導(dǎo)語：如何才能寫好一篇繼電器的保護(hù)原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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    關(guān)鍵詞:電動機(jī);保護(hù)器;保護(hù)原理;應(yīng)用

    一、引言

    電動機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的動力設(shè)備,是其他機(jī)電設(shè)備的動力源泉,電動機(jī)正常的輸出是其驅(qū)動的機(jī)電設(shè)備正常工作的前提,如今已被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防等領(lǐng)域。電動機(jī)所帶的負(fù)載種類繁多,且往往是整個設(shè)備中的關(guān)鍵部分,因而確保電動機(jī)的正常運(yùn)行就顯得十分重要。電動機(jī)保護(hù)器(電機(jī)保護(hù)器)是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件,是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品[1]。電動機(jī)保護(hù)器的作用是給電機(jī)全面的保護(hù)控制,在電機(jī)出現(xiàn)過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時、繞組老化予以報警或保護(hù)控制。如今電動機(jī)保護(hù)器幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟(jì)和節(jié)能事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用。

    二、電動機(jī)保護(hù)器的保護(hù)原理與構(gòu)成

    對電動機(jī)來說,其故障形式從機(jī)械角度可以分為繞組損壞和軸承損壞兩方面。造成繞組損壞的主要原因有:1.電動機(jī)長時間的電、熱、機(jī)械和化學(xué)作用下,繞組的絕緣老化損壞,定轉(zhuǎn)子繞組匝間短路或是對地短路。2.電網(wǎng)供電質(zhì)量差,電源電壓三相不平衡、電壓波動大、電網(wǎng)電壓波形畸變、高次諧波嚴(yán)重或者電動機(jī)斷相運(yùn)行。3.電源電壓過低使得電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩不夠,電動機(jī)不能順利啟動或者是在短時間內(nèi)重復(fù)啟動,電動機(jī)長時間承受過大的啟動電流導(dǎo)致電機(jī)過熱。4.因機(jī)械故障或其它原因造成電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)。5.某些大型電機(jī)冷卻系統(tǒng)故障或是長時間工作在高溫高濕環(huán)境下造成電機(jī)故障。

    電動機(jī)保護(hù)原理的研究是保證電動機(jī)保護(hù)器性能高低的關(guān)鍵,根據(jù)三相對稱分量法的理論,三個不對稱的向量可以唯一分解成三組對稱的向量,分別為正序分量、負(fù)序分量和零序分量。對稱分量的計算公式

    根據(jù)(1)式,電動機(jī)在發(fā)生對稱故障和不對稱故障時,電動機(jī)的三相電流都會發(fā)生變化。電動機(jī)故障條件流過繞組的電流過大,超過電動機(jī)的額定電流,因此可根據(jù)這一特征來對電動機(jī)過電流進(jìn)行保護(hù)。電機(jī)過載、斷相、欠壓都會造成繞組電流超過額定值。電源電壓欠壓,運(yùn)行電流上升的比例將等于電壓下降的比例;電機(jī)過載時,常造成堵轉(zhuǎn),此時的運(yùn)行電流會大大超過額定電流。針對以上情況,電動機(jī)保護(hù)器可通過對三相運(yùn)行電流進(jìn)行檢測,根據(jù)運(yùn)行電流的不同性質(zhì)來確定不同的保護(hù)方式,從而對電機(jī)予以的斷電保護(hù)。電動機(jī)的故障類型分為過流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、電壓保護(hù)和過熱保護(hù)等幾種。

    通過對電動機(jī)保護(hù)器的保護(hù)原理分析可以看出,理想的電動機(jī)保護(hù)器應(yīng)滿足可靠、經(jīng)濟(jì)、方便等要素,具有較高的性能價格比。經(jīng)過發(fā)展和更新,如今電動機(jī)保護(hù)器一般由電流檢測電路、溫度檢測電路、基準(zhǔn)電壓電路、邏輯處理電路、時序處理電路、啟動封鎖及復(fù)位電路、故障記錄電路、驅(qū)動電路、電動機(jī)控制電路組成。電動機(jī)保護(hù)器的構(gòu)成原理如圖l所示。

    圖1 電動機(jī)保護(hù)器組成模塊和構(gòu)成原理圖

    三、電動機(jī)保護(hù)器的類型及應(yīng)用分析

    目前我國普遍采用的電動機(jī)保護(hù)器主要有熱繼電器、溫度繼電器和電子式電動機(jī)保護(hù)器。熱繼電器是五十年代初引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)開發(fā)的金屬片機(jī)械式電動機(jī)過載保護(hù)器,它在保護(hù)電動機(jī)過載方面具有反時限性能和結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。但存在功能少,無斷相保護(hù),對電機(jī)發(fā)生通風(fēng)不暢,掃膛、堵轉(zhuǎn)、長期過載,頻繁啟動等故障不起保護(hù)作用。這主要是因?yàn)闊崂^電器動作曲線和電動機(jī)實(shí)際保護(hù)曲線不一致,失去了保護(hù)作用。且重復(fù)性能差,大電流過載或短路故障后不能再次使用,調(diào)整誤差大、易受環(huán)境溫度的影響誤動或拒動,功耗大、耗材多、性能指標(biāo)落后等缺陷。溫度繼電器是采用雙金屬片制成的盤式或其他形式的繼電器,在電動機(jī)中埋入熱元件,根據(jù)電動機(jī)的溫度進(jìn)行保護(hù),但電動機(jī)容量較大時,需與電流監(jiān)測型配合使用,避免電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時溫度急劇上升,由于測溫元件的滯后性,導(dǎo)致電動機(jī)繞組受損。溫度繼電器具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠,保護(hù)范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn),但動作緩慢,返回時間長,3KW以上的三角形接法電動機(jī)不宜使用。目前在電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)壓縮機(jī)等方面大量使用。電子式電動機(jī)保護(hù)器通過檢測三相電流值和整定電流值,采用電位器旋鈕或拔碼開關(guān)操作來實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的保護(hù),電路一般采用模擬式,采用反時限或定時限工作特性。

    除了上述三種常見的電動機(jī)保護(hù)器,磁場溫度檢測型繼電器和智能型電動機(jī)保護(hù)器也在電動機(jī)故障保護(hù)中得到普遍應(yīng)用。磁場溫度檢測型保護(hù)器通過在電動機(jī)中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭,根據(jù)電動機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進(jìn)行保護(hù),主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護(hù)和磨損監(jiān)測,保護(hù)功能完善,缺點(diǎn)是需在電動機(jī)內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。智能型電動機(jī)保護(hù)器能實(shí)現(xiàn)電動機(jī)智能化綜合保護(hù),集保護(hù)、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定,通過操作面板按鈕來操作,用戶可以根據(jù)自己實(shí)際使用要求和保護(hù)情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設(shè)定,采用數(shù)碼管作為顯示窗口,或采用大屏幕液晶顯示,能支持多種通訊協(xié)議,目前高壓電動機(jī)保護(hù)均采用智能型

    四、電動機(jī)保護(hù)器應(yīng)用選擇原則

    選用電動機(jī)保護(hù)裝置的目的,既能使電動機(jī)充分發(fā)揮過載能力,又能免于損壞,而且還能提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。合理選用電機(jī)保護(hù)裝置,既能充分發(fā)揮電機(jī)的過載能力,又能免于損壞,從而提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。具體的功能選擇應(yīng)綜合考慮電機(jī)的本身的價值、負(fù)載類型、使用環(huán)境、電機(jī)主體設(shè)備的重要程度、電機(jī)退出運(yùn)行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響等因素,力爭做到經(jīng)濟(jì)合理。在能滿足保護(hù)要求的情況下首先考慮最簡單保護(hù)裝置,當(dāng)簡單的保護(hù)裝置不能滿足要求時,或?qū)ΡＷo(hù)功能和特性提出更高要求時,才考慮應(yīng)用復(fù)雜的保護(hù)裝置,做到經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)一。 

    五、結(jié)束語

    如今電動機(jī)保護(hù)器已發(fā)展到了微電子智能型時代,電動機(jī)保護(hù)器也朝著多元化方向發(fā)展。這就需要我們的工作人員在選型時應(yīng)充分考慮電動機(jī)保護(hù)實(shí)際需求,超前、準(zhǔn)確、及時地判斷電動機(jī)的故障,合理選擇保護(hù)功能和保護(hù)方式,實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的良好保護(hù),達(dá)到提高設(shè)備運(yùn)行可靠性,減少非計劃停車,減少事故損失的目的。

    參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：電機(jī)的保護(hù)；啟動及變頻啟動；電氣調(diào)試

中圖分類號：C35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、高壓電機(jī)的保護(hù)控制

高壓電機(jī)需保護(hù)的功能很多，主電路高壓部分控制可采用計算機(jī)綜合保護(hù)控制器和交流真空斷路器聯(lián)合控制的直接啟動或高壓變頻器控制及高壓軟啟動器控制。

1.1 高壓電機(jī)的直接啟動控制原理

采用真空接觸器直接啟動與綜合保護(hù)控制器相結(jié)合，通過電TA和零序電TA采樣電路，將高壓電機(jī)工作電流及漏電電流送入綜合保護(hù)控制器電流信號輸入端，供綜合保護(hù)控制器進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測分析、一旦發(fā)生過流、漏電、短路、缺相等故障、通過執(zhí)行元件真空接觸器動作，切斷電機(jī)運(yùn)行電源，并將故障情況上傳到控制中心，同時聲光報警。在故障沒有排除的狀態(tài)下，綜合保護(hù)控制器程序鎖定不能合閘的真空接觸器，運(yùn)行電機(jī)。

1.2 高壓電機(jī)的變頻啟動控制原理

高壓變頻器通過大功率IGBT絕緣柵雙極性晶體管直接控制電機(jī)的高壓電源，其結(jié)構(gòu)為高壓-低壓-高壓或三電平疊加結(jié)構(gòu)。隨著大功率高電壓等級IGBT絕緣柵雙極性晶體管開關(guān)管的研制成功，一種新型結(jié)構(gòu)的交-直-交形式逐漸替代前兩種都帶有體積大而笨重鐵心變壓器的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)變頻器的主電路簡圖如圖1。

圖1 高壓變頻器主要電路簡圖

三相高壓交流電經(jīng)大電流高壓整流二極管整流成高壓直流電，供快速絕緣柵雙極性高壓開關(guān)管 IGBT 觸發(fā)生成可變頻的三相交流高壓脈沖電源，經(jīng)電抗器濾波后，變成可變頻的三相正弦波交流電，供高壓交流電機(jī)工作。

快速絕緣柵雙極性高壓開關(guān)管 IGBT 的開啟與關(guān)斷由變頻器內(nèi)計算機(jī)控制中心控制，通過計算機(jī)內(nèi)部程序及電子電路來控制高壓交流電的頻率和電壓幅值，實(shí)現(xiàn)高壓交流電機(jī)的軟啟動、軟停車及轉(zhuǎn)速的調(diào)速控制。電壓輸出頻率的可控范圍為：0～400Hz。當(dāng)停車后，通過計算機(jī)內(nèi)部程序控制觸發(fā)脈沖觸發(fā)高壓濾波電容放電控制的 IGBT 管，使整流電容的殘余存電通過放電電阻釋放，高壓電源指示燈熄滅放電完畢，避免檢修高壓電路發(fā)生電擊事故。

電機(jī)的轉(zhuǎn)速：n=60f/2p，由此可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率 f 成線性關(guān)系。變頻器擬采用 u/f=c。方式（帶 PG）輸出三相交流電，變頻范圍為：0～400Hz，采用高載波頻率的SPWM 方式，載波頻率為：10～20kHz，開關(guān)功率管為 IGBT（絕緣柵雙極性晶體管），開關(guān)功率管可以多只串聯(lián)使用。在頻率較低時，可通過提高起步電壓來提高電機(jī)的機(jī)械運(yùn)行性能。

整機(jī)主控以單片機(jī)為核心部分，利用單片機(jī)控制變頻器的各項(xiàng)功能和各種信號的輸入輸出，進(jìn)行智能化判斷和控制，同時將信號送入SPWM 發(fā)生器（如 SA4828 等芯片），產(chǎn)生和控制SPWM 脈沖波，此波送入光電隔離電路，經(jīng)光電隔離后送入功率驅(qū)動芯片如 M57962L，進(jìn)行功率放大，驅(qū)動 IGBT 管，經(jīng) IGBT輸出高壓 SPWM 波形三相電，再經(jīng)濾波電抗器 L 濾波，輸出三相交流電，驅(qū)動交流電機(jī)，同時將輸出的電壓、電流、轉(zhuǎn)速等信號反饋至控制系統(tǒng)進(jìn)行控制變頻控制一般只適用于變頻電機(jī)普通電機(jī)在低頻和高頻階段，不適合使用變頻器控制，這是由其鐵心材質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定的。普通高壓電機(jī)在低頻段即0～20Hz 時，產(chǎn)生高壓奇次諧波，使電機(jī)發(fā)熱，影響電機(jī)使用壽命；在高頻段即 50～100Hz 及以上時，電機(jī)軸承不能承受超高轉(zhuǎn)速而損壞，同樣影響電機(jī)使用壽命。一般普通高壓電機(jī)采用真空接觸器直接啟動與綜合保護(hù)控制器相結(jié)合或軟啟動器控制。

二、高壓電機(jī)電氣調(diào)試

2.1 高壓電機(jī)電氣調(diào)試范圍

高壓電機(jī)電氣調(diào)試也是保證高壓電機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，高壓電機(jī)電氣調(diào)試包括高壓電纜、高壓真空接觸器、電機(jī)綜合保護(hù)器、高壓電機(jī)、高壓避雷器、TA.TV高壓變頻器。

2.2 高壓電機(jī)調(diào)試的內(nèi)容

電機(jī)綜合保護(hù)器技術(shù)參數(shù)的設(shè)定整定應(yīng)根據(jù)高壓電機(jī)出廠說明書中的技術(shù)參數(shù)和電機(jī)設(shè)備的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，并進(jìn)行一次高壓不送電，二次線路模擬動作試驗(yàn)，動作顯示均應(yīng)正常。調(diào)試應(yīng)嚴(yán)格按照《高壓電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) GB50150-1990》。高壓耐壓前、后都要進(jìn)行絕緣電阻測試。測量時，搖表轉(zhuǎn)速應(yīng)均勻，轉(zhuǎn)速在120r/min 左右絕緣電阻應(yīng)用AC2500V，0～2500MΩ兆歐表測量，在15s和60s時分別讀數(shù)并記錄，計算其阻值吸收比，讀數(shù)結(jié)束后，先撤離試驗(yàn)表筆，再停止搖表轉(zhuǎn)速下降，以防試驗(yàn)高壓反沖損壞絕緣電阻搖表。高壓真空接觸器應(yīng)測量合閘線圈、分閘線圈的動作電壓（吸合電壓、釋放電壓），并計算其返回系數(shù)值、主觸點(diǎn)直流電阻、主觸點(diǎn)斷口耐壓等。

2.3 高壓電機(jī)的調(diào)試過程

高壓電機(jī)應(yīng)進(jìn)行三相直流電阻、繞組極性、絕緣電阻、高壓耐壓試驗(yàn)等，三相直流電阻采用精密直流電橋測量。高壓電機(jī)400kW 以下的耐壓試驗(yàn)電路圖如圖2。

如圖2所示，試驗(yàn)電源 AC380V 經(jīng)試驗(yàn)操作臺調(diào)壓變壓器調(diào)壓后，輸入高壓變壓器升壓接入放電保護(hù)球隙器高壓側(cè)，另一側(cè)應(yīng)可靠接地。放電保護(hù)球隙器應(yīng)調(diào)整好球放電間隙，放電動作保護(hù)電壓值應(yīng)稍大于試驗(yàn)電壓值，調(diào)整好放電動作保護(hù)電壓值的放電保護(hù)球隙后，切斷調(diào)試電源，操作臺調(diào)壓器返回至零位，連接高壓電流表、水電阻、高壓電機(jī)繞組等試驗(yàn)連接線，特別應(yīng)檢查接地連接線是否可靠接地，確定無誤后，方可進(jìn)行下一步試驗(yàn)。試驗(yàn)時電壓應(yīng)緩慢上升，在試驗(yàn)時間內(nèi)，高壓電流表的指針應(yīng)無閃動現(xiàn)象，時間到應(yīng)緩慢下降后切除電源。高壓電機(jī) 400kW 以上的耐壓試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行直流高壓泄漏試驗(yàn)，泄漏電流值應(yīng)符合規(guī)范要求。測量前后都應(yīng)測量其絕緣電阻，阻值應(yīng)符合規(guī)范要求。

圖2 交流實(shí)驗(yàn)簡圖

綜合電機(jī)保護(hù)器、高壓變頻器等電子器件設(shè)備不宜進(jìn)行高壓耐壓試驗(yàn)，但需進(jìn)行各種技術(shù)參數(shù)設(shè)定，并進(jìn)行模擬動作試驗(yàn)，動作、指示應(yīng)正常靈活、可靠。

2.4 高壓電機(jī)調(diào)試的注意事項(xiàng)

（1）高壓耐壓直流泄漏電流試驗(yàn)時，試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)可靠接地，應(yīng)有專人在試驗(yàn)電纜的兩端看護(hù)，并用安全隔離帶隔離，試驗(yàn)期間禁止人員進(jìn)入試驗(yàn)隔離區(qū)。試驗(yàn)結(jié)束后，高壓電纜測量兩極應(yīng)注意對地放電，以防殘余高壓存電傷人。

（2）高壓電機(jī)的直流電阻測量，應(yīng)注意測量極與電機(jī)電極連接可靠，減少測量誤差，測量阻值應(yīng)三相平衡。

（3）高壓避雷器的高壓泄漏試驗(yàn)電壓應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書技術(shù)要求進(jìn)行，不能擅自提高試驗(yàn)電壓以防高壓擊穿。

三、結(jié)束語

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動了工業(yè)化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對于大功率的電機(jī)設(shè)備應(yīng)用呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，由此，很多低電壓大功率的電機(jī)設(shè)備暴露出了很多缺點(diǎn)，在工作時的電流很大，而在啟動的瞬間則需要更大的電流，從而導(dǎo)致電機(jī)設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中存在著較多的問題。因此，對于此種情況，需要采取高壓電機(jī)設(shè)備應(yīng)用，以有效降低其啟動電流和工作電流，從而最大限度的降低其在啟動時對電網(wǎng)造成的影響。

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一、課標(biāo)分析

微課設(shè)計按照山東省中等職業(yè)學(xué)校機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)方案中《電氣控制線路安裝與維修》課程標(biāo)準(zhǔn)的要求制定。

課程標(biāo)準(zhǔn)要求：掌握常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、原理、型號規(guī)格、用途和選用，通過行為導(dǎo)向的項(xiàng)目式教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)等。熱繼電器微課教學(xué)目標(biāo)為：了解交流熱繼電器外觀；知道熱繼電器的功能、基本結(jié)構(gòu)、圖形符號以文字符號；理解熱繼電器的工作原理；熟記熱繼電器的圖形符號、文字符號；通過實(shí)習(xí)訓(xùn)練，能夠識別熱繼電器，會選擇、檢測、安裝、調(diào)整、校驗(yàn)熱繼電器；加強(qiáng)安全防范意識，培養(yǎng)理實(shí)一體化結(jié)合處理問題的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

二、教材分析

教材為高教社出版的《電氣控制線路安裝與維修》-理實(shí)一體化教學(xué)（第2版），是中等職業(yè)教育改革創(chuàng)新示范教材。教材根據(jù)職業(yè)崗位和技能培養(yǎng)的要求，參照相關(guān)行業(yè)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)，圍繞職業(yè)能力的形成分解能力的要求，切實(shí)體現(xiàn)“做中學(xué)、做中教”，以能力為本位，以學(xué)生為主體。

熱繼電器是一種具有保護(hù)功能的繼電器，主要用作電動機(jī)的過載保護(hù)、斷相保護(hù)等，是繼電器―接觸器控制線路電路中必不可少的元件之一。在實(shí)踐中，操作者正確選用和維修熱繼電器，是基本的職業(yè)素養(yǎng)。

三、學(xué)情分析

本節(jié)課的教學(xué)對象是中職機(jī)電專業(yè)一年級學(xué)生。他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了交流接觸器，而且剛結(jié)束電磁式繼電器的學(xué)習(xí)，具備學(xué)習(xí)本節(jié)課的知識基礎(chǔ)。熱繼電器的工作原理是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。

四、微課設(shè)計

本節(jié)微課主要針對熱繼電器，采用理實(shí)一體化教學(xué)模式展開教學(xué)，包括以下內(nèi)容。

1.情景導(dǎo)入――播放技能大賽場景

設(shè)計意圖：播放國家比賽和省市比賽的電氣安裝的比賽場景以及熱繼電器的PPT圖片，激發(fā)學(xué)生的興趣，導(dǎo)入學(xué)習(xí)對象。

2.任務(wù)實(shí)施

任務(wù)1：熱繼電器的組成結(jié)構(gòu)。

設(shè)計意圖：熱繼電器的組成結(jié)構(gòu)是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，利用教師錄制的視頻展示不同部位的結(jié)構(gòu)名稱，并與實(shí)物對照，抽象內(nèi)容形象化，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。

任務(wù)2：熱繼電器的工作原理。

設(shè)計意圖：熱繼電器的工作原理是本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過熱元件受熱彎曲的演示實(shí)驗(yàn)以及flas，形象展示其動作原理，攻克學(xué)習(xí)難點(diǎn)。

任務(wù)3：熱繼電器的功能作用。

設(shè)計意圖：利用一段“電動機(jī)過載燒毀實(shí)驗(yàn)的視頻”，體現(xiàn)熱繼電器的熱過載保護(hù)功能，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。展示熱繼電器在實(shí)際電路中的連接，理論聯(lián)系實(shí)際。

3.技能訓(xùn)練

設(shè)計意圖：用DV錄制熱繼電器的拆裝和檢測視頻，讓學(xué)生暫停觀看，與教師進(jìn)行拆一拆、測一測、量一量互動環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)舉一反三，進(jìn)一步掌握熱繼電器的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。

4.回顧總結(jié)

讓學(xué)生根據(jù)微課內(nèi)容進(jìn)行回顧總結(jié)，識記熱繼電器的功能作用和結(jié)構(gòu)，敘述熱繼電器的工作原理。

設(shè)計意圖：PPT展示，啟發(fā)學(xué)生學(xué)會歸納知識點(diǎn)。

5.布置作業(yè)

作業(yè)1：簡單敘述雙金屬片式熱繼電器的工作原理，如何把熱繼電器接入電路中？

作業(yè)2：通過電腦網(wǎng)絡(luò)搜索不同型號的熱繼電器，并記錄其型號以及工作原理。

設(shè)計意圖：有利于學(xué)生理解熱繼電器的工作原理，認(rèn)識實(shí)際生活中的熱繼電器，更好地為電動機(jī)控制電路的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。

五、制作技術(shù)

首先用DV錄制熱繼電器拆裝和檢測的小視頻，然后制作熱繼電器PPT課件，再用錄屏專家Camtasia Studio軟件進(jìn)行錄屏，最后用繪聲繪影X8進(jìn)行片頭、正文和片尾的合成。

六、設(shè)計特點(diǎn)

教學(xué)方法：采用理實(shí)一體化教學(xué)法，遵循建構(gòu)主義特點(diǎn)，拋出問題，留下思考空間，再呈現(xiàn)答案。

互動設(shè)計：突出以學(xué)生為中心，實(shí)現(xiàn)“一對一”的交流，教師要設(shè)計互動的問題，讓學(xué)生思維與教師思維同步。

設(shè)計細(xì)節(jié)：發(fā)揮學(xué)案的輔助作用。讓學(xué)生看微視頻前用學(xué)案先自學(xué)，而且可以反復(fù)多次觀看。

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關(guān)鍵字：繼電保護(hù)；煤礦；供電系統(tǒng)；應(yīng)用；

中圖分類號： TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1、引言

煤礦供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行工作過程中不可避免的會發(fā)生以下故障或者非常態(tài)的狀況，例如短路、斷線、絕緣老化等，會導(dǎo)致供電系統(tǒng)可能出現(xiàn)危險情況，造成不必要的財產(chǎn)損失。因此，煤礦供電系統(tǒng)的主要電器設(shè)備和供電線路都要裝設(shè)繼電保護(hù)裝置，在煤礦供電系統(tǒng)中設(shè)置科學(xué)合理的繼電保護(hù)裝置對于保證煤礦供電系統(tǒng)的安全可靠具有至關(guān)重要要的作用，是保證煤礦供電系統(tǒng)安全運(yùn)行過程中不可缺少的裝置之一。近年來，煤礦供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用研究已經(jīng)成為國內(nèi)外大量專家和學(xué)者研究的重要課題，對于煤礦供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了科學(xué)的理論指導(dǎo)作用和實(shí)際應(yīng)用價值。

2、繼電保護(hù)裝置的主要作用及其基本要求

2.1繼電保護(hù)裝置的主要作用

（1）監(jiān)視煤礦電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給距離故障點(diǎn)最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障線路及時從電力系統(tǒng)中斷開，最大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞。

（2）反映煤礦電力系統(tǒng)的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同發(fā)出信號，提示值班員迅速采取措施，使之盡快恢復(fù)正常，或由裝置自動地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除。

（3）繼電保護(hù)裝置在煤礦供電系統(tǒng)中的應(yīng)用對于提高電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制以及自動化控制有著至關(guān)重要的作用，并且能夠?yàn)槊旱V生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動化控制功能。

2.2繼電保護(hù)裝置的基本要求

通常情況下，在煤礦供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置要滿足以下四個方面的要求：速動性、選擇性、可靠性以及靈敏性，其基本要求如下：

（1）繼電保護(hù)裝置動作速動性是指在煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護(hù)裝置能夠迅速準(zhǔn)確的切除出現(xiàn)故障的電路，保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減輕出現(xiàn)故障的供電電路中的設(shè)備和元器件的損壞程度，降低線路損壞程度，從而切斷故障防止故障外延，引起其他不必要的損失。

（2）繼電保護(hù)裝置選擇性是指當(dāng)煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，首先切斷故障設(shè)備或者元器件以及線路本身的故障，當(dāng)以上動作不能夠按照指令執(zhí)行時，繼電保護(hù)裝置能夠進(jìn)行選擇行的切除故障相鄰的上一級的設(shè)備和元器件電路，或者由上一級的繼電保護(hù)裝置選擇性的進(jìn)行切除線路故障。

（3）繼電保護(hù)裝置靈敏性指的是在電路系統(tǒng)規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對于系統(tǒng)出現(xiàn)的故障狀況的實(shí)際反應(yīng)的能力。繼電保護(hù)裝置應(yīng)該保證無論煤礦供電系統(tǒng)中出現(xiàn)何種故障或者故障發(fā)生在何種位置，都能夠及時迅速領(lǐng)命的將故障的情況反映出來，這樣才能夠說明繼電保護(hù)裝置滿足靈敏性的要求規(guī)定。

（4）繼電保護(hù)裝置可靠性指的是對于煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)的任何故障都要能夠迅速的執(zhí)行正確的動作，不能夠出現(xiàn)不工作狀況，在不應(yīng)該執(zhí)行動作時，不應(yīng)該出現(xiàn)錯誤動作。繼電保護(hù)裝置的可靠性對于煤礦供電系統(tǒng)的運(yùn)行有著十分很總要的作用，出現(xiàn)任何的錯誤動作動能夠使的故障的影響范圍變大，對于生產(chǎn)造成不必要的損失。

3、繼電保護(hù)裝置在煤礦供電系統(tǒng)的應(yīng)用

煤礦供電系統(tǒng)在發(fā)生故障或者不正常運(yùn)行是，電路中的主要表現(xiàn)特征為電路電流瞬間增大或者電路電壓瞬間降低。繼電保護(hù)裝置中的過電流保護(hù)在煤礦供電系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，是一種利用及時測量電路中電流增大的特點(diǎn)而構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置，其主要的工作原理如下所示。

3.1過電流保護(hù)裝置的工作原理

正常運(yùn)行時，線路中流過工作電流小于繼電器的動作電流，繼電器不能動作，繼電器的觸點(diǎn)都是斷開的。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時，流過線路的電流增加，當(dāng)電流達(dá)到電流繼電器的整定值時，電流繼電器動作，閉合其常開觸點(diǎn)，使時間繼電器線圈有電，經(jīng)過一定延時，時間繼電器觸點(diǎn)閉合，接通信號繼電器線圈回路，信號繼電器觸點(diǎn)閉合，接通燈光、音響信號回路。由此可見，保護(hù)的動作時限從線路的末端到電源是逐級增加的，越接近電源，動作時限越長，這種確定保護(hù)動作時限的方法稱為時限的階梯原則。定時限過電流保護(hù)裝置的動作時限是由時間繼電器的整定值決定的，只要通過電流繼電器的電流大于其動作電流，保護(hù)裝置就會啟動，而其動作時限的長短與短路電流的大小無關(guān)。所以把具有這種時限特性的過電流保護(hù)稱為定時限過電流保護(hù)。

3.2電流速斷保護(hù)

實(shí)施電流速斷保護(hù)的主要目的是為了保證動作具有選擇性。在工程中，為了確保保護(hù)裝置的動作時限盡量長，設(shè)定的前一級保護(hù)的動作時限比后一級長一個時限階段扯，從而會造成短路電流很大，因此危害就會很大。此時就要進(jìn)行電流速斷保護(hù)，因?yàn)槲覀兂Ｒ姷睦^電器電流保護(hù)裝置的動作時限不會多于1s，而這種設(shè)置的動作時限一般都不會少于1s。對于淺井作業(yè)供電方式來研究電流速斷保護(hù)的應(yīng)用。第一種應(yīng)用為淺井所使用的電壓為低壓，設(shè)備也都為低壓設(shè)備，通過變壓器變?yōu)榈蛪核腿刖?，再由井底?nèi)配電所送給各個設(shè)備。第二種是無高壓作業(yè)情況，所供負(fù)荷較小，可使用地面的變電站變配電供采區(qū)負(fù)荷不大且無高壓用電設(shè)備時，由地面變電站將降為380V或660V后，再由采區(qū)配電所送給各個設(shè)備使用。第三種應(yīng)用為高壓作業(yè)情況，所供負(fù)荷較大，利用高壓電纜經(jīng)鉆孔送電，但所送的電為高壓電，必須經(jīng)過采區(qū)變電所降壓后方可使用。

4、煤礦供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置類別及特征

4.1煤礦供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置類別

煤礦供電系統(tǒng)中會應(yīng)用許多保護(hù)設(shè)施，他們功能各不相同，但究其組成原理和構(gòu)成部件來說，無外乎是三種部件組成，測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件。測量元件識別并存儲和保護(hù)電氣參數(shù)，在存儲和保護(hù)過程中完成參數(shù)的變換，之后傳遞給邏輯元件；邏輯元件將參數(shù)與給定值分析比較給出邏輯判斷，如果參數(shù)不符合邏輯，發(fā)出指令給執(zhí)行元件；執(zhí)行元件接受指令并發(fā)出命令，斷路器自動跳閘，最終完成繼電保護(hù)。下面根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)發(fā)揮的作用和參數(shù)不同，對繼電器進(jìn)行了詳細(xì)劃分。

由反應(yīng)物理量不同，將繼電器劃分為電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器

方向繼電器、阻抗繼電器五類。原理不同，所分類型有所差別，通常情況下經(jīng)常分為：晶體管型繼電器、電磁型繼電器、整流型繼電器、感應(yīng)型繼電器。

由元件之間連接方式不同，將繼電器分為一次作用式繼電器和二次作用式繼電器。一次作用式繼電器是指元件與主回路直接連接，不需要其他元件輔助連接的繼電器；二次作用式是指元件與主回路要通過互感器才能連接。

由跳閘方式不同將繼電器分為直接動作式繼電器和間接作用式繼電器。直接動作式繼電器是指：執(zhí)行元件的電磁機(jī)構(gòu)在動作發(fā)生時直接作用使開關(guān)跳閘；必須通過跳閘線圈才能使開關(guān)跳閘的稱為間接作用式繼電器。

4.2煤礦供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置特征

（1）電磁型繼電器特征：結(jié)構(gòu)簡單、可靠性能優(yōu)良、用途廣泛、可適用多種場合；工作原理是磁力矩＞可動系統(tǒng)摩擦力矩+彈簧反作用力矩。目前市場上已經(jīng)生產(chǎn)出的成品類型有：極化式的電磁型繼電器、螺管式電磁型繼電器、干簧式電磁型繼電器、拍合式電磁型繼電器、轉(zhuǎn)動無片式電磁型繼電器等等。

（2）感應(yīng)型繼電器的特征：動作反應(yīng)靈敏、具有反時限性質(zhì)。工作原理是利用可動鋁盤（也可以是鋁杯）以及固定電磁鐵動作。

（3）整流型繼電器特征：反時限性質(zhì)、具有感應(yīng)繼電器的特性，利用單結(jié)晶體管完成動作，反應(yīng)迅速。

（4）晶體管型繼電器特征：敏捷、反應(yīng)更快、可靠性好、體積小、節(jié)能、噪聲小、動作速度快，可以與其他元件組合成復(fù)雜程度高的繼電器。此繼電器發(fā)展迅猛，很有可能會成為未來繼電器行業(yè)的主導(dǎo)。

5、結(jié)語

綜上所述，在煤礦供電系統(tǒng)的設(shè)計及其應(yīng)用過程中，為了確保工作人員以及工作現(xiàn)場的人身安全和財產(chǎn)安全，必須安裝有繼電保護(hù)裝置，防止供電系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象，造成不必要的損失。在今后的研究工作中，應(yīng)該重點(diǎn)對煤礦系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的安裝位置及繼電保護(hù)裝置本身安全性能進(jìn)行研究，并且探索研究創(chuàng)新的繼電保護(hù)裝置，使得繼電保護(hù)裝置在煤礦供電系統(tǒng)中發(fā)揮到應(yīng)有的作用，確保煤礦供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

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篇5

摘 要:文章系統(tǒng)分析了“工頻變化量”技術(shù)的理論基礎(chǔ)和在各種保護(hù)裝置中的實(shí)際應(yīng)用，并總結(jié)了這些保護(hù)裝置的獨(dú)特優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞:工頻變化量;原理;微機(jī)保護(hù)

Abstract: The paper systematically analyzed theory basis of DPFC technology and its application in all kinds of protection devices， and then summed up the unique advantages of these devices.

Key words: deviation of power frequency component; principle; microcomputer protection

在我國電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，南瑞繼保公司無疑是占盡技術(shù)優(yōu)勢和市場優(yōu)勢的領(lǐng)頭羊。之所以能夠取得這樣輝煌的成就，是與南瑞繼保公司董事長、中國工程院院士沈國榮先生和他創(chuàng)立的“工頻變化量”理論緊密聯(lián)系在一起的?；谶@種原理的保護(hù)裝置在安全性、快速性、靈敏性和選擇性等各方面都有很大的提高，但是在傳統(tǒng)的教科書中并沒有具體的理論講述，廠家的說明書也很不詳細(xì)。下面將從原理和實(shí)際應(yīng)用方面進(jìn)行具體地分析。

1 工頻變化量Deviation of Power Frequency Component (DPFC)原理分析

工頻變化量的理論基礎(chǔ)為疊加原理，即電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，經(jīng)過渡電阻短路，可認(rèn)為是過渡電阻下面的一點(diǎn)金屬性短路，即該點(diǎn)對系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓為零，可認(rèn)為該點(diǎn)與中性點(diǎn)之間串聯(lián)2個大小相等、相位相反的電壓源，依然保持該點(diǎn)與中性點(diǎn)間電壓為零，見圖1。

“疊加”有2個含義:①短路后任一點(diǎn)的電壓，如保護(hù)安裝處M母線的電壓(即M點(diǎn)到中性點(diǎn)電壓，是我們關(guān)心的，箭頭向上表示電位為升，M母線為正，中性點(diǎn)為負(fù)，)，等于2個圖中相應(yīng)點(diǎn)的電壓之和(二種狀態(tài))。②短路后某個支路的電流，如流過保護(hù)的電流，等于2圖中相應(yīng)支路的電流之和。從重疊原理本身來說，對UF沒有要求，可以任意取值，但在保護(hù)裝置里UF取短路點(diǎn)短路以前的電壓，Es、ER為電源電勢，在短路前后不變，因此，圖1稱為正常負(fù)荷狀態(tài)，圖2稱短路附加狀態(tài)，目的就是湊出這二種狀態(tài)。

與常規(guī)的穩(wěn)態(tài)量保護(hù)裝置不同，基于工頻變化量原理的保護(hù)裝置只是“考慮”短路附加狀態(tài)的各種電氣量，而不考慮正常負(fù)荷狀態(tài)的各種電氣量。在附加狀態(tài)中，只有短路點(diǎn)有一個電壓源，電氣量全部為變化量用符號表示。微機(jī)保護(hù)中正在采樣的U、I減去“歷史”上采樣出來的U、I，即為加在繼電器上的U、I。Zs為保護(hù)背后電源的等值阻抗，ZR為保護(hù)正方向的所有阻抗，S為保護(hù)背后中性點(diǎn)，由下圖4、圖5可得出2個基本關(guān)系式:

2 變壓器的工頻變化量比率差動保護(hù)

變壓器有70%左右的故障是匝間短路，為了提高小匝間短路時差動保護(hù)的靈敏度，常規(guī)的比率制動特性差動保護(hù)中的起動電流往往整定得較小，例如整定成0.3~0.5倍的額定電流，而且初始部份沒有制動特性，見下圖6。

但運(yùn)行實(shí)踐證明這樣的差動保護(hù)往往在區(qū)外短路或短路切除的恢復(fù)過程中由于各側(cè)電流互感器暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)特性不一致或者2次回路時間常數(shù)的差異或者電流互感器飽和造成保護(hù)誤動。南瑞繼保公司RCS978系列保護(hù)裝置在傳統(tǒng)的差動保護(hù)基礎(chǔ)上另外又增加了工頻變化量差動繼電器，提高了變壓器小匝數(shù)的匝間短路時的靈敏度，由于制動系數(shù)取得較高，在發(fā)生區(qū)外各種故障、功率倒方向、區(qū)外故障中出現(xiàn)TA飽和與TA暫態(tài)特性不一致等狀態(tài)下也不會誤動作。使得保護(hù)的安全性與靈敏度同時得到了兼顧。

工頻變化量比率差動保護(hù)的動作方程為:

理論上，工頻變化量比率差動制動系數(shù)可取較高的數(shù)值，這樣有利于防止區(qū)外故障時電流互感器飽和等因素所造成的差動保護(hù)誤動。

變壓器工頻變化量比率差動繼電器的動作特性見圖7所示，陰影部分為動作區(qū)。

工頻變化量比率差動繼電器的特點(diǎn):

(1)負(fù)荷電流對它沒有影響。對于穩(wěn)態(tài)量的比率差動繼電器，負(fù)荷電流是一個制動量，會影響內(nèi)部短路的靈敏度。隨著內(nèi)部故障嚴(yán)重程度的增大，其靈敏度會下降。

(2)受過渡電阻影響小。

(3)由于上述原因工頻變化量比率差動繼電器比較靈敏。提高了小匝數(shù)的匝間短路時的靈敏度。由于制動系數(shù)取得較高，在發(fā)生區(qū)外各種故障、功率倒方向、區(qū)外故障中出現(xiàn)TA飽和與TA暫態(tài)特性不一致等狀態(tài)下也不會誤動作。使得保護(hù)的安全性與靈敏度同時得到了兼顧。

圖8為變壓器發(fā)生小匝間短路時的實(shí)際波形圖，可以看出，當(dāng)變壓器C相發(fā)生1.5%的匝間短路故障時，常規(guī)差動保護(hù)(圖中直線2)不會動作，而工頻變化量差動保護(hù)(圖中曲線1)要靈敏得多，會正確動作。

(4)不必輸入定值。從工頻變化量的比率差動保護(hù)的動作方程式中可以看出，工頻變化量比率差動保護(hù)中不必輸入定值，其固定門檻與浮動門檻由其他公式得出，是公司的專利技術(shù)，在此不作討論。

3 超高壓輸電線路保護(hù)中的工頻變化量差動繼電器和阻抗繼電器

3.1 輸電線路電流縱差保護(hù)的主要問題

當(dāng)重負(fù)荷情況下線路內(nèi)部經(jīng)高電阻接地短路時，常規(guī)保護(hù)的靈敏度可能不夠。由于負(fù)荷電流是穿越性的電流，它只產(chǎn)生制動電流而不產(chǎn)生動作電流，而此時經(jīng)高電阻短路，短路電流小而制動電流大，因此保護(hù)裝置的靈敏度會下降。采用工頻變化量比率差動繼電器可以有效地解決輸電線路的這個老大難問題。

工頻變化量分相差動繼電器的構(gòu)成:

工頻變化量分相差動繼電器的動作特性見下圖9。

工頻變化量差動繼電器的特點(diǎn):①不受負(fù)荷電流的影響。因此負(fù)荷電流不會產(chǎn)生制動電流;②受過渡電阻的影響也較小;③在單側(cè)電源線路上發(fā)生短路，只要短路前有負(fù)荷電流，短路后無電源側(cè)的工頻變化量電流也會形成動作電流;

由于上述原因該繼電器很靈敏。提高了重負(fù)荷線路上發(fā)生經(jīng)高電阻短路時的靈敏度。

3.2 工頻變化量阻抗繼電器的構(gòu)成:

用于構(gòu)成快速的距離Ⅰ段

其動作方程為:

工頻變化量阻抗繼電器的特點(diǎn):①保護(hù)過渡電阻的能力很強(qiáng)，該能力有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力。②由于?駐?磚∑與?駐?磚相位相同，所以過渡電阻附加阻抗是純阻性的。因此區(qū)外短路不會超越。③正向出口短路沒有死區(qū)。④正向出口短路動作速度很快。保護(hù)背后運(yùn)行方式越大，本線路越長，動作速度越快。⑤系統(tǒng)振蕩時不會誤動，不必經(jīng)振蕩閉鎖控制。⑥適用于串補(bǔ)線路。

南瑞繼保公司的RCS931系列保護(hù)裝置中采用工頻變化量距離繼電器自適應(yīng)能力的浮動門檻，對系統(tǒng)不平衡和干擾具有極強(qiáng)的預(yù)防能力，因而測量元件能在保證安全性的基礎(chǔ)上達(dá)到特高速，起動元件有很高的靈敏度而不會頻繁起動。由于工頻變化量距離繼電器動作速度非?？欤F(xiàn)場曾有3ms動作出口的記錄，因而工頻變化量距離I段與縱聯(lián)電流差保護(hù)一起構(gòu)成線路的主保護(hù)。

4 結(jié)論

工頻變化量保護(hù)原理先進(jìn)、構(gòu)成簡單，便于在微機(jī)保護(hù)中實(shí)現(xiàn)，而且不受負(fù)荷電流、非全相運(yùn)行等方式影響，抗干擾性能非常突出、自適應(yīng)能力極強(qiáng)，最突出的特點(diǎn)是動作靈敏可靠而速度非?？?，在繼電保護(hù)領(lǐng)域具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，是我國繼電保護(hù)工作者智慧的結(jié)晶，體現(xiàn)了我國繼電保護(hù)的獨(dú)特風(fēng)格和先進(jìn)的技術(shù)水平。

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【關(guān)鍵詞】斷路器；合閘回路；分閘回路；防跳回路

1 斷路器的典型控制回路控制原理

本文以南瑞公司RCS-941A的斷路器控制回路為例，說明斷路器控制回路的基本原理和使用該回路對斷路器進(jìn)行各種操作的方式，RCS-941A斷路器的控制回路如圖1。

圖1 高壓斷路器控制回路展開圖

TWJ1～TW3-跳閘位置繼電器；HBJ-合閘保持繼電器；TBJV-防跳閉鎖繼電器；S1～S3-短接端子；HJ-重合閘繼電器；1LP2-重合閘出口壓板；HYJ1、HYJ2-合閘壓力繼電器；KKJ-雙位置繼電器；TYJ1、TYJ2-跳閘壓力繼電器；TJ-保護(hù)跳閘繼電器；1LP1-保護(hù)跳閘出口壓板；TBJ-跳閘保持繼電器；HC-合閘線圈；TQ-跳閘線圈；QF1、QF2-斷路器的輔助接點(diǎn)

1.1 合閘操作

斷路器的合閘操作分為手動合閘和自動合閘兩種，以手動合閘為例，分析斷路器的合閘操作過程。合閘操作前斷路器處于分閘狀態(tài)，此時斷路器的輔助觸點(diǎn)QF1在閉合狀態(tài)。就地手動合閘操作時，按下斷路器操作箱上的“合閘”按鈕，這時端子“1D40”與正電源導(dǎo)通，電路（+）-1D40-D3-HYJ1-TBJV-HBJ-QF1-HC-（-）接通。此時HBJ線圈勵磁，HBJ的接點(diǎn)接通，HBJ繼電器自保持，回路（+）-HBJ接點(diǎn)-TBJV-HBJ線圈-QF1-HC-（-）接通，該回路在斷路器完成合閘前自保持。斷路器合閘后斷路器的輔助觸點(diǎn)QF1斷開，QF2閉合。QF1斷開切斷了合閘回路的電源，避免合閘線圈HC長期通電和燒毀。QF2閉合，使電路（+）-HWJ1-HWJ2-R11、12-QF2-TQ-（-）接通，合位繼電器HWJ1、HWJ2勵磁，發(fā)合閘信號。

如果線路重合閘投入，線路發(fā)生故障斷路器跳開后，保護(hù)裝置控制重合閘動作，重合閘繼電器HJ接點(diǎn)閉合，電路（+）-HJ接點(diǎn)-1LP2-TBJV-HBJ-QF1-HC-（-）接通，使合閘保持繼電器線圈勵磁，之后的動作跟手動合閘一樣。

1.2 分閘操作

斷路器的跳閘操作分為手動跳閘和自動跳閘兩種，就地“手動分閘”操作，按下斷路器操作箱上的“分閘”按鈕，端子1D35與正電源導(dǎo)通，此時電路（+）-1D35-D1-TYJ1（TYJ2）-TBJ-QF2-TQ-（-）接通，跳閘保持繼電器TBJ勵磁，TBJ接點(diǎn)接通，電路（+）-TBJ接點(diǎn)-TBJ線圈-QF2-TQ-（-）接通。TBJ自保持，使斷路器的跳閘線圈勵磁，斷路器跳閘后，TQ斷開，切斷跳閘回路，同時HC勵磁，使電路（+）-TWJ1-TWJ2-TWJ3-R9，R10-QF1-HC-（-）接通，TWJ線圈勵磁，發(fā)斷路器分閘信號。若線路在運(yùn)行時發(fā)生故障，保護(hù)裝置使保護(hù)跳閘繼電器的接點(diǎn)TJ閉合，電路（+）-TJ接點(diǎn)-1LP1-TYJ1（TYJ2）-TBJ-QF2-TQ-（-）接通，TBJ線圈自保持，之后的動作跟手動分閘一樣，將斷路器跳閘。

1.3 防跳閉鎖功能的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)斷路器在分閘位置需要合閘時，按下“合閘”按鈕，此時斷路器合閘，但由于線路有故障，繼電保護(hù)使TJ接點(diǎn)閉合，跳閘回路接通，此時TBJ線圈勵磁，TBJ與TBJV節(jié)點(diǎn)并聯(lián)的接點(diǎn)閉合，由于合閘信號沒有接觸，回路（+）-1D40-TBJV-TBJ-R7，R8-（-）接通，TBJV線圈勵磁，使TBJV常開觸點(diǎn)閉合，TBJV常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合的作用是使線圈TBJV自保持，斷路器跳開后，QF2斷開，TBJ回路斷開，TBJ觸點(diǎn)斷開，由于TBJV通過其常開觸點(diǎn)閉合，斷路器跳開后，若合閘信號任為解除，回路（+）-1D40-TBJV線圈-TBJV觸點(diǎn)-R7，R8-（-）回路仍然保持接通。TBJV常閉觸點(diǎn)斷開斷開了合閘回路，使斷路器不能合閘，實(shí)現(xiàn)了防“跳躍”閉鎖功能。

1.4 控制回路的監(jiān)視

控制回路的監(jiān)視是由跳閘位置繼電器TWJ和合閘位置繼電器HWJ實(shí)現(xiàn)的。HWJ接于跳閘回路，該回路在開關(guān)跳閘線圈之前串有斷路器常開輔助觸點(diǎn)。當(dāng)開關(guān)在合位時，其常開輔助觸點(diǎn)閉合，HWJ線圈帶電，HWJ=1表明開關(guān)合位。TWJ在合閘回路中，該回路在開關(guān)合閘線圈之前串有斷路器常閉輔助觸點(diǎn)。當(dāng)開關(guān)在分位時，其常閉輔助觸點(diǎn)閉合，TWJ線圈帶電，TWJ=1表明開關(guān)分位。合位繼電器是用來監(jiān)視跳閘回路完好性的，而跳位繼電器是用來監(jiān)視合閘回路完好性的。正常狀態(tài)下，TWJ和HWJ中僅有一組勵磁，若TWJ和HWJ都不勵磁，則說明控制回路電源出現(xiàn)了故障。

2 斷路器的典型控制回路中各主要元件的作用

2.1 TWJ/HWJ位置繼電器

TWJ/HWJ位置繼電器的不僅能用來提供開關(guān)位置指示，還可以用來監(jiān)視控制回路是否斷線和控制電源是否完好。

開關(guān)在分位時，電路（+）-TWJ1-TWJ2-TWJ3-R9，R10-QF1-HC-（-）接通，TWJ線圈勵磁，發(fā)斷路器分閘信號。此時雖然合閘線圈HC帶電，但由于TWJ為電壓線圈，線圈本身電阻大，再加上回路中串入的電阻，整體電阻為20～40kΩ，而合閘線圈為電流線圈，阻值很小，雖然整個合閘回路是導(dǎo)通的，但因?yàn)榭刂苹芈冯妷捍蟛糠旨釉赥WJ上，TWJ部分電阻很大，電流很小，不足以使合閘線圈動作。TWJ線圈上串聯(lián)的電阻，也是為了防止TWJ線圈擊穿短路，導(dǎo)致合閘線圈誤動。當(dāng)手動或遙控合閘時，合閘回路接通相當(dāng)于直接將TWJ短接，電壓直接加在合閘線圈上，使線圈動作，HWJ回路同此基本一致。

2.2 KKJ雙位置繼電器

KKJ繼電器是一個雙圈保持的雙位置繼電器。該繼電器有一個動作線圈和一個復(fù)歸線圈。動作線圈勵磁時，接點(diǎn)閉合，失電后接點(diǎn)也會維持在閉合狀態(tài)，直至復(fù)歸線圈上加上一個動作電壓，接點(diǎn)才返回，返回后線圈失電，接點(diǎn)也會維持在打開狀態(tài)。手動/遙控合閘的同時控制回路啟動KKJ的動作線圈，手動/遙控分閘時啟動KKJ的復(fù)歸線圈，而保護(hù)跳閘時是不啟動復(fù)歸線圈的。將TWJ的常開接點(diǎn)與KKJ的常開接點(diǎn)串聯(lián)，利用KKJ保護(hù)跳閘時不啟動復(fù)歸線圈，KKJ狀態(tài)與斷路器狀態(tài)不對應(yīng)來實(shí)現(xiàn)原合后位置接點(diǎn)的功能。

2.3 合閘保持繼電器HBJ和跳閘保持繼電器TBJ

要保證斷路器合閘成功，必須保證使合閘回路中的電流持續(xù)一定的時間以啟動合閘線圈。遙控合閘時，合閘脈沖持續(xù)時間比較短，若合閘脈沖在合閘線圈啟動之前消失，則合閘操作就會失敗，所以就在合閘回路中加入了合閘保持繼電器HBJ，依靠HBJ的自保持回路，保證在斷路器合閘操作完成之前，斷路器的合閘回路一直保持導(dǎo)通狀態(tài)，確保斷路器能夠完成合閘操作。跳閘保持繼電器TBJ在跳閘時自保持作用與HBJ在合閘時所起的作用一樣，同時TBJ在合閘于預(yù)伏性故障時還能啟動TBJV線圈，從而啟動防跳功能。

2.4 合閘壓力鎖繼電器HYJ和跳閘壓力繼電器TYJ

當(dāng)壓力低時，斷路器不能切斷電弧，如果此時對斷路器進(jìn)行操作就會引起事故。壓力繼電器的作用是在壓力低時，斷開跳＼合閘回路，禁止對斷路器的操作，防止事故的發(fā)生。

2.5 TJ保護(hù)跳閘接點(diǎn)和HJ重合閘接點(diǎn)

TJ是當(dāng)線路出現(xiàn)故障時，由繼電保護(hù)裝置控制的保護(hù)跳閘接點(diǎn)，HJ是當(dāng)線路跳閘后，若線路重合閘功能投入，進(jìn)行重合閘的接點(diǎn)。當(dāng)線路出現(xiàn)故障時，TJ接點(diǎn)導(dǎo)通，跳閘回路接通，重合閘時，HJ所在回路接通，斷路器合閘。

3 總結(jié)

本文以RCS-941A操作回路為例介紹了斷路器的合閘回路、跳閘回路、“防跳”回路以及斷路器位置監(jiān)視回路的實(shí)現(xiàn)原理以及回路中主要繼電器的功能。該回路利用TWJ、HWJ指示斷路器的跳合閘狀態(tài)并能監(jiān)視控制回路和跳合閘回路的完好性；TBJ和TBJV配合完成斷路器的防跳功能，在合閘于預(yù)伏性故障的線路上時能自動斷開合閘回路，防止斷路器“跳躍”，同時該回路中的TYJ和HYJ在壓力低時，對操作回路進(jìn)行閉鎖。

【參考文獻(xiàn)】

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[關(guān)鍵詞]發(fā)電機(jī)；失磁保護(hù)；誤動作；分析；處理

中圖分類號：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）14-0340-01

1 失磁保護(hù)動作原理及接線

阻抗元件用于檢出失磁故障；母線低電壓閉鎖（起動）元件用于防止保護(hù)裝置在其它異常運(yùn)行方式下誤動作，保障系統(tǒng)安全。阻抗元件SCJ采用下拋圓特性阻抗繼電器，其定值可按靜穩(wěn)邊界或異步邊界整定，失磁繼電器（SCJ）的型號為BZ-9型失磁阻抗繼電器，靈敏角為270°，穩(wěn)定極限角為60～90°，延時跳閘1～2秒。母線低電壓元件1YJ采用發(fā)電機(jī)母線低電壓（實(shí)際接線采用#1主變低壓側(cè)電壓，反映系統(tǒng)高壓側(cè)母線三相同時低電壓）作閉鎖條件，其動作電壓值，按穩(wěn)定運(yùn)行條件決定的臨界電壓整定，（這時低電壓的動作值應(yīng)按發(fā)電機(jī)低勵磁時的低電壓靈敏度來整定）。三相低電壓繼電器（1YJ）型號為BY-25，上述繼電器皆由許繼生產(chǎn)。保護(hù)跳閘回路如圖1。從中可以看出失磁繼電器SCJ接點(diǎn)是與三相低電壓繼電器1YJ接點(diǎn)串聯(lián)經(jīng)時間繼電器SJ延時后跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)的。即三相低電壓繼電器1YJ起閉鎖作用，以防失磁保護(hù)誤動作。

2 失磁保護(hù)誤動歷史記錄及其處理過程：

1#發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)從投運(yùn)以來幾次發(fā)生誤動作，其具體情況如下：

（1）3月11號，#1機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行中，有功32MW，無功23MW。在13：30左右，“失磁保護(hù)”，“過電壓保護(hù)”動作跳機(jī)，當(dāng)時認(rèn)為是誤動作，立即起機(jī)后運(yùn)行正常。

（2）5月8日A廠四臺機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行中，在16：30左右，1#機(jī)出現(xiàn)“母線低電壓，不能同期”報警，系統(tǒng)電壓信號大幅波動一下，運(yùn)行人員檢查系統(tǒng)電壓正常，通過電氣檢修人員到現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)異常。17：37分左右，1#機(jī)“失磁保護(hù)”動作，失磁繼電器SCJ報警燈XD1，跳閘燈XD2燈亮，發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷解列，機(jī)組轉(zhuǎn)輕油維持全速空載。檢修人員現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)1#主變低壓側(cè)PT二次回路在控制盤上A相保險熔斷，隨即更換，測量電壓正常后，1#機(jī)于17：59分重新并網(wǎng)，并網(wǎng)時又出現(xiàn)了一次系統(tǒng)電壓信號的大幅波動。20：311#機(jī)再次因失磁保護(hù)動作使發(fā)電機(jī)解列，機(jī)組轉(zhuǎn)輕油全速空載，檢修人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)1#主變低壓側(cè)PT二次繞組在控制盤上B相保險接觸不好，對其更換后于20：54重新并網(wǎng)。并網(wǎng)時再次出現(xiàn)了系統(tǒng)電壓信號的大幅波動。21：551#機(jī)再次出現(xiàn)失磁保護(hù)動作，發(fā)電機(jī)解列，燃機(jī)轉(zhuǎn)輕油全速空載，檢修人員隨即趕到現(xiàn)場檢查PT二次三個保險是好的；但A相電壓偏低，于是拉出了PT高壓柜，檢查高壓保險完好。繼續(xù)檢查PT二次回次插頭，發(fā)現(xiàn)有2個彈片松脫，不能自動回彈，使用螺絲刀把所有彈片都撥到正常位，又用清洗濟(jì)擦洗幾遍，重新插好插頭，測量空氣開關(guān)兩側(cè)電壓正常，保護(hù)盤PT電壓正常，隨后重新開機(jī)并網(wǎng)正常運(yùn)行。初步分析認(rèn)為：1#機(jī)PT柜二次插頭年限長，觸點(diǎn)彈片松脫，觸頭似接非接，造成電壓波動，回路沖擊，將保險熔斷，乃至發(fā)展到觸頭干脆完全脫開，電壓消失，導(dǎo)致失磁保護(hù)動作，跳開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)。

（3）9月15日#1機(jī)組在滿負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行中，8：051#發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動作跳開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，檢修人員立即趕到現(xiàn)場檢查，認(rèn)真記錄下保護(hù)動作情況和跳機(jī)前后發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子回路電壓、電流情況和功率變化情況，認(rèn)為跳機(jī)前后發(fā)電機(jī)功率、電壓、電流及振動皆正常；勵磁系統(tǒng)也無任何異常，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳開后，發(fā)電機(jī)電壓三相平衡指示正常，特別是三相低電壓繼電器未動作，初步分析是誤動作，于是解除該保護(hù)重新啟動并網(wǎng)后運(yùn)行正常。

3 故障分析判斷及處理

根據(jù)以上多次誤動作情況，初步分析認(rèn)為有下列原因?qū)е律鲜鼋Y(jié)果：

（1）失磁繼電器SCJ報警與跳閘回路有可能接錯線了，使得三相低電壓繼電器1YJ不起閉鎖作用。（2）PT二次回路插頭接觸不良。（3）失磁繼電器SCJ有瞬時性故障。電氣檢查人員晚上停機(jī)后按以上分析進(jìn)行校驗(yàn)立即對該保護(hù)進(jìn)行了校驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)任何問題。經(jīng)過大家討論認(rèn)為只校驗(yàn)失磁繼電器定值是不充分的，應(yīng)對整個失磁保護(hù)回路進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)三相低電壓繼電器1YJ接點(diǎn)并未與失磁繼電器SCJ跳閘接點(diǎn)相串聯(lián)，根本就沒有接入，這樣當(dāng)失磁繼電器SCJ由于各種各樣的原因誤動作時，由于沒有三相低電壓繼電器1YJ的閉鎖，就會發(fā)生誤動作。可以這樣說，電廠發(fā)生的這些次失磁保護(hù)滿負(fù)荷動作跳閘的事故，如果串聯(lián)了三相低電壓繼電器1YJ的接點(diǎn)后就都可以避免---原因是不論任何原因當(dāng)一相失去電壓后，三相低電壓繼電器1YJ是不會動作的，從而可以有效地避免了整個失磁保護(hù)的誤動作。按照以上分析試驗(yàn)，對失磁保護(hù)接線重新進(jìn)行了布線，把失磁繼電器SCJ跳閘接點(diǎn)與三相低電壓繼電器1YJ接點(diǎn)串聯(lián)后出口，加入電壓電流使失磁繼電器SCJ動作，同時人為模擬電壓回路二次保險A相失電（拔出A相保險）三相低電壓繼電器1YJ不動作，失磁保護(hù)未出口，說明三相低電壓繼電器1YJ起到了閉鎖作用。整套失磁保護(hù)投入運(yùn)行后正常。

4 改進(jìn)措施及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

（1）引起故障擴(kuò)大化的原因是三相低電壓繼電器1YJ接入未串入跳閘回路，但引起故障的直接原因可能是失磁繼電器SCJ的瞬時性故障，為此及時更換了失磁繼電器SCJ。

（2）失磁保護(hù)動作后滅磁加路未動作，發(fā)電機(jī)電壓正常。這種接線方式不妥，有可能在l電機(jī)解列時過電壓，損壞發(fā)電機(jī)，為此應(yīng)在下次大修時，把失磁保護(hù)動作聯(lián)跳滅磁回路加入（電廠其余幾臺發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動作后都聯(lián)動滅磁）。

（3）完善繼電保護(hù)傳動試驗(yàn)方法。盡管失磁繼電器SCJ和三相低電壓繼電器1YJ等各個繼電器完好，定值準(zhǔn)確，但在傳動校驗(yàn)該保護(hù)時，斷開了系統(tǒng)電壓，直接在失磁繼電器SCJ端子排上加電壓電流，而三相低電壓繼電器1YJ未加壓起到閉鎖作用，整套保護(hù)能夠正常動作出口，誤認(rèn)為接線回路完好正確，導(dǎo)致這一隱患持續(xù)十余年而未被發(fā)現(xiàn)。正確的方法是在端子排上斷開外部CT，PT線，直接在端子上加電壓電流，跳閘壓板分別對應(yīng)投入，再進(jìn)行傳動試驗(yàn)。這一發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)屢次誤動作既是當(dāng)初安裝人員疏漏，也是相關(guān)檢測方法不當(dāng)，特別是當(dāng)發(fā)現(xiàn)有可能誤動作的一個原因后，就充滿下結(jié)論認(rèn)為就是根本原因，從而未能深入查找根本原因所致。作為發(fā)電機(jī)重要的保護(hù)之一，我們在今后工作中應(yīng)當(dāng)認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，完善工作方法，努力加以避免。

篇8

【關(guān)鍵詞】RC電路；時間繼電器；電動轉(zhuǎn)轍機(jī)；擠岔報警

1.現(xiàn)狀分析

現(xiàn)代鐵路用道岔電動轉(zhuǎn)轍設(shè)備都有擠岔報警裝置，當(dāng)?shù)啦頂D住東西不能轉(zhuǎn)動到位時，在控制臺處通過響鈴或語音報警通知操作人員道岔現(xiàn)在擠岔、需要及時處理。而在操作人員沒有處理的情況下，電動轉(zhuǎn)轍機(jī)一直處于摩擦轉(zhuǎn)動狀態(tài)，此狀態(tài)直接影響電機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重的話會直接燒毀電機(jī)。鑒于此種情況，本研究課題的目的就是轉(zhuǎn)轍機(jī)的保護(hù)裝置，可以通過設(shè)備來保護(hù)電動轉(zhuǎn)轍機(jī)。

為保護(hù)電動轉(zhuǎn)轍機(jī)不被燒毀只需要把動作電切斷就可以實(shí)現(xiàn)，如何在擠岔的情況下切斷動作電就是需要研討的方向。

2.解決思路

以微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為例：擠岔報警是通過系統(tǒng)記錄某組道岔失去表示后，一定時間內(nèi)（單動單機(jī)牽引10秒左右）道岔仍沒有表示則報擠岔報警。該電路系統(tǒng)可通過增加一個接口，由系統(tǒng)提供一個開關(guān)量控制繼電器，進(jìn)而控制電動轉(zhuǎn)轍機(jī)的動作電源。所以不同的系統(tǒng)有不同的實(shí)現(xiàn)方式，在這里我們探討一種簡單通用的方式，能夠適用于所有的電動轉(zhuǎn)轍機(jī)。

3.具體方案及原理分析

3.1 RC電路原理

RC電路是由電阻R、電容C、電動勢E與開關(guān)K彼此相互串聯(lián)構(gòu)成的有源閉合回路，當(dāng)開關(guān)K合上后，一段時間內(nèi)，電路中有電流I通過，電動勢E通過電阻R向電容C充電，電容器上的電壓Uc逐漸升高，因R、C、E是常量，而Uc、I是變量，故根據(jù)回路電壓定律，可得：

E=I*R+Uc （1）

因?yàn)閠時間內(nèi)，電路中任意橫截面上的平均電流等于電量的變化量，即I=dQ/dt，也就是說電流I是電容C上的電荷Q對時間t的導(dǎo)數(shù)。另根據(jù)電容器的定義，Q=CUc，因此：

I=dQ/dt=d（CUc）/dt=CdUc/dt （2）

用（2）式代入（1）式得：

E=RCdUc/dt+Uc （3）

將方程（3）進(jìn)行分離變量得：

dUc/（E-Uc）=dt/RC，兩邊積分：

（4）

對于（3）式一個含有未知函數(shù)Uc（t）的微分方程，其初始條件，開關(guān)K剛合上的瞬間時t=0，這時電容器上的電壓變化量Uc為零，即：

（Uc/t=0）=0 （5）

其中a是任意常數(shù)，把初始條件（4）式代入（5）式得a=-LnE，把a(bǔ)的值代入（5）式得-Ln（E-Uc）=1/RC.t-LnE，整理可得；

LnE-Ln（E-Uc）=（1/RC）*t （6）

即：

t=RC*Ln[E/（E-Uc）] （7）

對（7）式去對數(shù)，變?yōu)镋/（E-Uc）=et/rc，最后得到Uc=E（1-1/et/rc）?？梢?，電容器兩端電壓的變化與時間的指示函數(shù)e-t/RC有關(guān)，電容器充電速度與R和C的大小有關(guān)，即C越大，充至同樣電壓所需的電荷越多，Uc上升的也就越慢，R越大，充電電流就越小，Uc上升也就越慢。

3.2 方案設(shè)計

繼電器是電子電路中常用的一種元件，一般由晶體管、繼電器等元器件組成的電子開關(guān)驅(qū)動電路中，往往還要加上一些附加電路以改變繼電器的工作特性或起保護(hù)作用。繼電器的附加電路主要有如下三種形式：

（1）繼電器串聯(lián)RC電路：電路形式如圖1所示，這種形式主要應(yīng)用于繼電器的額定工作電壓低于電源電壓的電路中。當(dāng)電路閉合時，繼電器線圈由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生電動勢阻礙線圈中電流的增大，從而延長了吸合時間，串聯(lián)上RC電路后則可以縮短吸合時間。原理是電路閉合的瞬間，電容C兩端電壓不能突變可視為短路，這樣就將比繼電器線圈額定工作電壓高的電源電壓加到線圈上，從而加快了線圈中電流增大的速度，使繼電器迅速吸合。電源穩(wěn)定之后電容C不起作用，電阻R起限流作用。

（2）繼電器并聯(lián)RC電路：電路形式見圖2所示，電路閉合后，當(dāng)電流穩(wěn)定時RC電路不起作用，斷開電路時，繼電器線圈由于自感而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，經(jīng)RC電路放電，使線圈中電流衰減放慢，從而延長了繼電器銜鐵釋放時間，起到延時作用。

（3）繼電器并聯(lián)二極管電路：電路形式見圖3所示，主要是為了保護(hù)晶體管等驅(qū)動元器件。當(dāng)圖中晶體管VT由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，流經(jīng)繼電器線圈的電流將迅速減小，這時線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢與電源電壓疊加后加在VT的c、e兩極間，會使晶體管擊穿，并聯(lián)上二極管后，即可將線圈的自感電動勢鉗位于二極管的正向?qū)妷?，此值硅管約0.7V，鍺管約0.2V，從而避免擊穿晶體管等驅(qū)動元器件。并聯(lián)二極管時一定要注意二極管的極性不可接反，否則容易損壞晶體管等驅(qū)動元器件。選用第二種方案即可實(shí)現(xiàn)該功能，相應(yīng)電路如下：

原理分析：圖4為時間繼電器時間控制部分及時間繼電器線圈，圖5為時間繼電器控制的電動轉(zhuǎn)轍機(jī)動作回路?，F(xiàn)在狀態(tài)為常態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)動道岔時，一啟動繼電器吸起，時間繼電器失電，由RC單元電容放電保持時間繼電器吸起，延時一段時間后，時間繼電器落下，切斷電動轉(zhuǎn)轍機(jī)動作回路以起到保護(hù)作用。切斷動作回路后一啟動繼電器落下，時間繼電器通過1、2線圈吸起，RC單元進(jìn)行充電，回到初始狀態(tài)。

其原理為電路閉合后，當(dāng)電流穩(wěn)定時RC電路不起作用，斷開電路時，繼電器線圈由于自感而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，經(jīng)RC電路放電，使線圈中電流衰減放慢，從而延長了繼電器銜鐵釋放時間，起到延時作用。

而根據(jù)不同型號電動轉(zhuǎn)轍機(jī)的動作時間不同，則可以根據(jù)改變RC單元R、C與繼電器線圈的組合來調(diào)整時間繼電器失電后的落下時間。

4.結(jié)束語

篇9

【關(guān)鍵詞】斷路器，比較

眾所周知，斷路器是電力系統(tǒng)中重要的一次設(shè)備。目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家很多，其滅弧原理、操作機(jī)構(gòu)和控制回路也是多種多樣，各有特點(diǎn)，尤其是防跳回路的設(shè)計更是千差萬別。如何把控制回路和防跳回路很好地結(jié)合起來，是工程技術(shù)人員最關(guān)心的問題。本文根據(jù)多年的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)踐，對目前比較流行的防跳回路接線和原理給予介紹，并就應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行探討。

1 防跳繼電器工作原理

當(dāng)斷路器合 閘于永久性故障電路時繼電保護(hù)動作，斷路器跳閘；若此時斷路器合閘命令仍未解除，斷路器將再次合閘，這樣斷路器反復(fù)合分一合分稱為斷路器跳躍。跳躍情況的發(fā)生，可能致使斷路器爆炸，所以必須針對斷路器可能發(fā)生的合閘跳躍問題裝設(shè)防止跳躍裝置，即防跳裝置 。

斷路器的電氣防跳，主要通過在斷路器分合閘回路中設(shè)置防跳回路 ?；芈肥?由防跳繼 電器來實(shí)現(xiàn)的，防跳繼電器有兩個線圈，一個是電流啟動線圈，一個是電壓保持線圈。電流線圈串聯(lián)在跳閘回路中，以便當(dāng)繼電保護(hù)動作于跳閘時，使防跳繼電器可靠地啟動。電壓線圈的并聯(lián)在斷路器的合閘回路中，主要作用是在保護(hù)動作后可靠地切斷合閘回路，防止斷路器再次合上。

以 301斷路器為例說明防跳回路的工作原理：如下圖1中所示斷路器控制回路 中防跳繼電器一KTB的電流線圈串接在跳閘回路中；電壓線圈則通過本身的常開觸點(diǎn)（一KTBV）接入合閘回路。斷路器分閘過程中，繼電保護(hù)動作，其觸點(diǎn)TJ閉合，斷路器跳閘，并啟動防跳繼 電器電流線圈一KTBI。若合閘按鈕未復(fù)歸或其觸點(diǎn)被卡住，而防跳繼電器電流線圈的觸點(diǎn)一KTBI2已經(jīng)閉合，致使一KTBV的電壓線圈帶電，起自保持的作用。另外，電壓線圈帶 電后其觸點(diǎn)一KTBV斷開，能避免合閘線圈一YA1再次導(dǎo)通，也就防止了斷路器發(fā)生“跳躍”。

跳閘回路中設(shè)置的自保持回路也通過防跳繼電器電流線圈的觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。自保持回路的作用，是為了防止保護(hù)出口繼電器TJ的觸點(diǎn)被燒壞。因?yàn)樽詣犹l時，TJ的觸點(diǎn)可能較斷路器輔助觸點(diǎn)一S先斷開，以致被電弧燒壞。由于防跳繼電器電流線圈的觸點(diǎn)一KTBI1與它并聯(lián)，即使TJ的觸點(diǎn)先斷，也不會被燒壞，而且還有跳閘出口存在，從而實(shí)現(xiàn)了跳閘回路的自保持。

2 防跳回路的典型接線

常用防跳回路有串聯(lián)式防跳回路、并聯(lián)式防跳回路、彈簧儲能式防跳回路、跳閘線圈輔助接點(diǎn)式防跳回路等。國產(chǎn)斷路器多采用串聯(lián)式防跳回路斷路器多采用并聯(lián)式防跳回路。其中串聯(lián)式防跳回路最合理， 應(yīng)用也最廣泛， 它除具有防跳功能外， 還具有防止保護(hù)出口接點(diǎn)斷弧而燒毀的優(yōu)點(diǎn)， 這也是應(yīng)用微機(jī)保護(hù)裝置不可缺少的技術(shù)條件。其他防跳回路只具有防止斷路器跳躍的功能， 跳閘線圈輔助接點(diǎn)式防跳回路在執(zhí)行防跳功能時， 跳閘線圈長期帶電有可能燒毀。

2.1 串聯(lián)式防跳回路

所謂串聯(lián)式防跳， 即防跳繼電器TBJ由電流啟動， 該線圈串聯(lián)在斷路器的跳閘回路中。電壓保持線圈與斷路器的合閘線圈并聯(lián)。當(dāng)合閘到故障線路或設(shè)備上，則繼電保護(hù)動作， 保護(hù)出口接點(diǎn)TJ 閉合，此時防跳繼電器TBJ 的電流線圈啟動， 同時斷路器跳閘，TBJ 的常閉接點(diǎn)斷開合閘回路，另一對常開接點(diǎn)接通電壓線圈并保持。若此時SK （5—8）或HJ 接點(diǎn)不能返回而繼續(xù)發(fā)出合閘命令， 由于合閘回路已被斷開， 斷路器不能合閘， 從而達(dá)到防跳目的。另外，當(dāng)TBJ 啟動后， 其并聯(lián)于保護(hù)出口的常開接點(diǎn)閉合并自保， 直到“逼迫”斷路器常開輔助接點(diǎn)變位為止，有效地防止了保護(hù)出口接點(diǎn)斷弧。串聯(lián)式防跳回路，如圖2 所示。

2.2 并聯(lián)式防跳回路

所謂并聯(lián)式防跳， 即防跳繼電器KO 的電壓線圈并聯(lián)在斷路器的合閘回路上（如圖3 所示）。例如一個持久的合閘命令存在時， 合閘整流橋輸出經(jīng)Y3，S2，S3，S1，KO （2—1） 接通。斷路器合閘后， 并聯(lián)在合閘回路的輔助接點(diǎn)S3′閉合， 啟動防跳繼電器KO，KO接點(diǎn)即由2—1位置切換到4—1位置， 斷開合閘回路并保持。若此時線路或設(shè)備故障，繼電保護(hù)動作跳閘。但由于合閘回路已可靠斷開， 從而防止了開關(guān)跳躍。

2.3 彈簧儲能式防跳回路

如圖4，當(dāng)一個持久合閘命令到來時， 合閘電流經(jīng)SK 或HJ 通過S3，K1，K1，S2，S1，YA1接通開關(guān)合閘。合閘后彈簧機(jī)構(gòu)開始儲能，并聯(lián)在合閘回路的彈簧儲能輔助開關(guān)S3常閉點(diǎn)接通防跳繼電器K1，K1的常開點(diǎn)自保，常閉點(diǎn)斷開合閘回路。若此時線路或設(shè)備故障，繼電保護(hù)動作跳閘，由于合閘回路已可靠斷開，有效地防止了開關(guān)跳躍。

2.4 跳閘線圈輔助接點(diǎn)式防跳回路

如圖5 所示， 在合閘過程中出現(xiàn)短路故障時， 保護(hù)裝置使斷路器跳閘， 由跳閘線圈操動的常開輔助接點(diǎn)TQ 2 閉合， 保持跳閘線圈繼續(xù)通電。跳閘線圈的常閉輔助接點(diǎn)TQ 1 斷開， 切斷合閘回路， 如果此時合閘命令繼續(xù)存在， 也不會使斷路器再次合閘。合閘命令解除后， 跳閘線圈失電， 接線恢復(fù)原來狀態(tài)。

3 減少斷路器防跳繼電器燒毀故障防范措施

由于斷路器防跳回路電流啟動電壓保持特性，在斷路器輔助觸點(diǎn)工作不正常等原因情況下極易燒毀防跳繼電器和分閘線圈。可采取如下措施：

（1）定期進(jìn)行斷路器分合閘動作電壓試驗(yàn)，并檢查機(jī)構(gòu)的抬杠、主軸、各轉(zhuǎn)動部件及軸銷，還要檢查掣子的扣入深度，分閘鐵心的行程，防止機(jī)構(gòu)松動影響斷路器動作可靠性。

（2）緊急分閘桿應(yīng)連接在斷路器外面，一旦不能遠(yuǎn)方電動分閘，應(yīng)從柜外面進(jìn)行手動緊急分閘。

（3）遠(yuǎn)方電動操作斷路不能分閘，應(yīng)馬上斷開斷路器操作電源，防止長期加電燒毀線圈。

（4）對斷路器控制回路進(jìn)行改造，將防跳回路僅設(shè)置在合閘回路中，避免分閘時防跳繼電器燒毀情況發(fā)生。

4 結(jié)語

綜上所述，高壓斷路器是電力系統(tǒng)中的重要一次設(shè)備，且連接類型也是多種多樣，在高壓電氣設(shè)備中有著重要的作用。因此，如何有效地防止防跳繼電器燒毀情況是我們應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重要問題。

篇10

【關(guān)鍵詞】變壓器；差動保護(hù)；故障；措施

前言

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，超高壓輸電線路在我國的建設(shè)越來越普遍，大容量超高壓的大型電力變壓器的應(yīng)用也隨之?dāng)U大，這就要求變壓器保護(hù)不僅可靠，而且要快速。但是變壓器保護(hù)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于系統(tǒng)發(fā)展的速度，據(jù)統(tǒng)計目前變壓器保護(hù)動作正確率普遍不高，有時候會出現(xiàn)一些原因不明的誤動，傳統(tǒng)的保護(hù)原理、保護(hù)方法面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此研究出可靠的判據(jù)，防止變壓器保護(hù)誤動，具有較大的理論和工程應(yīng)用價值。因此，本文重點(diǎn)分析變壓器差動保護(hù)的基本原理、差動保護(hù)誤動作的原因以及防范措施。

一、差動保護(hù)的基本原理

變壓器的主保護(hù)一般選用電流縱差動保護(hù)，其不但能夠正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，而且不需要與其他元件的保護(hù)配合，可以無延時的切除保護(hù)區(qū)內(nèi)各種故障，具有很多優(yōu)良特點(diǎn)。圖1所示為雙繞組單相變壓器縱差動保護(hù)的原理接線圖，i1、i2分別為變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的一次電流，參考方向?yàn)槟妇€指向變壓器；、為相應(yīng)的電流互感器二次電流。

根據(jù)上式，正常運(yùn)行和變壓器外部故障時，差動電流為零，保護(hù)不會動作；如果變壓器內(nèi)部任何一點(diǎn)故障時，包括電流互感器與變壓器之間的引線，只要故障電流大于差動保護(hù)繼電器的動作電流時，差動保護(hù)就可以迅速動作。

當(dāng)變壓器電流互感器飽和、變壓器變比調(diào)整等時，差動保護(hù)會產(chǎn)生不平衡電流。針對不同狀況引起的不同的不平衡電流，需要引入制動電流，使差動保護(hù)不誤動作。根據(jù)制動電流與差動電流比值大小來判斷保護(hù)是否動作，這種判據(jù)方法稱為比率差動。差動保護(hù)要根據(jù)變壓器變比及各側(cè)電流互感器變比將各側(cè)二次電流進(jìn)行折算，使差動電流能真實(shí)反映實(shí)際一次差動電流。

二、差動保護(hù)誤動的原因

變壓器差動保護(hù)裝置的準(zhǔn)確動作依賴于保護(hù)正確的整定值與正確的接線。由于變壓器各側(cè)的繞組接線方式、電壓等級、電流互感器的型號、比率都不同，而且主變壓器的短路電流、勵磁涌流、鐵芯飽和等諸多因素的影響，使變壓器差動保護(hù)取樣的不平衡電流值可達(dá)到一個較大的數(shù)量級數(shù)值，尤其是在整定值不匹配或者保護(hù)接線不正確的情況下，產(chǎn)生的不平衡電流將大于保護(hù)的整定值，此時就會造成誤動，就會對電網(wǎng)運(yùn)行帶來嚴(yán)重的危害。

變壓器差動保護(hù)誤動的原因很多，下面給出一些常見的誤動作原因：

（1）常見原因是變壓器分接頭調(diào)整問題，一般變壓器高壓繞組有調(diào)壓分接頭，有的還要求變壓器能夠有載調(diào)壓，此時會導(dǎo)致不平衡電流增大，當(dāng)大于保護(hù)的整定值時就會造成保護(hù)誤動；

（2）由變壓器涌流引起的差動保護(hù)誤動事故也較常見，一般情況下變壓器鐵芯沒有飽和，其工作在線性區(qū)域，此時勵磁電流較小，差動保護(hù)一般不會誤動，但在一些過渡過程中或變壓器帶有沖擊負(fù)荷時，變壓器的鐵芯就會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，產(chǎn)生幾倍甚至十幾倍額定電流的勵磁涌流，容易引起變壓器差動保護(hù)誤動；

（3）變壓器如果在保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障時，變壓器一次側(cè)電流的非周期分量較大，如變壓器各側(cè)的電流互感器飽和特性不一樣，易引起某一側(cè)的電流互感器飽和，產(chǎn)生暫態(tài)不平衡電流，可能會引起差動保護(hù)誤動。在外部故障切除過程中，由于電流互感器的局部暫態(tài)飽和也可能會引起差動保護(hù)的誤動；

（4）在穩(wěn)態(tài)過勵磁情況下，變壓器也會有勵磁電流劇增的狀況出現(xiàn)，就會引起差動保護(hù)非選擇性的誤動；

（5）如果變壓器內(nèi)部匝間輕微有故障時，雖然流過短路環(huán)的電流很大，但流入差動回路的電流可能很小，可能小于保護(hù)的整定值，此時就會影響到差動保護(hù)的靈敏動作。

在一般變電站中，差動保護(hù)是主變壓器的主保護(hù)，其安全可靠性對變壓器保護(hù)影響最為關(guān)鍵。變壓器的差動保護(hù)在變壓器正常運(yùn)行和區(qū)外故障時，理想狀況下流入差動繼電器的電流為零，保護(hù)裝置不動作。但是在工程中變壓器在正常運(yùn)行或區(qū)外故障時都有可能產(chǎn)生較大的不平衡電流，不平衡電流有可能大于差動保護(hù)的整定動作值，就可能引起變壓器差動保護(hù)的誤動作。

三、差動保護(hù)誤動作防預(yù)措施

變壓器差動保護(hù)誤動作會給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大威脅，同時也會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以必須對變壓器差動保護(hù)采取防預(yù)措施。

（1）變壓器差動保護(hù)的電流互感器應(yīng)選用D級電流互感器。如果工程運(yùn)行中的差動保護(hù)已選用了其他型號的電流互感器，為了消除不平衡電流，變壓器兩側(cè)的電流互感器應(yīng)按10%誤差曲線選擇，而且在整定變壓器差動繼電器的動作電流時要引入同型號系數(shù)Ktx，修正型號異同的影響，以防止繼電器誤動；

（2）電力系統(tǒng)中運(yùn)行的變壓器差動保護(hù)裝置通常采用DCD-2型差動繼電器DCD-2型差動繼電器是由DC-11/0.2型電流繼電器和帶短路線圈的速飽和變流器組成的，變壓器勵磁涌流帶來的不平衡電流影響能夠被其短路線圈可靠地消除；

（3）在變壓器正常運(yùn)行和保護(hù)區(qū)外故障時，盡量減少差動電壓，減少穩(wěn)態(tài)時的不平衡電流，防止繼電器誤動；

（4）改進(jìn)差動繼電器，比如更換容量較大的繼電器接點(diǎn)、增長繼電器接點(diǎn)距離等，可以有效解決繼電器合閘時的擊穿問題，防止繼電器誤動；

（5）在變壓器運(yùn)行過程中，要定期檢查差動繼電器的工作狀況是否正常。運(yùn)行維護(hù)人員要定期檢查變壓器差動保護(hù)的工作狀況，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，做好預(yù)防措施。

正確應(yīng)用變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的重要保障之一，運(yùn)行中對差動保護(hù)要求有很高的可靠性。變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特點(diǎn)獨(dú)特，因此必須嚴(yán)格按規(guī)程要求認(rèn)真分析變壓器運(yùn)行的各個細(xì)節(jié)，全面了解變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的原理與特點(diǎn)，采取相應(yīng)措施，合理選擇變壓器電流互感器，提高和增強(qiáng)繼電保護(hù)運(yùn)行人員的技術(shù)水平和責(zé)任心，杜絕事故發(fā)生，確保差動保護(hù)可靠動作，從而保證變壓器可靠運(yùn)行。

四、結(jié)束語

本文總結(jié)了變壓器差動保護(hù)誤動作的幾種典型原因，并介紹了差動保護(hù)誤動作的防治措施。大量研究表明：差動保護(hù)原理應(yīng)用于變壓器不夠完善，因?yàn)樽儔浩鞑煌谳旊娋€路，不適用基爾霍夫電流定律，因?yàn)樽儔浩鞑皇羌冸娐吩O(shè)備，它是由磁路聯(lián)系的若干獨(dú)立電路組成的。因此在工程中要積極研究更為完善的變壓器微機(jī)保護(hù)，嚴(yán)格根據(jù)有關(guān)規(guī)程和導(dǎo)則判斷變器的故障性質(zhì)，以采取合理的措施進(jìn)行處理，避免事故的發(fā)生，以保證變壓器的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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