靜態(tài)型電流電壓時(shí)間繼電器技術(shù)特性分析
摘要對(duì)靜態(tài)型電流電壓時(shí)間繼電器的技術(shù)特性進(jìn)行了分析,并對(duì)靜態(tài)型繼電器的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)提出了作者的個(gè)人觀點(diǎn)和看法。
關(guān)鍵詞靜態(tài)型繼電器特性
0引言
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)已廣泛的用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備上,電網(wǎng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置已由過(guò)去常規(guī)的電磁型保護(hù)逐步向數(shù)字型保護(hù)過(guò)渡,作為繼電保護(hù)裝置一個(gè)基本組成部分的繼電器已由電磁型逐步向靜態(tài)型發(fā)展。雖然電磁型繼電器在過(guò)去幾十年里對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行所起的作用是肯定的,但是電磁型繼電器由于在結(jié)構(gòu)上采用的是電磁原理和機(jī)械原理構(gòu)成,其動(dòng)作值離散性大和機(jī)械部分易卡死等缺陷造成的裝置不正確動(dòng)作給系統(tǒng)帶來(lái)的危害也不可否認(rèn)。為了解決電磁型繼電器原理結(jié)構(gòu)上的這一弊病,國(guó)內(nèi)許多廠家競(jìng)相研制出了利用數(shù)字電子原理構(gòu)成的繼電器即我們所稱的靜態(tài)型繼電器。由于靜態(tài)型繼電器原理和結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性能,目前正在逐步取代早期研制的電磁型繼電器。
1幾種主要靜態(tài)型繼電器技術(shù)特性分析
1.1靜態(tài)型電流(電壓)繼電器
1.1.1應(yīng)用
靜態(tài)型電流電壓繼電器分為靜態(tài)型過(guò)電流繼電器、靜態(tài)型過(guò)電壓繼電器、靜態(tài)型低電壓繼電器。過(guò)流繼電器主要用于電力線路和電力設(shè)備的過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷保護(hù)和用作電流斷線閉鎖元件以及電流啟動(dòng)元件。過(guò)電壓繼電器主要用于判別線路和電力設(shè)備的過(guò)電壓,用作過(guò)電壓保護(hù)。低壓繼電器主要用于判別線路和電力設(shè)備的電壓降低,用作失電保護(hù)或與電流繼電器配合構(gòu)成復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。
1.1.2工作原理
如圖1所示,電流電壓繼電器的主要構(gòu)成元件是集成運(yùn)算放大器,集成運(yùn)算放大器具有大于10000倍的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)和極小的失調(diào)電壓、電流,是構(gòu)成模擬型繼電器保護(hù)的最佳器件。交流電壓或電流經(jīng)交流變換器變換成本繼電器所需的交流電壓,再經(jīng)50Hz帶通濾去50Hz以外的諧波,然后再通過(guò)整流、濾波變成直流電壓送入整定回路,整定回路靠改變運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)來(lái)改變定值。整定回路的輸出電壓Uz再送入電平檢測(cè)器與比較電壓Ub進(jìn)行比較,然后通過(guò)驅(qū)動(dòng),作用于出口繼電器J。
對(duì)于過(guò)流或過(guò)壓繼電器,在正常情況下Uz<Ub時(shí),繼電器J不動(dòng)作;在故障情況下Uz>Ub時(shí),繼電器J動(dòng)作。
對(duì)于低壓繼電器,在正常情況下時(shí)Uz>Ub,繼電器J不動(dòng)作;在故障情況下時(shí)Uz<Ub,繼電器J動(dòng)作。
1.1.3主要性能及特點(diǎn)
靜態(tài)型繼電器原理先進(jìn)、性能穩(wěn)定、絕緣水平和可靠性高。與電磁型繼電器比較具有動(dòng)作值精度高、離散值孝整定范圍廣、動(dòng)作和返回快、返回系數(shù)高、互感器負(fù)擔(dān)和直流功耗小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)繼·44·電器定值整定方便,調(diào)試簡(jiǎn)單,特別是由于其外殼和引出線與電磁型繼電器完全相同,便于電磁型繼電器的更新?lián)Q代。
1.2靜態(tài)型時(shí)間繼電器
1.2.1應(yīng)用
靜態(tài)型時(shí)間繼電器主要用作發(fā)電廠、變電所中繼電保護(hù)的延時(shí)元件,同時(shí)也適用于其它需要精確延時(shí)控制的工業(yè)領(lǐng)域,適用于對(duì)電磁型繼電器進(jìn)行更新?lián)Q代,以解決目前電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中采用電磁型時(shí)間繼電器造成保護(hù)時(shí)間級(jí)差配合困難的迫切矛盾。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的靜態(tài)型時(shí)間繼電器有多種型號(hào),并且具備2ms~10000s的各類(lèi)時(shí)間段,以便于用戶對(duì)不同的時(shí)間要求進(jìn)行選擇。由于靜態(tài)型時(shí)間繼電器自身具備其優(yōu)越的性能,從90年代初起就廣泛的在我省電力系統(tǒng)中應(yīng)用。
1.2.2工作原理
如圖所示,靜態(tài)型時(shí)間繼電器邏輯電路由IC模塊構(gòu)成,使用晶振分頻,可編程減法計(jì)數(shù)達(dá)到延時(shí)。當(dāng)外來(lái)啟動(dòng)量經(jīng)瞬時(shí)電路轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)后,再送至控制邏輯??刂七壿嫹?路送出:1路送至分頻器,啟動(dòng)計(jì)時(shí)器,開(kāi)始計(jì)時(shí);另2路分別送至出口1和出口2的,開(kāi)放其出口回路,當(dāng)外來(lái)啟動(dòng)量的時(shí)間tqd>t1zd整定時(shí)間,出口1動(dòng)作,同時(shí)t1燈亮。當(dāng)外來(lái)啟動(dòng)量的時(shí)間tqd>t2zd整定時(shí)間,出口2動(dòng)作,同時(shí)t2燈亮。為了克服出口繼電器固有動(dòng)作時(shí)間而造成的動(dòng)作時(shí)間誤差,在繼電器內(nèi)設(shè)置了補(bǔ)償回路,這樣大大減少了整定時(shí)間與實(shí)際動(dòng)作時(shí)間的誤差。
1.2.3主要性能及特點(diǎn)
靜態(tài)型時(shí)間繼電器采用進(jìn)口集成電路芯片和元器件構(gòu)成,具有原理先進(jìn)、性能穩(wěn)定、可靠性高的特點(diǎn)。與電磁型時(shí)間繼電器比較具有:動(dòng)作值精度高、級(jí)差孝整定方便、延時(shí)范圍廣、直流功耗小等優(yōu)點(diǎn)。特別是由于其外殼和引出線與電磁型繼電器完全相同,便于電磁型繼電器的更新?lián)Q代。
2靜態(tài)型繼電器的實(shí)際應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)繼電器的發(fā)展過(guò)程經(jīng)過(guò)了3代。第1代是從50年代初到70年代中期,電網(wǎng)繼電保護(hù)廣泛使用的是感應(yīng)型繼電器,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、動(dòng)作穩(wěn)定性差、調(diào)試難度大;第2代是從70年代中期到90年代初,電網(wǎng)繼電保護(hù)廣泛使用的是電磁型繼電器,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、電磁型中間繼電器可靠性較高,電磁型電流電壓、時(shí)間繼電器由于采用了部分機(jī)械結(jié)構(gòu),因此動(dòng)作誤差和離散值大且機(jī)械軸承易磨損卡死;第3代是從90年代初至今,電網(wǎng)繼電保護(hù)廣泛使用的電磁型繼電器正逐步開(kāi)始由靜態(tài)型繼電器取代。
在廣泛使用電磁型繼電器的年代經(jīng)常發(fā)生綜合重合閘相電流繼電器接點(diǎn)動(dòng)作后卡死導(dǎo)致保護(hù)不正確動(dòng)作的現(xiàn)象,也多次出現(xiàn)過(guò)主變保護(hù)過(guò)流繼電器動(dòng)作后接點(diǎn)卡死不返回而導(dǎo)致的誤動(dòng)作。同時(shí)也發(fā)生過(guò)主變時(shí)間繼電器鐵芯吸合后機(jī)械部分不返回導(dǎo)致的越級(jí)誤動(dòng)事故,甚至還發(fā)生過(guò)因兩側(cè)保護(hù)時(shí)間誤差大,配合不當(dāng)而導(dǎo)致的單相瞬時(shí)故障誤跳三相的事故。其主要原因都是由于繼電器運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械部分運(yùn)轉(zhuǎn)不靈或調(diào)整不當(dāng)所致。今天大多常規(guī)保護(hù)雖然已逐步被淘汰,并且有很大一部分電磁型繼電器已由靜態(tài)型繼電器取代,但是在我們系統(tǒng)仍有許多電磁型電流電壓和時(shí)間繼電器在110kV線路、10kV線路、母差失靈、主變保護(hù)等運(yùn)行。由于這些繼電器的可靠性較低,因此它們時(shí)刻危及著電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行,為此我們有必要將其更換為原理先進(jìn)、性能優(yōu)越、可靠性更高、動(dòng)作值精確的靜態(tài)型電流、電壓、時(shí)間繼電器。對(duì)于變電站那些運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的中間繼電器、信號(hào)繼電器、同期繼電器、電壓斷線繼電器和重合閘繼電器我們也應(yīng)將其逐步更換為性能更加優(yōu)越的靜態(tài)型繼電器。同時(shí)也希望廠家能進(jìn)一步提高靜態(tài)型繼電器的制造工藝和質(zhì)量,并不斷利用新技術(shù)進(jìn)一步完善靜態(tài)型繼電器產(chǎn)品種類(lèi)和功能,使其可靠性能更進(jìn)一步的提高,用途更加廣泛。
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