运行人员计划将1#主变投入运行。在投入901开关合闸保险瞬间，901开关自动合闸，并立即跳开，同时站内10kV系统所有开关（包括主变902开关）均在跳闸位置，微机保护装置均显示“保护启动、开关变位”字样， 而35kV系统所有开关在运行状态。检查发现，保护屏屏顶小母线的控母（＋KM）有一处绝缘损坏，发生金属性接地。

1．事件原因分析

初步分析得出，试合901开关时，901开关虽然没有合上，但已在合闸后位置不能正常返回，所以当投入合闸保险瞬间，合闸回路接通，从而直接合闸。但为什么会立即跳开，并且10kV系统所有开关同时跳闸呢？

首先以图1为例分析本体保护的原理。

本站的10kV开关保护均设置速断、过流两段出口跳闸。图中的KS1、KS2分别为速断、过流保护信号继电器，指示本保护的动作类型，由于当时所有10kV开关跳闸时，均未有信号显示，只在保护装置中显示“保护启动、开关变位”。由此可得，该两个信号继电器没有动作。图中KOM为本体保护出口中间继电器，其触点启动本体跳闸单元；KTM为时间继电器，其作用是在接收本体跳闸信号后，无论本体跳闸信号闭合时间的长短，都使KOM保持一固定的动作时间，保证开关可靠跳闸。在对10kV开关本体保护进行检查试验，未发现在继电保护和二次回路中有足以引起保护误动作的缺陷，由显示的“保护启动、开关变位”可以判断出保护误出口成为可能，并且由图1中也可以看出，能启动跳闸出口的只有KOM继电器的一对触点，因此KOM继电器触点闭合引起动作的可能性非常大。

其次以图2为例分析屏顶小母线的控母（＋KM）发生金属性接地引起的跳闸

闸口变变电站10kV系统（共9个开关回路）的控制回路均接自同一回控制母线， 并且所有10kV开关柜和直流系统均安装于高压室内，继电保护安装在继电保护室内。保护装置与高压开关柜之间连接的电缆最长的有450米，最短的也有300米，电缆芯对地（电缆屏蔽层）存在较大的分布电容。正常情况下，跳闸回路无电流通过，A、B对地电位为-110V，当直流回路正极发生金属性接地后，测得直流系统正对地电位变成0V，负对地电位为-220V，A、B点由于电容的作用，对地电位不能突变，刚开始短路的瞬间仍为-110V。这样在刚开始短路的瞬间，继电器线圈两端就已经产生了110V的电压，随后通过继电器线圈对电容充电，即A、B点对电地电位由-110V逐渐变为-220V，加在继电器线圈两端的电压也由逐渐变为0V。但是在充电的过程中，KOM线圈中有电容充电电流流过，由于充电的电流足够大，充电时间也足够长，较灵敏的KOM常开触点瞬时闭合一下，触点一旦闭合，其线圈就会通过自身的一对触点以及KTM的一对触点构成自保持回路，使动作保持一段时间（保持时间为KT的整定时间），形成回路，从而启动跳闸出口回路，引起断路器跳闸。而闸口站10kV系统的9个开关回路控制母线相同，保护装置一致，所以在相同的故障下，出现了同时跳闸的现象。

2．本次事件的经验教训及应采取的措施

通过对本次事故的分析，总结出以下观点：

1）传统观点一直认为直流系统的一点接地不会造成保护的误动，但是就目前的实际运行情况分析可以得出，由于分布电容情况是直流系统越大，回路越复杂，所接的设备越多，系统呈现的对地分布电容也就越大，因此我们应该重视长电缆以及复杂回路所带来的分布电容效应。

2)有效提高继电器的动作值是防范继电保护误动的有效措施。为了追求灵敏度而一味降低继电器的动作值是不可取的。从发生直流正电源接地的瞬间开始，继电器线圈上的电压UR随时间t的变化关系为

式中R为继电器的线圈阻值；CT为电缆分布电容值。

在t=0时，加在继电器线圈上的电压UR最大，为U/2，以后便随着时间t逐渐衰减。从式中可以看出：如果继电器的动作电压高于变电站直流电压的一半(即高于U/2)时，继电器便不会发生误动作；如果继电器的动作电压低于变电站直流电压的一半(即低于U/2)时，就有可能发生误动作。目前通过KOM的电压为110V,而事件中KOM动作电压只有60V，比变电站直流电压的一半还低得多，显然不能满足运行中的安全要求。因此，可选用动作电压较高且动作速度快的中间继电器，这样既能保护安全性，又能保证灵敏度。此项要求须在购买保护装置的技术规范中提出。

3）由于10kV系统控制回路均共用一回控制小母线，在启动、调试、施工、检修中应特别注意直流回路的安全措施。停运或检修保护设备、自动装置只是出口回路的断开，其直流系统仍然与运行设备连接在一起，应给予充分重视。

综合以上几点，变电站一旦建成，电缆的长度、回路的复杂性、控母的单一、保护装置中间继电器等基本上是不可改变的，因此改变电缆对地分布电容的大小以及提高中间继电器的电压值是很困难的，所以我们在设计的初期就应该进行这方面的考虑。

此外，根据大量的资料查明，交流串入直流，也是较容易引起开关误跳的，由于本文仅分析35kV闸口变事件，在此不再详论。

参考文献

[1]电力系统继电保护实用技术问答[M]北京.中国电力出版社,2000.

[2]贺家李、宋从矩等.电力系统继电保护原理.北京:中国电力出版社，1994

[3]陈家斌,马雁.变电运行与管理技术 [M].北京 :中国电力出版社 ,2004.

篇5

关键词 中央空调系统；PLC技术；制冷电气控制

中图分类号TB657 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）52-0139-03

本应用的PLC（可编程序控制器）设计是针对我剧场中央空调系统实现的时序启停控制。我剧场系以主要从事教学实习演出和对外文化交流活动为主要职能的戏剧类剧场。该中央空调系统是本世纪初购置安装的FS系列风冷模块式冷热水机组制冷设备（因剧场冬季由单位统一供暖，故无制热功能），其启停控制方式为人工依据该型号设备的操作规范进行手动就地启停控制操作，由于组成中央空调系统的各个设备部分分布在不同的建筑空间内，系统的启停控制操作过程也就由于各个设备的分散性而耗时、费力。因此，运用PLC结构简单、可靠性高、使用方便、易于编程、以及高度应用灵活性的特点，以我剧场中央空调系统的时序启停操作工艺为流程原则，对传统的人工启停操作控制方式进行了改造，从而提高了我剧场中央空调系统各个设备之间启停控制操作的科学性、可靠性。

1 中央空调系统的启停控制要求和特点

中央戏剧学院剧场的中央空调系统主要由制冷机组系统、水泵循环系统、风处理系统组成。制冷机组的启停由远程控制器的上、下班开关控制，水泵的拖动装置为两台15kW三相异步电动机（一备一用），风处理系统由送风设备和回风设备组成，其拖动装置分别为37kW和15kW三相异步电动机（所有三相异步电动机的启动方式皆为由时间继电器自动切换的星角降压启动控制方式）。

1）启动控制要求：（1）开启远程控制器电源（中央空调系统配电柜需处于合闸状态）；（2）等待远程控制器与主机通讯初始化完成并显示水温，开启水泵；（3）水泵启动后，即可将远程控制器上班开关置于上班工作状态；（4）此时压缩机组根据实时水温按固有温度函数关系依次启动；（5）待出水温度降至15℃时，送风电动机启动，向剧场送新风；（6）送风电动机启动后，回风电动机启动，向剧场送混合风；

2）停止控制要求：（1）将远程控制器的上班开关置于下班工作状态；（2）此时压缩机组根据制冷负荷工况依次停止制冷工作状态；（3）停止回风电动机；（4）停止送风电动机；（5）停止水泵循环系统；（6）关闭远程控制器电源；

3）启停控制特点：该中央空调系统各组成部分的启停控制基本以时间和温度函数参量为工艺流程依据，其启停过程需严格按照本型号的设备规范依次操作，以免造成压缩机组控制电路处于频繁的保护报警状态，同时依照该中央空调系统的操作控制工艺规范，水泵循环系统的启停需与制冷压缩机组的启停进行电气连锁，用以实现只有水泵循环系统的运行正常，制冷压缩机组才能启动的系统运行安全保障，若水泵循环系统异常，则制冷压缩机组应优先停止制冷工作。

2 中央空调系统时序启停的PLC控制

2.1 远程控制器继电控制图

图1 原施工设计安装于消防控制室内

KA4：远程控制器电源启动继电器；KA6:上班开关（制冷压缩机组）启动继电器；KM2：用于对制冷压缩机组的安全连锁保护

2.2 泵循环系统电动机、送风电动机、回风电动机继电控制图

图2

因水泵循环系统电动机、送风电动机、回风电动机的继电控制回路相同，在此一并绘出，其中：KA1-KA3：分别为水泵、送风、回风电动机的停止继电器输出。KA5、KA7、KA8：分别为水泵、送风、回风电动机的启动继电器输出。

2.3 分配输入/输出接口

图3

出于对PLC本机输出继电器触点保护和驱动容量可靠的考虑，对PLC本机的驱动输出继电器进行了扩展，图3中KA1-KA8输出继电器型号为：HF18FA/24-2Z1GDJ，线圈电压为DC 24V(内置续流二极管)，温控器为KL-003(-45℃～50℃)型。PLC的工作电源（DC 12V）和扩展输出继电器线圈电压(DC 24V)由外置稳压开关电压供给。

2.4 I/O分配表

2.5 设计梯形图

图4

梯形图设计原理如下：

为便于阐述梯形图原理，将PLC软继电器的逻辑存储动作直观物化为物理继电器的得电、吸合、释放等客观电气机械动作。

PLC处于RUN（运行）状态时， 按下启动按钮SB2，通过输入继电器X002，使输出继电器Y010吸合，驱动远程控制器电源启动继电器KA4吸合，远程控制器得电，且Y010自保持，同时T12延时继电器得电，开始远程控制器的通讯初始化计时，T12延时常开触点45s后（秒表测得的所需通讯初始化时间）闭合，启动输出继电器Y011，驱动水泵电动机启动继电器KA5闭合，通过KA5常开触点，水泵循环系统启动，同时T13延时继电器得电，开始水泵电动机的降压启动计时，T13延时常开触点11S后（星角降压时间继电器整定值）闭合，输出继电器Y012吸合，驱动上班开关（制冷压缩机组）启动继电器KA6吸合,待出水温度降至15℃后，温控器常开触点KA闭合（Y010常开触点已闭合），通过输入继电器X001使辅助继电器M2吸合，且M2自保持，同时另一M2常开触点闭合，输出继电器Y013吸合，驱动送风电动机启动继电器KA7吸合，通过KA7常开触点，送风电动机启动，且T14延时继电器吸合，开始对送风电动机降压启动计时，T14延时常开触点16S后（送风电动机星角降压时间继电器整定值）闭合，输出继电器Y014吸合，驱动回风电动机启动继电器KA8吸合，通过KA8常开触点，回风电动机起动。当Y011、Y013、Y014输出继电器依次完成启动吸合后，使T11延时继电器吸合，且通过辅助继电器M1自保持（Y010常开触点已闭合），T11延时常闭触点11S后（回风电动机星角降压时间继电器整定值）断开，此时Y011、Y013、Y014输出继电器释放，使得KA5、KA7、KA8驱动继电器断电释放，为系统的时序计时停止做准备。

按下停止按钮SB1,通过输入继电器X000（Y010常开触点仍在闭合中）,辅助继电器M0得电吸合，且自保持，M0常开触点分别使T15、T16、T17、T18、T19延时继电器吸合，T17延时常闭触点1S后断开，输出继电器Y012释放，驱动上班开关继电器KA6释放（制冷压缩机组依次停止），T19延时常开触点10S后闭合，输出继电器Y002吸合，驱动回风电动机停止继电器KA3吸合，通过KA3常闭触点，回风电动机停止，T18延时常开触点20S后闭合，输出继电器Y001吸合，驱动送风电动机停止继电器KA2吸合，通过KA2常闭触点，送风电动机停止，T16延时常开触点60S后闭合，输出继电器Y000吸合，驱动水泵电动机停止继电器KA1吸合，通过KA1常闭触点，水泵循环停止，T15延时常闭触点70S后断开，输出继电器Y010释放，常开触点Y010断开，驱动远程控制器电源控制继电器KA4释放,远程控制器关闭， T15、T16、T17、T18、T19延时继电器释放，同时由于常开触点Y010断开，使得辅助继电器M0、M1、M2释放，为再次时序计时启动做准备。

2.6 调试和安装

1）调试前的准备阶段。（1）用秒表计量的方式认真测算所需时序启停的具体实际时间间隔；（2）电动机启动时间以星角降压启动器的时间继电器实际整定值为准；

2）梯形图的具体调试阶段。梯形图具体调试阶段的前提应首先对本设计中所应用的PLC有一定的掌握，其中包括一些编制梯形图的基本原则与技巧，然后方可进行具体调试：（1）连接COM通讯串口线，将梯形图上传至PLC中；（2）对于某些输入信号可以选取一些动作形式相仿的元件模拟连接；（3）充分运用编程软件的监控与测试功能查看梯形图逻辑动作流向；（4）仔细记录各个输出驱动继电器的动作顺序和时序间隔；（5）具体调试时应遵循从实现基本功能的程序语句行开始，逐步以模块方式细化的办法进行调试，以利于定位和处理在调试中的异常情况；

3）安装。安装的提前条件为：（1）标记出风机处理系统电动机启动控制器的两地控制预留端子号；（2）标记出水泵循环系统电动机启动控制器的两地控制预留端子号；（3）处理好备用水泵循环电动机的两地控制端子，使之能可靠切换；（4）处理好温度控制器在制冷压缩机组电气控制箱中的位置；（5）标记出温度控制器的输出触点（KA）以及完成温度值的预设工作；（6）将PLC安装于消防控制室中，与中央空调系统的远程控制器相邻。；（7）对远程控制器的电源和上班开关部分进行局部线路改造，如图1；（8）将水泵电动机、送风电动机、回风电动机的热保护继电器设置为手动复位。

安装前提条件就绪后，按照统筹兼顾的原则进行相应的所需预埋线路敷设施工，遵循电气线路图的设计进行相关线路的连接。最后将PLC连入中央空调系统设备中，通过试运行无异常后，方可投入使用。

3 关于PLC在中央空调系统时序启停控制应用的说明和体会

3.1 有关PLC在中央空调系统时序启停控制应用的说明

该设计由于主要侧重点位于中央空调系统的时序启停控制，只是完成了对不同设备依照操作规范的依次时序自动启停控制，因此保留了风机系统和水泵循环系统原有的继电器接触器控制方式，将KA1、KA2、KA3驱动继电器的常闭触点分别串接入相应的设备二次继电控制回路中，将KA5、KA7、KA8驱动继电器的常开触点分别并接入相应设备二次继电控制的启动按钮回路中，用以实现对中央空调系统各个设备的两地控制。另外，之所以使用KA1-KA3驱动继电器的常闭触点作为串联停止信号，是出于当PLC无论是处于RUN（运行）还是STOP（停止）状态，风机系统和水泵循环系统都可以完成就地的启动与停止操作。最后，是关于制冷压缩机组和水泵循环系统的运行安全连锁处理方面，在本设计中需将水泵循环系统电动机的运行接触器KM2的辅助常开触点串接入上班开关（KA6）回路，使其一旦水泵循环系统电动机因异常状况停转后能够使得压缩机制冷机组停止运行，保障了在第一时间内将上班开关置于下班状态，避免由于失去水泵循环运行后制冷压缩机组的故障报警，从而起到了针对此类型设备所必须的安全连锁保护作用。

3.2 有关PLC在中央空调系统时序启停控制应用的体会

通过本次运用PLC对我剧场中央空调系统时序启停控制的初步应用，从中对如何使设备的智能、可靠、高效的控制与运行都有了较为深刻的认识和理解，对PLC的基本应用和梯形图设计也有了一定程度的掌握和心得，这些不断积累起来的思路与体会必将使得在以后的实际工作中，对于把握和处理具体问题都将受益匪浅。

4 结论

此次PLC的应用设计只是针对我剧场中央空调系统的时序启停控制，由于设计应用之初中央空调系统尚在售后服务期内和所需上报预算资金的考虑，并未涉及对水泵循环系统、送风系统、回风系统的电动机星角降压启动继电器接触器控制方式的PLC设计，若以PLC的高度灵活性对中央空调系统的各个运行设备的时序启停运行方式、系统保护、数据反馈和显示、乃至故障诊断进行综合性的统筹和整合，据此形成一个因地制宜的人机高功效系统运行信息管理与控制平台，这才是PLC在中央空调系统领域应用的最终目的。

参考文献

[1]电工技师手册编辑委员会.电工技师手册[M].1版.机械工业出版社，1997.

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关键词： 半波整流 能耗制动 速度继电器 过载保护 短路保护

一、题目要求

有一台生产设备用三相异步电动机拖动。三相异步电动机型号为Yll2M-4，铭牌为4kW、380V11.5A、三角形。根据设计要求电动机进行Y-启动，并且具有过载保护、短路保护、失压保护和欠压保护等功能，试设计出一个具有通电延时Y-启动运转带速度继电器控制半波整流能耗制动的继电-接触式电气控制线路，并且进行安装与调试。

二、设计思路及步骤

1.列出元件功能表

根据继电―接触式控制线路的设计要求列出功能表，见表1。

2.根据设计要求绘制出电气原理图

根据继电―接触式控制线路和通电延时Y―启动带速度继电器半波整流能耗制动控制原理要求，绘制出电气原理图。设计参考原理图见图1。

3.分析说明电气控制原理

合上QS失压、欠压保护中间继电器KA线圈得电KA常开触头闭合向控制电路供电。

按下SB2：

（1）电动机进行星形降压启动。

KM1线圈得电KM1常开触头闭合自锁KM1主触头闭合将三相交流电源送到电动机定子绕组的始端（即绕组的头）。

KMY线圈得电KMY主触头闭合将电动机定子绕组的末端（即绕组的尾）进行星形连接电动机进行星形降压启动速度继电器常开触头KS闭合。

KMY常闭触头断开对KM进行联锁。

（2）电动机进行三角形全压运行（KM1线圈得电、KM线圈得电）。

KT线圈得电延时5sKT延时常闭触头断开KMY线圈失电KMY常闭触头恢复闭合KMY主触头断开Y点连接断开电动机脱离星形运行。

KT延时常开触头闭合KM线圈得电KM常开触头自锁KM主触头闭合将电动机定子绕组换接成三角形连接方式实现三角形全压运行。

KM常闭触头断开对KMY进行联锁。

（3）电动机停转能耗制动过程（KMY线圈得电、KM2线圈得电）。

按SB1SB1常闭触头断开KM1、KM线圈失电KM1、KM常开触头和常闭触头复位电动机断电。

SB1常开触头闭合KM2线圈得电KM2常开触头闭合KMY线圈线得电KMY主触头将电动机绕组尾端连接成星形为电动机制动做准备。

KM2主触头闭合将整流二极管VD输出直流电压接入电动机绕组中（V相与W相并联再与U相串联）产生静止磁场，利用静止磁场与转子感应电流的相互作用而迫使电动机迅速停止速度继电器常开触头KS断开KMY线圈失电能耗制动过程结束。

KM2常闭触头断开对KM1、KM、KT进行联锁。

速度继电器KS的常开触头是为了防止电动机在能耗制动时，直流电压长时间通到电动机绕组中，起保护电动机的作用。

4.绘制出电气接线图

根据题目的控制要求和设计的基本思路，绘制出通电延时Y-启动带速度继电器半波整流能耗制动控制电路的接线图。参考接线图（如图2）。

参考文献：

［1］电力拖动控制线路与技能训练.中国劳动社会保障出版社，2007.

［2］维修电工.中国劳动出版社，2003.

［3］工厂变配电技术.中国劳动出版社，2001.

［4］电工基本操作技能训练.高等教育出版社，1999.

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【关键词】远跳；RCS-931A；PSL603G

1.引言

由于光纤直接采用纤芯通信，省却了其他环节，其抗电信号干扰能力突出，故障概率低，且光纤通道具有连接简单方便，调试成功以后一般比较稳定，不易变化的优越性，所以在江苏地区双重化配置的两套主保护中，至少其一已采用光纤通道，且优先采用专用光芯传输保护信号。光纤保护利用光纤通道进行数据交换时，不仅交换两侧电流数据，同时也交换开关量信息，实现一些辅助功能，其中就包括远跳。下面就以RCS-931A和PSL 603G为例，浅析其远跳保护功能。

2.远跳功能原理

RCS-931A和PSL 603G在远跳功能原理上大致相同，过程如下：保护装置采样得到远跳开入为高电平时，经过处理和确认，作为开关量，连同电流采样数据及CRC校验码（即Cyclic Redundancy Check循环冗余校验，发送端用数学方法产生CRC码后在信息码位之后随信息一起发出，接收端也用同样的方法产生一个CRC码，将这两个校验码进行比较，如果一致就证明所传信息无误，如果不一致就表示传输中有差错，即使有一个字节不同，所产生的CRC码也不同）等一起打包为完整的一帧信息，通过数字通道，传送给对侧保护装置。对侧装置每收到一帧信息，都要经过CRC校验、解码，提取远跳信号，并且只有连续三次收到对侧远跳信号才认为收到的远跳信号是可靠的。当保护控制字整定为远跳不经本地启动控制时，则收到远跳信号后无条件三相跳闸出口，并闭锁重合闸。当保护控制字整定为远跳经本地启动控制时，则需本侧装置启动才出口。

3.远跳功能的应用

远跳功能的作用是什么？在什么情况下需要保护装置启动远跳功能快速切除故障？试分析图1所示故障情况。

当故障发生在d1，即线路开关和CT之间时，属于母差保护动作范围，由于在线路保护区外，两侧电流的幅值和相位比较的结果不能使差动元件动作，对侧断路器主保护即光纤差动保护不会动作。母差保护动作切除本侧开关后，故障点并不能切除，对侧系统继续向故障点提供短路电流，直到对侧后备保护经延时跳开对侧开关，这必将延迟故障切除时间，对系统造成更大的冲击。“远跳”功能就是为了解决这个问题而设置的。当母差保护或者失灵保护动作（共用一个出口）时，利用线路光差保护的远跳功能，达到使对侧开关跳闸的目的，从而快速切除故障。

当故障发生在d2，本侧开关失灵拒动时，也是母差保护范围，线路光差保护不会动作，母差和失灵动作，切除母联开关和故障母线上除失灵开关的所有开关后，故障点不能切除，这种情况下同样需要依赖远跳功能，使对侧开关迅速跳闸。

4.远跳功能的实现

4.1 用TJR接点作为远跳开入

用TJR作为远跳开入接点是一种比较普遍的做法，在常州地区220kV变电站中，大多采用这种方法。

如图3所示，对于RCS-931A保护来说，保护装置提供24V正电源到操作箱，操作箱两组跳闸回路各提供一副永跳接点，并联后开入到保护装置的远跳开入接点，再通过通道传输到对侧，在“远跳受本侧控制”整定为1的情况下，对侧装置启动后，启动A、B、C三相出口跳闸继电器，同时闭锁重合闸。

对于PSL 603G保护来说，在TJR接点开入装置之前，还经过一块“远跳开入”压板，如图3所示。另外，远跳信号发出后，对侧保护装置将驱动A、B、C、Q、R出口跳闸继电器，其中也包括永跳继电器，而永跳继电器动作后，又会使操作箱的TJR继电器动作，从而使对侧远跳开入变位，向本侧发远跳信号，成为死循环，造成永跳回路接点多次动作，这种抖动会一直持续到有运行人员进行手动复归或者烧坏TJR继电器和保护出口继电器为止。因此，PSL 603G保护的远跳逻辑中应增加启动判据，即“远跳受本侧控制”控制字应整定为1（现场确是如此），如图4所示，在装置收到远方跳闸命令的同时，只有满足启动条件，才能出口跳闸，如果只收到了远方跳闸命令，而本装置没有启动，装置只报“远跳长期不复归”信号而不会出口跳闸，直到对侧的远跳命令消失后发出“远跳不复归返回”报文。这样，当第一次收到对方发来的远跳命令时出口跳闸，此后由于开关已经断开，保护装置不会再启动，也就避免了永跳回路多次动作情况的发生。如果在对侧收到本侧远跳信号后的跳闸逻辑中增加“任一相有流”判据，如图4所示，也能达到防止TJR接点抖动的目的。

4.2 直接引入母差和失灵的动作接点

由母差保护提供三对常开接点，两对接点接操作箱永跳回路去跳开关，另一对接点接线路保护装置的远跳开入端，如图2和图5所示。

如果现场的母差保护没有三对出口接点，则可利用线路保护操作箱中的备用中间继电器，将母差跳闸接点接入备用的中间继电器线圈，再用中间继电器的三对接点分别接永跳回路和保护装置的远跳开入。

4.3 两种接法比较

用TJR接点作为远跳开入的接法，其优点是回路较简单，母差保护、失灵保护也不需要额外的出口接点，其本质是将母差保护、失灵保护动作后的结果——“启动永跳回路”作为远跳的依据，缺点是所有启动操作箱永跳继电器的保护回路都会同时启动远跳，包括线路本身的主保护和后备保护等(但并无危害)。另外，由于利用操作箱永跳继电器的接点作为远跳开关量输入，可能使对侧保护的跳闸出口时间相对延长。

直接引入母差保护、失灵保护的动作接点，这种接法虽然在一定程度上比引入操作箱永跳继电器接点的方法动作时间缩短，但需要母差保护、失灵保护提供较多的动作接点，并且回路复杂，由于危险性较大，不易操作，因此很少采用。

5.几点注意

5.1 防止寄生回路产生

一般情况下，我们用TJR接点开入保护远跳开入接点，应严防将手跳接点接入操作箱永跳继电器。一旦有这种情况，将发生遥控分闸，就使本侧保护装置发出远跳信号，而对侧控制字“远跳受本侧控制”整定为0时，则会无条件三相跳闸出口，同时闭锁重合闸，而发生误跳闸事故。

还应防止将操作箱TJQ接点开入保护远跳开入接点。在配有PSL 603G保护的线路中，发生瞬时故障，本侧PSL 603G保护启动TJQ，同时向对侧发出远跳信号，由于这时对侧保护启动，因此无论控制字“远跳受本侧控制”如何整定，都会使对侧三相跳闸出口，并闭锁重合闸，若重合闸使用单相重合闸，则三相故障已经使重合闸放电，不会造成危害，若重合闸使用三相重合闸，则会造成对侧开关重合不成。

5.2 现场工作中的注意事项

由于操作箱TJR继电器动作后即启动远跳，因此当母差保护、失灵保护校验时，应可靠断开远跳启动回路，防止远跳误动作，一般情况下，只要取下母差保护相应的出口压板即可。

参考文献

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220kV新田升压站的4条220kV线路中，线路主保护之一选用了阿尔斯通生产的LFCB-102型微波分相差动保护。该保护装置具有选相功能，继电器为全数字的，设计中采用微处理器，并同现代化通信系统相兼容。因为数字信息能方便地调制和载带数据，所以，所有的三相电流信号可通过同一信道传输。其电流是按分相进行比较的，对应不同的故障方式具有选相能力，从而避免了电流互感器(以下称TA)综合量比较方案的不对称问题。同时，不论线路的一端有故障电流，还是所有端都有故障电流，线路各端的继电器能同时动作，快速切除故障。

1保护原理

该保护为单相完全比率差动，继电器有2种比率制动特性，如图1。初始斜率确保低水平故障的灵敏度随着故障水平上升；TA饱和导致附加的误差，则用增加斜率来进行补偿。

｜Idiff｜=｜IA-L1＋IB-L1｜，

｜Ibias｜=(｜IA-L1｜＋｜IB-L1｜）／2.

式中Idiff——差动电流；

Ibias——偏置电流；

IA-L1——线路A端的L1相电流；

IB-L1——线路B端的L1相电流。

根据比率差动曲线，跳闸判据为：

当｜Ibias｜<IS2时，｜Idiff｜<K1｜Ibias｜＋IS1，

当｜Ibias｜>IS2时，｜Idiff｜>K2｜Ibias｜-（K2-K1）IS2＋IS1.

式中IS1——差动门坎电流；

IS2——偏置门坎电流。

厂家推荐IS2=2.0In(其中In为额定电流)，K1=30%，K2=150%，只有IS1为用户整定，一般取决于线路电容电流IC，推荐为IS1>2.5IC，可保证躲过空载线路充电电流和躲开正常负荷时，系统过电压和外部故障引起的电容电流的增加。

2线路两侧TA变比不同的问题

在220kV线路新南甲乙线投运时，发现新田站侧的TA变比为1200／1，南海站侧的TA变比为1500／1。这样，在正常负荷情况下，两侧差动继电器就有差流流过，给定值的整定带来困难。解决这一问题的基本方法，就是在线路的一侧加装二次变流器，使得线路两侧流入保护装置的电流完全相同。但是，现场短期不能配备二次变流器，为了确保保护正确动作，线路正常投运，我们进行了调整。通过计算得TA的不匹配度为25%，根据厂家的有关资料，当TA不匹配度大于15%时，选用K1为不匹配度的2倍，即K1取50%，同时IS1由原定值的0.3In改为0.25In。对于这样的调整，我们通过如下的计算考察差动继电器在几种运行方式下的情况。

2.1不平衡电流对保护装置的影响

由IA／IB=1500／1200=1.25，即IB=0.8IA，可得

|Idiff|=|IA-0.8IA|=0.2IA

|Ibias|=(|IA|+|0.8IA|/2=0.9IA

式中

IA——新田站侧电流(二次)；

IB——南海站侧电流(二次)。

由于｜Ibias｜<IS2，跳闸判别式为

｜Idiff｜>K1｜Ibias｜＋IS1，

保护的制动电流为

K1｜Ibias｜＋IS1=0.45IA＋0.25In，

差动电流小于保护的制动电流，此时的差动电流在保护的制动区。因此，由于TA变比的不同产生的不平衡电流不会引起保护装置误动。

2.2穿越性故障对保护装置的影响

｜Idiff｜=｜1.1IA＋0.9IB｜=0.38IA，

｜Ibias｜=(｜1.1IA｜＋｜0.9IB｜)／2=0.91IA.

当｜Ibias｜<IS2时，保护的制动电流为

K1｜Ibias｜＋IS1=0.455IA＋0.25In，

差动电流小于保护的制动电流，在制动区，保护不会动作。

当｜Ibias｜>IS2时，即IA>2.198In，保护的制动电流为

K2｜Ibias｜-(K2-K1)IS2＋IS1=

1.365IA-1.75In.

根据保护动作判据解得IA<1.777In，与IA>2.198In矛盾，故保护不会动作。

从以上计算结果来看，当保护装置两侧TA变比不同时，在一定情况下，可以暂不考虑配置二次变流器(加装二次变流器同样也有可能改变TA的二次特性，引起保护误动)。但是，定值的整定要准确，尤其是IS2=2.0In的选择非常重要，以防止系统穿越性故障时保护装置误动。

经调试试验后，基本上可以满足运行的需要。

3保护拒动的问题

3.1保护拒动问题

LFCB-102型微波分相差动保护在出口跳闸回路中有一闭锁接点，该接点引自94VX1继电器，94VX1继电器由零序继电器50N启动。

50N零序继电器电流取自本线路TA的另一绕组，其作用是用来判断差动回路中是否出现电流回路断线，定值为0.1In；94-1继电器，当L1，L2，L3三相差动继电器任一相动作时，该继电器动作；94A，94B，94C分别为差动继电器三相出口继电器。从逻辑回路图可以看到：当保护区内发生故障时，对应相的差动继电器动作，但只有94VX1动作(即50N动作)，才能开放出口跳闸回路。所以若要保护装置能可靠动作，50N必须动作，也就是说，只有线路上有零序电流流过时，保护装置才能可靠动作(设计者考虑线路故障时，一定会有瞬时零序电流)。然而，实际在线路发生三相短路或二相短路时，由于线路上并不一定有零序电流流过(如线路杆塔之间的绕击雷短路)，零序继电器50N不会动作，即使差动继电器动作，保护装置也不会跳闸出口，造成保护拒动。

3.2解决方案

该保护装置在其软件内部有二相动作启动三相出口的功能，即任二相差动继电器同时动作时，三相差动继电器均出口。为此，我们在50N开接点启动94VX1继电器的回路中，并入了三相差动继电器开接点的串接回路，如图2虚线所示。保证了保护装置在三相短路和二相短路时，均能启动94VX1继电器，从而开放出口跳闸回路。经对保护装置试验并模拟各种短路故障，均能可靠动作。

增加此串接回路以后，当二相电流回路同时断线，会使保护误动，但在实际运行情况下不会出现此现象，(单相断线，装置软件设计上有闭锁)。至于停电工作造成的电流回路开路(如漏接线等)，在线路送电过程中可能出现的保护装置误动，对线路或系统影响不大。

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【关键词】继电器；电气化；低压配电

绪言

早在19世纪前期，欧洲发达国家经过工业革命的洗礼，而今这些发达国家在电气化工程及自动化低压配电领域有了更加深入的研究，大大提高了工业机械运作的效率。对于正处于发展中国家的中国来说，怎样才能真正的运用继电器，将继电器的效力真正发挥到电气化工程及自动化低压配电领域，促进工业的进步，是我国各大企业追求的目的。继电器是常常应用于自动控制电路中，增加控制电路中的信号数量，起到扩大触点数量和容量的中间放大和转换的作用。多应用在电气化工程中。

1 继电器的应用概述

继电器即一种电子控制器件，其拥有的通用性、简单等特点，成为各大领域争相开发使用的一种器件，现今在工业自动化控制及其家电产品等领域都有着广泛的应用。由于其自身具备的使用条件限制，而电子器件有要求要有高度的可靠性，这就使得其在电子器件中的应用较少，但他拥有独立的电气和物理特性，怎样才能发挥其自身的优势，并且能够保证电气设备的可靠性，通过一些专家的研究，发现只要在使用当中采取一些技术控制，即可在电气设备中发挥其重大的作用。继电器作为一个控制元件使用时，由电磁结构、触点系统、传动机构等组成，由于线圈受到电荷的影响磁芯被磁化，最终被吸合，与此同时，传动机构牵引触电结构产生响应，这样就可以控制触电的分离与闭合，而当无电流流过时，在弹簧的作用力下，处于分离状态的触电将转换为闭合状态。其拥有的触电数量较其他元件的多，在控制系统中，用继电器来代替其他接触元件不仅效果好而且经济实惠。

2 继电器的环境因素考虑

2.1 温度

温度是导致食物变质的影响因素，在继电器这种电子控制器件上，温度是否也对其有一定的影响。对此，本作者对其进行了温度模拟仿真实验，从软件计算出来的图上（如图1）所示可以很清晰的看到：当温度达到40℃时，继电器的可靠性迅速降低；为了更加深入的研究温度对继电器的影响，我们将其温度控制在0℃以下，并持续观察其可靠性。令人惊奇的是，当温度低于-55℃是，继电器的可靠性下降为0。之后又经过查阅相关文件得知，当继电器的温度达到高温或低温状态时，继电器的内部组成结构会发生本质性的改变。内部相关的材料、参数会被破坏掉，从而使其根本无法启动进行运作，可靠性降低。因此，在使用继电器的时候要考虑好温度对继电器的影响，切实有效地将故障排除在外。

图1 温度对可靠性的影响

2.2 机械应力

机械应力就是相关的机械器件在运作过程中产生的震动和冲击力。对于处于控制系统核心的继电器来说，微小的环境变动都会到来负面效果，当机械发生振动时，继电器当中的衔铁结构会失去平衡感，弹簧的震动频率不稳定，有可能引起谐振效果，致使触电处发生断开、闭合的不稳定情况出现，甚至会将继电器内部的结构破坏，大大降低了其可靠性。在电气化工程应用当中应当充分的保证继电器的机械应力，使其能够其在触动点点动控制和制动控制的顺利自动转换，增强继电器的可靠性和安全性。

3 继电器在电气工程中的应用

继电器是电气工程控制技术中最常用的控制电器之一，在电气工程控制电路中发挥了及其关键的作用。其可作为控制电路中控制元件、记忆元件、保护元件和时间元件运用，有着巨大的使用效益。在控制元件中，起决定作用的是电磁结构、触点结构和传动结构，由正反转点动和连续控制电路当中的触点相互串接在线圈的电路中，可以达到电气连锁的效果，电动机连续控制线圈，保证了电动机时刻处于运作状态，实现了电动机连续的自动控制，多路电动机全压起并行运行；在电动机串联的电阻短接，当电动机的制动停止控制时，触点结构中的线圈将停止运作，并且当电动机在串联电阻是反接制动停止运转，常闭接触点则为电动机的制动控制提供电力资源，全面多回路控制；在记忆元件中，电气自动化控制是由大量的顺序控制电路并联连接而成，是实现顺序控制的一种切实可靠的方法。运用在一台三相异步电动机电气控制来说，按下按钮，电动机正常运转，恢复按钮电动机反转，并根据其的记忆功能，在反转后一分钟后能够自动停止，使控制有多面性，这种电路记忆环节的设计，不但发挥了其记忆能力实现顺序控制，又简化了电路线路的设计，达到事半功倍的功效；在保护元件中，由于继电器在固定电压下，铁芯相互吸引，当电压偏离额定电压后，弹簧会由于反作用力下，衔铁背离原状态，继电器的内部设计被打破，使其不能够正常工作。在这个预启动环节将继电器当作一个保护装置不是为一个明智的选择，正是由于继电器的这种效应的产生，保护了继电器，达到了在电动机欠压状态的保护功能。在时间运用元件中，线圈受到电的作用下，在常开触点完全闭合情况下，继电器在这段时间中将保持固定的运作时间。三相绕线式异步电动机起控制电路被广泛运用在实际电气工程中，其使用电动机的转环对电路的串联电阻进行分级控制，保证三相绕线式异步电动机启动时，电阻全部接入控制电路中。在触电器通电后，继电器才获得动力，起动电流在没达到继电器吸合电流值时，电阻短接，两个接触点会同时吸合冲破反作用力，将常闭接触点从电路中切除，这种继电器的应用，在电路设计中起到了时间继电器的效果。

4 继电器在自动化低压配电中的应用

在低压配电系统中保证配电变压器的过流保护是关键。随着国民经济的迅速发展，人们对供电服务质量有了更高的要求，安全可靠的供电变得日益重要。在自动化低压配电实际生活中，采用三相四线制的供电模式，由高压变压器将上千伏的高压转化为可以供设备使用的低压进行输送，由断路器控制三相过流保护，继电器保护为逆时间限制型。从短路电流的整定计算中来看，对配电变压器的保护容量选择要有一定的标准，保证配电的安全性。继电器在自动化低压配电中的这种应用不但起到了保护电路的作用，自身设计的电路占用体积相对还小，起到了经济实惠的作用。在灵敏度的提高上更是功不可没。不光如此，高压侧的过流保护，使用的是三相式的连接方式。零序电流只能在副绕组中流通，使三相的磁通形成一个不对称的结构，这样各相的感应电动势也就形成了一个不对称的电路结构，相电压的点位从中点向上升高，而A相的点位从中点位相下移动（如图2所示）。所以为了防止变压器低压缠绕组发生内部故障烧坏变压器缠绕组，发生触电事故，应利用低压侧的备用保护装置，加装零序电流保护，避免触电漏电等意外事故发生。

5 结语

通过对继电器的特点以及应用进行分析，使其安全性和可靠性得到大幅度的提高，在工业运行与应用方面起到至关重要的作用，这种方式的延续将会为工业创造出更大的经济效益。

参考文献：

[1]王德伟.人工物引论[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社，2004.

[2]王雅林，董鸿扬.建构生活美[M].南京：东南大学出版社，2003.

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关键词 高压电机；智能控制器；控制方式

中图分类号TM307 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0056-02

0 引言

随着智能微机型电机保护的广泛应用和推广，其这类产品不仅品种繁多，而且产品质量也非常的可靠。针对我公司现使用的SEL-701型高压电机保护控制器，它完全具备完整的感应电动机的保护功能，并且还具有先进的监视、报告、测量和控制等功能。尤其它具有RS-485/232通讯接口，在实现高压电机智能化的管理上，更能充分体现出微机型保护的优越性[1，2]。某公司装置区共有14台高压电机，原高压电机的保护控制器为IMM7990型，虽该控制器比GL型机械保护控制器先进，但随着301供电系统微机化管理的不断完善，该控制器无标准的通讯接口规约t，无法与301微机系统实现时时通讯，且该控制器使用年限已久，元件老化及绝缘故障频繁出现，基于上述的原因，为了进一步提高高压电机的可靠运行，进一步完善301微机化管理的水平。我们逐年对高压电机的保护实施更新改造，充分发挥了301总变微机化管理的优点，应用效果十分显著。

1 原高压电机保护控制器存在的问题提出

原高压电机采用的保护控制器IMM7990，具有的保护功能：不平衡、短路、接地保护、过载、堵转限制启动次数等保护功能项。

通过十几年运行情况来看，无论是从使用寿命，还是从继电器本身的保护功能来看，存在诸多的问题：1）该继电器为分离插入安装方式，由于受我厂环境的影响，继电器底座易吸附尿素粉尘，造成继电器座绝缘下降，经常出现供电系统直流控制、操作电源绝缘报警，对变电所的安全运行构成一定的威胁；2）IMM7990继电器使用年限已久，继电器内部元件老化严重，且多次出现误报警。我公司的高压电机保护在未更换智能型控制器之前，如560PM01A、300PM02A、300PM01B电机的IMM7990继电器已损坏；3）IMM7990继电器虽采用电子元件集成化控制，但该控制器控制逻辑分析技术较落后。当出现故障报警时，需通过故障显示代码及动作值进行综合分析、判断具体的故障类型，对分析结果影响较大；4）IMM7990的通讯规约为非标准的，无法与301微机系统建立通讯，无法满足301供电系统的微机化管理。

鉴于上述原因，我们利用大修逐步进行高压电机保护系统的整改，目前已完成了8台高压电机保护控制器的更换改造工作。

2 SEL-701保护控制器的功能介绍

SEL-701电机保护控制器采用电子集成化控制技术，通过逻辑运算实现智能化控制和管理。它不仅具备完整的感应电动机保护功能，而且还具备很多强大的辅助功能。它可以在线跟踪电动机的负荷及使用情况，通过事件报告和顺序事件记录器报告来减少故障后的分析时间。在测量方面它可以测量电机三相电流、系统电压、功率因数、频率等等参数，能直观的掌握电机运行电流显示、电度计量、电机运行时间的统计、断路器跳合闸次数统计等。

由功能框图看出：SEL-701保护功能非常强大，采用国际标准保护功能代码。继电器内部逻辑运算灵活多样、适应性强，继电器输出的接点具有可编程功能，应用极其方便。

3 SEL-701型电机保护控制器的应用

3.1 配置简介

我公司的14台高压电机经过近两年装置大修，已逐步更换整改了8台高压电机的保护，将原IMM7990多功能保护控制器更换为SEL-70l智能型，该保护控制器安装在6KV高压电机开关柜上，只需在原保护的安装位置处按SEL-701安装尺寸扩孔，对开关柜整体外观不受任何影响，各开关柜上新更换SEL-701通讯出口并接，接入微机实现通讯监控。

3.2 SEL-701与微机通讯、监控的管理

SEL-70l控制器后面板的通讯接口（C10、C11、C12、C13、C15），由一根4芯通讯电缆至原电度表屏内，接入通讯接口转换器485/232，经过通讯控制器和网络服务器，与微机实现通讯管理。运行pestar2．0自动化监控软件，运行“SSET．EXE”程序或在前台机项打开“设备登记系统配置”，添加SEL701保护设备，并在子站进行设备登记以及模拟量、开关量的设置，运行“运行参数整定项“进行相关报警定义。通过微机进入FRONT．EXE程序界面，查看高压电机运行实时值。

3.3 电流、电压采样及控制输出接点设置的实现

以公司530PM01A高压电机保护整改为例：SEL-701电流回路取样来自T1、T3（150/5）电流互感器，TI/T3电流CT安装在530PM01A高压电机6KV柜内，在本次整改中电流元件仍采用原保护CT，将CT二次对应接入SEL-701控制器对应端子，接线方式采用两元件监测，端子接线见图2。

在图2中：设置B（08，09）接点为90％Ue电压监测控制，B（14，15）接点为70％Ue电压监测控制，以实现系统电压在70％Ue-90％Ue之间波动时，530PMOIA甩负荷后禁止电机自启动，对保护系统电压的稳定性起到了很好的控制作用。

530PMOIA控制再启动/卸载控制图修改后，设置OUT3=70％Ue 30S；OUT2=90％Ue 3S，其作用是当供电系统电压低于70％Ue超过30S后解除自启动功能；当系统电压瞬时晃电（低于70％Ue 1S），恢复至90％Ue且稳定3S以上，允许50PM01A实现自启动。

3.4 用户程序配置

完成电流、电压回路采样后，通过继电器面板或窜行通讯接口进行参数设置。该继电器完全满足原IMM7990多功能保护继电器的所有功能，由OUT1输出接点实现故障保护跳闸，OUT2/OUT3实现高压电机在低电压情况下禁止自启动，无论是从设备本身安全方面，还是从稳定系统电压方面都起到了很好的保护作用。

4 结论

完成530PM01A/B/C/D高压电机保护的整改工作，在次年又完成560PMOIA、300PM02A/B、1OOCM05高压电机的保护的整改。整改后投运至今，SEL-701保护控制器运行稳定、监控正常。在保证高压电机安全稳定运行的条件下，为化肥装置的长、满、优运行提供了可靠的保证。在今后装置大修期间将逐步完成其它几台高压电机保护的改造，并充分利用SEL-701的灵活多样的逻辑运算功能，以达到实现简化6KV高压电机的控制回路的目的，真真做到高压电机安全、稳定的运行。

参考文献

[1]孔德星，彭红，匡森.高压异步电动机综合保护器的研究[J].焦作工学院学报：自然科学版，2002，21(5).