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继电保护器的工作原理范文1
当前，电力资源是人们生产生活中不可或缺的重要资源，供电系统也成为保证人们正常生活和稳定生产的主要能源系统，电力系统中的任何部位出现安全隐患都会影响整个电力系统的安全运行，甚至引发大面积停电现象。由此可知，电力系统的继电保护工作十分重要和关键。随着电力系统的改革和创新，电力系统的继电保护和维修工作的难度日渐提升。继电保护是在这种背景下提出的新型保护方式，改善了传统电力系统保护方式的缺陷和不足，融合了几种电力系统保护方式的优势，在现代供电网络当中发挥了重要作用。
2继电保护技术概述
2.1继电保护技术的概念
继电保护技术的应用实质上是继电保护器在发挥作用的过程，继电保护器由开关、电流感应器等构件组成。在电流感应器感知到电流异常之后，会自动把主回路切断来保证设备不受到损坏和工作过程中不造成人员损伤。继电保护器主要具有2种功能，即过载保护和电流短路保护，一般会在设备产生漏电故障时自动启用保护功能，从而避免意外事故的发生[1]。
2.2继电保护技术的应用背景
如果不正确使用熔断电阻丝，实际运用的电流量超过了承载值，这时流经导线的电流产生的热量会将外表的绝缘层融化，这时就容易造成故障隐患。如果在日常工作中对器材的损坏较为严重并且没有及时检查和发现损坏情况，就容易影响电流的正常使用，容易造成安全隐患，从而引发安全事故，威胁人员安全。此时，继电保护技术的应用十分必要。
2.3继电保护技术的工作原理
继电保护技术是应用在设备漏电故障发生之时保护设备和保证安全工作的手段，因此，为更好地应用这项技术，相关人员需要了解它的工作原理。继电保护技术实质上是继电保护器对于设备出现漏电故障时利用其过载保护和短路保护的功能避免工作过程中安全事故的发生。在建筑电力系统工作过程中，因为使用电力系统的设备和环节过多，所以稍有不慎就容易导致安全事故的发生。然而，一般使用这些电力系统设备的人员只是普通的建筑人员，操作不当、检查不及时、对实际的使用原理不了解是当前工作团队中的常见问题，这极易导致各种漏电事故频频发生[2]。
继电保护器中利用其组成结构中的电流感应器，在感知电流异常时，保护器会自动关闭开关从而进行断电。一般的电力系统设备在电流输入的地方会安装继电保护器，通过导线一端接入电流感应变压装置，断电的开关安装在导线的在另一边，以便在电流通过时及时感知异常，从而阻断异常电流对设备的损坏。
3电力工程继电保护故障的成因
3.1人为原因造成的故障问题
在电力工程中，技术人员往往会遇到一种情况，即根据事故报警装置显示继电保护发生了故障问题，但是找不到导致这一故障发生的源头[3]。另外一种情况就是继电保护机械停止工作，事故报警装置却没有提前预警，这就使得技术人员未能判断故障产生的缘由和过程。然而，根据以往数据显示这几种故障情况的产生都是由于各种各样的人为原因，如职工在工作岗位中不集中注意力、没有采取及时有效的解决措施、操作不当等。一旦出现这种人为原因导致的故障，技术人员一定要在第一时间将情况如实向管理人员汇报，以此来保障故障解决的效率。
部分情况下，电力工程单位会发生一种故障情况就是电压失常，这种故障情况在发生时检测其开关等主要装置均不会排查到任何异常情况。但是技术人员会因主观原因导致判读不到位，进而导致故障处理方法不当，容易造成各种安全隐患。
3.2辅助工具应用不到位造成的故障问题
一般情况下，技术维修人员在解决电力工程继电保护故障问题时，会通过以往的故障汇总信息库、机械报警装置等要素来判断故障发生的原因，并确定故障处理的方法。电力工程管理人员会安排专门的负责人员来对继电保护器进行定期排查，如果系统存在故障问题，可以对系统进行针对性维修检查，这种情况和继电保护机械异常是无关的。然而，一旦排查到继电保护机械出现了异常情况，技术人员应当预先做好故障表现特征的信息备案，先规划出解决故障问题的方案再实施正确的解决措施，以此来降低故障问题造成更大损失的概率。在电力工程单位中，各种机械装置能够作为技术人员检查继电保护机械的辅助工具，因此，技术人员必须充分发挥这些机械装置的优势作用，以此来提升故障判断的准确性和故障解决的效率。在继电保护机械发生故障问题时，这时观察检测装置就会发现很多数据显示正常，出现这些情况的原因是相应的负责人员没有做到实时监测继电保护机械的工作情况，未发挥辅助工具的作用，同时，并未做好日常数据的记录，这时技术人员就会误判继电保护故障问题发生的原因，进而引发更加严重的故障问题。由此可见，一旦继电保护出现任何故障问题，技术人员必须对整个系统进行整体综合排查，以此来提高事故处理的质量[4]。
4电力系统继电保护技术的运用原则
继电保护技术是使得电力系统设备能够正常运行的手段，那么面对大量使用电力系统设备且用电环节多、大规模生产的电力企业来说，更应该注重这项技术的使用原则。
4.1三段式继电保护原则
在电力系统工作时，流过电流感应器的电流有相反的方向和相同的大小，这就说明电流是正常的，继电保护器并没有工作。一般来说在这种情况下，感应器中的感应磁通数值为零，且断电开关没有启动。而如果一切情况相反，流过感应器的电流有相同的方向，感应器中的感应磁通的数值不为零，且其中电流大小数值相等，断电开关工作，这就是设备在漏电故障情况下自动启用继电保护器的征兆。
4.2接零保护原则
一般电力系统设备如果存在导线外露的情况，管理人员会安排设备人员对接线采取接零保护，主要针对器材中带有金属的部分。一般接零保护时，只是配备保护的零线而不是熔断电阻丝。另外，开关不会安装在次要的保护零线上，接地保护零线和接零保护零线也不会安装在一起，这样能够保证继电保护器的安全使用。
4.3接地保护原则
为有效避免使用的电力系统装备接地效果受到影响，技术人员应该遵循接地保护原则。在大型轨道工具作业时，接地处理和3个以上的接地点是必备的，另外，1~4Ω是电力系统连接节点处可控的电阻率范围。接地保护是应用在电力系统设备导线外露的情况下，主要是在外露的导线并没有产生电流的情况下对其进行接地保护，从而使得工作人员在触碰外露导线时不会出现安全事故。这是任何金属外壳和装备进行接地处理时的必要措施，这样能保证每一个工作环节的工作人员在接触金属外露的部分时不会造成故障问题[5]。
4.4继电保护器的安装原则
①额定的继电保护时长。一般来说，针对不同等级的支干线额定的继电保护时长不同，一级的支干线相较于平常的保护时长会相差0.2s，而三级的额定保护时长则与其相差0.4s。②针对不同等级的支干线来说，额定的继电保护电流大小也不同，主要在0～300mA的数值范围根据不同等级的支干线分别调节。
5电力系统继电保护技术的发展趋势
5.1网络化
互联网技术的快速发展推动了社会各个领域的变革，例如，技术领域、政治领域、经济领域，等等。国民的数据信息通信工具就是计算机网络，并且在新时代占据了重要的支柱性地位，促使国民生活生产的情况出现了本质转变，其对工业生产行业产生了很大程度的影响，也使得该行业具备了有力的通信保障。近期，基于纵联差动保护的继电保护设备在新时代占据了重要的地位，对电力系统的安全、稳定、持续运行提供了保障。虽然继电保护主要的作用是体现在排除问题配件与降低安全事故影响等方面，但是该装置的作用并不仅限于此。在20世纪末，国内某大学专门为三峡水坝的回路母线研发出了一类分布型母线保护设备，这一设备是将传统的集中型母线保护划分为不同的母线保护。技术人员会在不同回路的保护屏当中安装这些保护单元，单元之间会留有一定的空隙，不同保护单元之间是通过计算机网络相连接的，这一网络会将回路的所有保护单元构建成为一个完整的体系。各个保护单元会按照该回路的电流量以及由计算机网络所得到的其余回路电流量作为参考依据，从而计算母线的差动保护数值。
当结果得出是母线发生了故障问题，那么继电保护装置就会将该回路的断路器隔离，排除故障线路。当外部发生故障问题时，任一保护单元计算结果均显示为外援故障，所以不会发生任何反应。相较于传统的集中型母线保护技术来说，当前这一类通过计算机所实现的分布型母线保护技术能够为电力保护系统提供更加稳定的技术保障。
5.2智能化
随着新型电子芯片的研发和新兴技术的快速发展，继电保护装置的智能化水平不断提升。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如，在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一种非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动。如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其他方法如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快[6]。天津大学从1996年起便开始研究神经网络式继电保护，已取得初步成果。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。
5.3绿色化
近年来，国内工业领域的发展速度不断加快，国民的生活水平也日渐提升，能够享受到越来越好的物质条件。然而，在经济水平高速提升的同时环境问题日益凸显。现阶段，国内的污染情况越来越严重，资源浪费问题也越来越严峻，国家对环保节能的关注度提升，相关部门出台了很多环保相关的政策和节能策略。由此可知，未来社会将会朝着保护环境、节约能源的方向发展，由此还诞生出了环保产品的概念。无论是从设计、生产、研发、运用等角度来看，继电保护装置都和保护环境、国民健康发展的需求相关。
5.4一体化
在实现继电保护技术计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络中的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，即实现保护、控制、测量、数据通信一体化[7]。
6提升继电保护技术应用效果的有效方法
6.1配备专业技术人员
当前，科学技术处在不断发展的状态当中，并且继电保护技术尤为重要，对于工作人员的素质提出了较高要求。相关部门需要聘请专业的技术人员，并且组织对于工作人员的专门培训，使其掌握继电保护技术的理论知识和操作原理，从而在电力系统工作中重视继电保护技术的准确运用和电力系统设备的定期排查，从而提高人员素质，促进工作安全有效开展[8]。
6.2重视继电保护器
继电保护器是继电保护技术中主要应用的设备，其使用种类和作业场所的环境都会对其正常使用产生影响。电力企业应该将继电保护器安装到固定电源处且远离对电力系统产生安全隐患的因素，从而保证继电保护器的正常使用。另外，安装具有报警器的继电保护器是必要的，这使得电力企业中的工作人员可以及时通过警报发现设备的故障和安全隐患，从而提升供电工作的质量。
继电保护器的工作原理范文2
【关键词】 分区域 广域继电保护 系统结构 故障识别
继电保护是促进电网正常运作的基础，是保障其提供稳定的电力供应的根本。而分区域继电保护就是对传统的继电保护进行变革和改造，对各分区的电力供应和故障进独立的分析和处理[1]。现在大多数的电力事故都是继电保护系统的失误或故障导致的，因此，研究分区域继电保护系统的基本结构和故障识别很有必要。
1 广域保护系统的现状分析
继电保护始终是维护电网正常运作，保护其受到不良侵害的有力工具，尽管我国在广域继电保护中取得了很大的进步，但是还是存在一些问题亟待解决，大致分为如下方面：（1）主保护控制范围窄：我国大多数继电保护系统的主保护只重点保护器械内部的故障和问题，难以对系统其他部分的故障进行良好的预测和解决，尽管其反应速度快，保护效果优良[2]。但是其保护的范围过于狭窄，无法对全体系统进行良好的维护，威胁电网的安全和稳定。（2）后备保护运转速度慢：对系统实现实时控制和管理的部分就是后备保护，其重要性在于将危险化解，维持电网的工作状态。但是在继电系统的结构中，后备保护因其控制范围广，而且做出反应的前提是进行牺牲性动作，因此，其反应速度忙，耗费时间长，而且由于其长期处于高负荷状态，设备老化问题严重，对系统的良好运转构成威胁。（3）继电系统适应能力不足：继电系统对电力的运转方式缺乏适应能力，难以对故障问题和弊病做出及时有效的反应和动作，有时还会因为其反应速度的减慢，或是安装不当造成电网的非正常故障，这都对其构成严重的威胁。（4）继电系统对后期的系统保护缺乏：继电系统的工作原理为切除系统故障的元件，保障系统的稳定，但是在其切除故障部件之后，对其后期的保护难以起到持久的作用，有可能还会出现由于其切除故障元件导致其他部分元件出现问题和异常，导致系统崩溃。
2 分区域继电保护的三种形式
广域电网保护主要是通过收集电网的有利信息，并将其进行和整合处理，通过数据的处理和分析，了解系统的最新动态，明晰故障的具体原因，并通过逻辑整合实现对故障元件的有效清除和处理[3]。常见的继电保护系统主要由三种：分布式，集中式，集成式。重点讲述集成式的结构和优点。
（1）分布式：分布式继电保护系统是将其核心系统设置在系统的智能电子设备上，由系统的智能电子设备进行实时的把控和管理，其主要功能是采集安装点和的信息和数据，并通过其他部件传递的信息和信号，对其整体状况进行了解和做出相应的反应动作。其优点在于系统受故障的影响小，某个电子设备出现故障不会对整体的运行造成不良的影响，但是其对于电子设备的要求很高。（2）集中式：集中式继电保护主要是将控制核心和关键集中在一个中心，其可以接收到来自各个部件和单位的信息和数据，信息量大，统计容易，方便管理和控制，但是缺点在于对电子设备的要求高，一旦其出现错误和故障，将会导致整体系统的瘫痪。（3）集成式：集成式继电保护系统是将分布式和集中式实现有机结合，将两种系统的优点扩大，避免缺点的出现，优势互补，相辅相成，实现电网的稳定。但是其受硬件性能的影响很大，现在很难有大的突破和进展。1）各区域决策中心：分区域继电保护往往会在每个小的区域设置决策和信息处理中心，将这部分的信息进行有效的管理和统计。并将其传输给中心单元，实现信息的良好传输和准确。集成式系统选择设置分区域决策中心的部位主要在线路集中，接触线多的地方。2）分区域的监控和保护范围：分区域的继电保护不仅仅要对所控制的区域进行处理和管理，还有通过减少信息的交互实现对系统的远范围的保护和维持.因此，每个控制中心和决策中心在严格控制区域，建立分区的网络范围的同时，要减少信息的交互和缠结。3）区域间的交互保护：继电系统不仅要实现区域的管理和控制，还要对其他系统进行交互保护和协调，尽管这回增加不必要的信息，为处理和控制工作增加工作量的，但是其可以对系统区域边界出现故障的概率严格控制，实现电网的稳定。
3 分区域继电保护的故障识别
分区域继电保护的故障识别对于继电保护功能的实现有着重大的意义，其可以对故障进行分析和处理，并作出及时的反应和控制，是整体系统的核心部位。主要方式有三种，比较识别，综合识别，继电保护设备状态自评。
3.1 比较识别
系统对现阶段的数据信息进行汇总和统计，和往期的数据进行分析和对比。如果差别不大，说明系统整体并未出现大的毛病和问题，继电系统只需对其进行维护不用采取具体的修整措施。如果出现较大的差异，则代表系统有可能存在潜在的威胁。系统首先会细致分析，查找出现问题的原因，明确是区域系统出现了故障，还是整体系统出现了崩溃，然后分区域的保护器会将区域的信息传送给整体的保护器，进行整合，最后采取适当合理的措施。
3.2 综合识别
综合识别就是通过分区域系统传递的数据和信息，对其进行处理，通过整体的观测和分析，实时监控系统的状态，一旦出现问题和异常，中心系统会及时做出决策，速度快，效果好。
3.3 继电保护设备状态自评
继电保护器不仅要通过对系统的运行状态进行检验和管理，还要对自身的运行状况实现有机的检查和维护，这样，才能实现整体电网的稳定和正常运作。
4 结语
分区域继电保护是继电保护的重要组成部分，是其适应基本情况做出的积极调整和创新。其不仅可以对故障进行独立的分析和决策，还可以通过实现各区域的协调来促进电网的运转。因此，必须加强分区域继电保护的创新和管理，实现广域保护的有效性和实时性。
参考文献：
[1]张力壮.分区域广域继电保护的系统结构与故障识别[J].电力研究，2011（4）：56-61.
继电保护器的工作原理范文3
关键词:35kv变电所 停电 事故分析
35kv变电所主变压器是保障生产和生活的重要枢纽,一旦停电将影响生产效率,给人们的生活带来不便,如果主变压器被烧毁发生火灾将严重威胁人民生命财产安全,一定要高度重视。
1、35KV变电所主变压器结构与原理介绍
35KV变电所一般为智能型箱式变电站。这种变电站由35KV一次、二次设备、主变压器、10KV一次、二次设备构成的。主要的结构特征为:采用箱式结构:35KV一次设备、主变压器露天安装于箱外,35KV二次设备和10KV一次、二次设备安装在一个密封、恒温的变电箱内。10KV一次系统在箱内采用单元真空开关柜结构。二次控制保护系统采用单元抽屉式结构。二次系统采用分层分布网络及单元结构,其中执行层包括安装在相应一次单元上的多种控制保护器;主变压器控制保护选用变压器自动控制保护器;电容控制保护选用电容自动控制保护器;10KV 出线控制保护选用重合器自动控制保护器;系统工作电源采用交流220V且以在线UPS电源为后盾;计量选用脉冲电度表装于相应单元真空开关柜内;远动选择TD196箱站微机远动装置。主变压器的工作原理是利用初、次级线圈,通过感应电动势原理变换交流电压、阻抗以及电流。
2、35KV变电所主变压器停电烧毁事故分析
35KV变电所主变压器作为电力输送的枢纽设备,具有传送效率高、结构稳定,故障率低等特点,但在结合各个电力器件与不同应用中还是会遇到异常状况,在这些异常里以主变压器停电烧毁危害最为严重。现结合一起35KV变电所主变压器停电烧毁事故实例进行分析:
2.1 事故调查简介
2011年9月位于某县山区的一处35KV变电所发生停电烧毁事故。经查明,该变电所承担着为山区周边的用户及小型工厂供应电力的任务,主变压器容量为3.15MW,室外布置的35KV电力线路,采取室内电力控制柜布置的10KV电力线路。主变35KV和10KV侧都有继电保护。事故发生起因是一根10kv电力线路发生接地状况,主变10kv侧901的开关立即跳闸。电力维修人员赶到后首先断开了35kv侧301开关,无异常;而合上开关后有巨响产生并伴有火花产生,火花产生处位于主变压器接线端子处。再进一步检查得知:主变压器的高压绕组对地绝缘部分已经全部被击穿。35KV避雷器外观无损但B与C相被击穿,变电所内的熔断器B与C都被烧毁;两条10kv出线C相已经断线,而A相接触到了旁边的树木。
2.2 事故原因剖析
(1)停电原因分析:根据上面的事故调查得知,10kv出线A相接触到了旁边的树木出现故障后没有立即解决,进而引发了雷雨来临后的10kv出线C相瓷瓶被击碎导致导线断开接地。这就明显由10kv出线的A、C两相构成了短路,再加上继电保护电路不甚完善,保护电路选择性低,直接导致主变1010kv侧901开关跳闸,停止了一切电力运行。
(2)主变压器烧毁原因:主变压器在进入工作模式后,会由于操作、谐振、雷击、工频等过电压的产生导致主变压器的烧毁。该起事故发生烧毁的主要原因是:首先,10KV线路遇到雷雨后产生的雷电荷会沿电力线路流动到变电站形成雷击侵入波,这就产生了雷击过电压。该电压的峰值非常高,有限的避雷保护线路已经失效,这样,阻碍了电压绝缘。而作用在低电压侧的冲击电压在电磁感应的作用下会变比到高电压,高电压绝缘性能较弱,所以高电压遭受破坏更为厉害。当检查人员闭合301开关后也会产生过压。主变高压侧还没有断路保护,这就造成了35KV的B与C相熔断器被烧坏,其避雷器相继被击毁。其次,检查人员闭合301开关后,雷电侵入波顺线路达到主变压器,其中的绕阻受到雷电冲击电压的干扰。由于主变绕阻的特殊结构（如图1）,再加上这种干扰会让主变压器绕阻内产生不规律的电磁振荡,在绕组间产生了过电压,这就使高压绕阻对地绝缘击穿,烧毁熔断器。
3、35KV变电所主变压器停电烧毁的预防措施
3.1 要掌握35KV变电所主变压器的结构与原理,掌握避雷器的架设技术
针对本案例,可以在35KV的进电力线路且接近变电所2Km内的所有线路都要架设上避雷装置,一般为避雷线。这样在雷雨天气可以有效预防雷电击穿线路产生雷击过电压。从很多国内变电所的实际运行中可以看到,只要变电站的避雷防雷措施到位,电路设计合理,接地电阻应用合理,就不容易发生雷击损坏线路的情况。可见,防雷线路的架设至关重要。
3.2 在主变压器高压侧安装断路保护器
主变压器高压侧部分的电路是整个电路部分的核心,一旦破坏将产生一些列连锁影响。本事故中山区的小变电站受地势与天气等影响较多,极易出故障。原有的跌落熔断器不能够与负荷开关共同完成差路保护功能,因为,为保障整个变电所电网的顺畅运行,一定要在主变压器高压侧安装断路器。
3.3 定期检查与维护,及时排除故障
变电所地处山区,不要因为地形复杂而忽视了对它的定期检查与维护。变电所的检查和维护是一项长期和艰巨的任务,一定要作为一项长期任务来抓。每年应派专门的电力维修人员对整个变电站的所有电力器件、线路进行检修,对老化的器件与电线及时更换。要对所有位于主变低、高压侧的避雷器及电路进行试运行,确保防雷作用有效。为便于排查故障,可以对必要电路上装设计数器与泄流表。在检修过程中,发现问题,不能拖延,一定要找到问题根源,及时根除。
4、结语
变压器是变电所的重要电力设备,做好停电烧毁事件预防十分必要,出现停电状况后要认真分析产生原因并尽快找到对策。
参考文献
[1]梁红梅.变压器结构与工艺[M].天津大学出版社,2012.
[2]贾淑兰.变压器应用与维修[M].机械工业出版社,2012.
继电保护器的工作原理范文4
关键词:发电机转子;灭磁;过电压;试验接线图
中图分类号:TM312文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)24-0106-03
0前言
同步电机的快速灭磁是限制电机内部故障扩大的唯一方法。当发电机内部故障(如定子接地、匝间短路、定子相间短路等)以及发电机-变压器组中变压器短路时,继电保护虽能将发电机自系统断开,但如不消灭发电机磁场,故障电流将仍然存在。短路电流和发电机内电动势成正比,短路电流愈大,持续时间愈长,短路能量愈大。巨大的短路能量将会烧毁绕组,甚至使铁心熔化,导致发电机长时间不能恢复运行,所以只有在继电保护动作的同时,迅速而彻底地消灭磁场,才是保护发电机的最有效方法。最简单的灭磁方法是将磁场回路断开,则磁场电流瞬间到零,完成灭磁。但磁场绕组具有很大的电感的,突然断流会在其两端产生很高的感应过电压,可能将绝缘击穿。因此,在断开磁场电流的同时,还应将转子励磁绕组自动接入到放电电阻或其他效能装置上,使磁路中的储能迅速消耗掉。理想的灭磁过程是,在保证转子过电压不超过容许值Um(其值通常为转子额定励磁电压的4～5倍)前提下,灭磁过程时间越短越好。由于转子感应电压与转子电流的变化率成正比,因此,理想的灭磁过程也可以描述为,在整个灭磁过程中,转子电流的衰减率保持不变,且由衰减率而引起的转子感应电压等于Um。
1工作原理
我公司发电机灭磁系统为50年代访苏产品主要由灭磁电阻、DM2磁场断路器组成,以及DM2的控制电路和信号电路组成。其结够复杂,拒动、误动频繁,在小电流情况下,不能可靠灭磁。现已通过技改将5～9号发电机灭磁系统更换为FMB31-2300型灭磁及过电压保护装置,主要由高能氧化锌压敏电阻(ZnO阀片)、DMX磁场断路器、以及一次和二次的控制电路和保护屏动作信号电路等组成。装置采用均能原则,使用计算机对ZnO阀片进行合理配片,并且加强了对ZnO阀片的保护,使装置具有灭磁容量大、速度快、动作可靠,寿命长等优点,能够对发电机转子实现理想的移能灭磁和过电压保护。另外,此回路还加装了发电机非全相及大滑差异步运行保护器。其作用是:发电机组在投合和脱离电源时,因开关原因出现非全相运行是可能的,另外由于误操作,发电机在大滑差下异步运行也会发生。在这两种情况下,定子负压电流产生的反转磁场以两倍同步转速切割转子绕组并在转子绕组中感应很大的电势,反转磁场的感应电势在转子绕组中产生剧烈的过电压,因而可能击穿转子绕组。同时来源于电网的电能和转子轴上的机械能传递到转子中,由于这部分能量远超过通常灭磁装置的灭磁能量,因此灭磁装置的氧化锌阀片将损坏并使与之串联的熔断器熔断,当灭磁装置氧化锌阀片的熔断器全部熔断时,也将产生过电压并击穿转子绕组绝缘。发电机非全相继大滑差异步运行保护器就是针对上述故障情况而设计的一种保护设备,它的作用是当出现上述两种情况时,可靠地将转子绕组的电压降至在安全的范围内,同时确保转子绕组电流通过该保护器有一流通通道而不于开路,这样由于该电流的作用,转子绕组将会产生相反的磁场,抵消定子负序电流产生的反转磁场,保护了转子表面及护环不至于烧损。
在发电机正常运行下,非全相及大滑差异步运行保护器处于开路状态,近有极小的(微安级)漏电流,在转子灭磁工况下,因保护器导通电压高于灭磁氧化锌电阻导通电压,故不参与灭磁过程,不吸收,灭磁能量。当出现非全相及大滑差异步运行而产生剧烈正反向过电压时,保护器内部的氧化锌电阻阀片导通而将发电机转子绕组的电压限制在安全范围内。随着保护器吸收能量的增加和温度的升高,保护器导通电压迅速下降,低于灭磁氧化锌电阻导通电压,并使其退出工作。由于非全相及异步运行时转子电流近似恒流,只有降低了保护器电压即降低了输出的功率,随时间的增加,保护器电压不断降低,直至形成几乎短路的电流通路,使输出功率为零。这样就始终确保在故障情况下流经保护器的电流在转子中产生抵消定子反转磁场的相反磁场。保护器内部采用了氧化锌非线性电阻元件及关键的专利技术,以保证在故障情况下能可靠地起到保护作用。保护器在结构上采取了防潮密封及防爆措施,运行安全可靠。
2测试方法及实例
2.1磁场断路器的机械特性试验
用开关机械特性特性测试仪,分别测量开关的分、合闸时间及不同期性。导电回路电阻;在电动合闸后,分别测量两触点的接触电阻。
2.2绝缘耐压试验
2.2.1一次回路对地绝缘耐压将主回路各端子短接,且与转子回路断开,交流试验电压4000V、1分钟。
2.2.2二次回路对地绝缘耐压将二次回路各端子短接,交流试验电压4000V、1分钟。
2.2.3一次回路对二次回路绝缘耐压将短接的主回路与短接的二次回路之间加交流耐压2000V、1分钟。
2.3高能氧化锌阀片
在灭磁装置中氧化锌电阻的用途:灭磁移能氧化锌阀片;直流侧尖峰过电压吸收器;非全相及大滑差异步运行过电压保护器。
高能氧化锌阀片是以氧化锌为主要成分的掺杂半导体元件,通过高温烧结而成,其内部为晶体结构,外型为圆形片状,上下端面喷有金属电极,侧面涂有绝缘釉,有良好的非线性伏安特性(或称压敏特性),单片阀片额定能容一般为12～20kJ,工作原理:当发电机在正常工作电压下,阀片处于截止区,呈现高阻状态,基本不耗能,当出现过电压时或事故灭磁时,阀片处于导通区,流经阀片的电流很大,电压却近似为恒压,达到限压和消耗转子能量的目的。
2.3.1氧化锌阀片的检测绝缘电阻的检测:用2500V的兆欧表依次检测各支路的氧化锌阀片的绝缘电阻值,阻值不低于1MΩ。氧化锌阀片漏电流的检测:按图将氧化锌阀片串接入测试电路中,取一直流电源,电压整定在US=1/3U残,用于分别检测各支路氧化锌阀片串的漏电流。
2.3.2试验接线图
通过这几年对氧化锌阀片的检测工作,我们发现对于运行了一定时间的氧化锌阀片,出现了阀片老化的现象,表现在漏电流明显增大。见表16号发电机试验报告:
通过以上试验报告,可明显看出6号发电机氧化锌阀片老化的总趋势,说明对氧化锌阀片漏电流的检测,可以有效发现氧化锌阀片老化的缺陷,鉴于6号发电机氧化锌阀片老化,已在A级检修中,将所有6号发电机氧化锌阀片更换。保障了发电机组的安全运行。
2.4发电机非全相及大滑差异步运行保护器
对于发电机非全相及大滑差异步运行保护器,其试验内容与氧化锌阀片试验内容一致。我公司7号机于1999年安装,其阀片配置情况如下表所示:
在7号发电机组大修期间,励磁机接至电枢绕组的直流电缆更换为铜芯电缆,由于检修人员的疏忽,将电缆的正负极的极性接反,导致在发电机励磁回路中形成反电势,将发电机非全相氧化锌阀片击穿。
氧化锌电阻选用的计算方法:
ZnO电阻压敏电压:在规定条件下,ZnO非线性电阻流过给定的直流电流(10mA)时,两端的电压降用U10mA表示。
ZnO电阻能量容量:能承受的最大冲击能量,在此能量冲击下非线性电阻不会击穿但会迅速老化。
ZnO电阻标称容量:即工作能容量,在承受0.1～1s的冲击波后能自动恢复原有特性,对ZnO电阻的老化不起主导作用。
ZnO电阻残压:在规定条件下,非线性电阻流过指定的直流电流(100A或60A)时,两端的电压降,凯立公司用U60A表示,中科院等离子物理研究所用U200A表示。
ZnO电阻残压比:规定为残压U60A与压敏电压U10mA之比,要求不大于1.5倍。
ZnO电阻荷电率:在额定负荷下,长期承受的电压峰值与压敏电压之比不大于0.6。
漏电流:在075U10mA电压下流过非线性电阻的直流电流。
组合系数:ZnO电阻需要经过串、并联组合后应用,一般通过计算机程序选配。
3结语
通过这几年的对发电机氧化锌电阻和非全相及大滑差异步运行保护器的应用及测试,使我们对这类灭磁系统有了较全面的了解。工作中出现的各种问题也能迎刃而解。随着灭磁方式的变化,越来越多的制造厂将灭磁和转子过电压保护回路融为一体,正确理解各种非线性电阻的特点有助于我们解决实际应用中出现的各种问题,避免灭磁和过电压事故的发生。
参考文献
继电保护器的工作原理范文5
【关键词】空气开关；变压器；短路；保护
空气开关作为低压配电网络、电力拖动和电气控制系统中重要器件，一经问世，就由于它不仅具有控制功能，更兼根据不同型号，集短路保护、过电流保护、分励控制、欠压保护优于一体，其卓越的优越性，得到广大用户的认可，广泛受到青睐，在很多场合都得到了应用。空气开关作为一种电气元件，也并不是十全十美的，并不是在所有情况下都能够及时的发挥作用，通过多年的实践工作，发现当使用空气开关作为电路保护器件，而变压器输出端短路时，空气开关并不能起到应有的保护作用。
为了弄清这个问题，就必须从空气开关的工作原理和变压器的结构和相关工作参数特点入手，从上分析空气开关不脱扣的原因。
一、空气开关的组成结构
如图是空气开关的基本原理图，在图中“1”为空气开关的主触点，当电路正常工作时，主触点承载负载上的电流；“2”是自动脱口机构；“3”是过电流脱扣器；“4”分励脱扣器；“5”是加热电阻丝；“6”是欠电压脱扣器；“7”是脱扣按钮；“8”是跳钩；“9”是热脱扣器。脱扣器是用来接收操作命令或电路非正常情况的信号，以机械动作或触发电路的方法使脱扣机构动作。
二、空气开关的基本工作原理
常规空气开关主要是用来作为电气线路的短路保护和过载保护的，这里主要介绍一下电路短路和过载时空气开关的脱扣原理。
1.电磁脱扣
在电气设备正常工作，线路中通过的电流正常时，空气开关中电磁铁产生的电磁力大小反作用在衔铁上的弹簧拉力，电磁铁不能被吸动，空气开关保持正常运行状态。当设备或供电系统中出现短路性故障时，线路中的电流瞬间超过正常工作电流的若干倍，此时，在电磁铁上产生较强的电磁力，超过弹簧对衔铁的反作用力，衔铁被电磁铁吸动，自由脱扣机构通过机械传动机构推动，释放主触头上的跳钩。主触头在分闸弹簧拉力的作用下切断电路，从而对电路起到短路保护的作用。
2.热脱扣
线路中通过正常电流时，发热元件发热使双金属片弯曲至一定程度（刚好接传动机构电磁线圈衔铁主触头触到传动机构）并达到动态平衡状态，双金属片不再继续弯曲。若出现过载现象时，线路中电流增大，双金属片将继续弯曲，通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头，主触头在分闸弹簧的作用下分开，切断电路起到过载保护的作用。
通过对空气开关脱扣原理的了解，知道空气开关无论是电磁脱扣还是热脱扣，达到对电路起保护的作用，都受电流的影响很大，只有流过空开中的电流超过一定的限度。当空开中的电流瞬间变大时，电磁脱扣机构才会动作，此时热脱扣器并起不到作用；而电流只是偏大，还没有大的达到使电磁脱扣装置动作程度，在较长时间的作用下，热脱扣器发生动作。
三、变压器的基本组成
变压器最基本的组成有两个部分，一是铁心，二是绕组。在这里，主要考虑的是绕组，绕组通常用绝缘的铜线或铝线绕制，其中与电源相连的绕组称为原绕组或初级绕组；与负载相连的绕组称为副绕组或次级绕组。变压器在实际使用中分为升压变压器和低压变压器，在低压侧绕组匝数少，导线比较细；在高压侧绕组匝数多，导线比较粗。
四、变压器输入与输出参数关系
在变压器理想状态时，变压器的参数关系：
空载运行时是指变压器一次绕组接电源、二次绕组开路的状态。变压器在外加电压U1的作用下，一次绕组N1中通过的电流I0称为空载电流。I0产生工作磁通，又称励磁电流。在其作用下，二次绕组N2两端将感应出电动势。变压器的电压变换关系为：
上式说明变压器一次、二次绕组电压的有效值与一次、二次绕组的匝数成正比，比值K称为变压比，作为降压变压器时，K的值大于1。
当二次绕组接入负载ZL时，称为变压器的有载运行。一次绕组中电流有效值为I1，二次绕组中电流的有效值为I2，此时有：
上式表明，变压器一次、二次绕组电流的有效值与一次、二次绕组匝数成反比。
变压器除了有变压和变流的作用以外，还有变换阻抗的作用。在不考虑变压器的漏磁、发热等损耗时，可以认为变压器的输入功率与输出功率是相等的。在变压器的一次侧接电源电压为U1，二次测接负载阻抗ZL，在一次侧的等效阻抗为ZL'，则有：
上式说明，变压器的变压比为K时，在二次测接阻抗为ZL的负载，相当于在电源上直接接入一个阻抗为K2ZL的负载。当二次测负载阻抗为ZL=0零时，由上面的阻抗转换关系，则ZL'=0，此时的不仅是变压器的输出端处于短路状态，同时，电源也处于短路状态，电源上的电流应该会在瞬间增大。在电路中接有空气开关时，在空气开关中的电流脱扣器中会有很大的电流，进而产生较强的磁力，电磁铁吸动衔铁，使电磁脱扣机构动作而脱扣，使主触点断开，起到保护作用。但事实并非如此，空气开关并不会脱扣起保护。
空气开关不能起保护是什么原因导致的呢？其原因是空气开关中的电流并没有达到起保护作用的程度。进一步来说，又是为什么已经短路了，而电流却还没有达到使空气开关脱扣的程度呢？究其原因，变压器输出端的短路只能是一种电源的“间接短路”，它是一种在理想状态下，完全不考虑变压器线圈本身的阻抗而等效出来的短路。在实际上，变压器的线圈在接入交流电时，存在一定的阻抗，即ZL0≠0，那么在变压器负载阻抗虽然为0，二次侧的电流为：
该电流比较大，完全超过变压器正常工作时的电流，工作时间稍长，就会使变压器变热，直至变压器烧坏。而在变压器的一次侧电流为I1，根据变压器的参数转换关系：
当变压器作为降压变压器使用时，K的值大于1，当变压比K大到一定程度时，I1的值就会相应的较低，此时电流I1的值比电流I2的值要小很多，以致达不到使空气开关脱扣的电流。为了避免变压器输出端短路而空气开关不起作用，就要在电路设计和元件选取时充分考虑变压器的短路阻抗值。另外，要分清楚短路的类型，分清“直接短路”与等效出来的“间接短路”的不同。
参考文献
[1]徐立娟.电力电子技术[M].人民邮电出版社，2012.
[2]赵景波.电工基础[M].人民邮电出版社，2012.
继电保护器的工作原理范文6
发电机组是由无刷励磁机和发电主机、蒸汽机组成。发电机的安全运行对电力系统运行和电能质量起着决定性的作用，同时发电机也是贵重的电器设备。因此装设性能完善的继电保护装置是非常必要的。
下面我们浅谈一下发电机的保护常识：
一・故障类型及不正常运行状态
1・故障类型包括定子绕组相间短路，单相匝间短路，单相接地，转子一点两点接地，和励磁回路电流消失和故障。
2・不正常运行状态有：外部短路引起定子过电流，负荷超过发电机额定容量引起的过负荷，和不对称负荷引起的发电机负序过电流，过负荷。由于突然甩负荷引起的定子过电压，由励磁故障引起的转子过负荷和主蒸汽门关闭引起的逆功率等。
二・采用的保护
1・发电机矢磁保护：矢磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的矢磁故障保护由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压UFD（P），系统低电压，静稳阻抗，TV断线等判据构成，分别作用于发信号和解列灭磁。励磁低电压判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关可检测发电机是否矢磁而失去静态稳定。静态阻抗判据在矢磁后静稳边界时动作。
2・发电机过磁保护：过磁保护是反应发电机因发电机频率降低或电压过高引起铁芯工作磁密度过高的保护
3・发电机定子保护（接地，匝间）定子接地保护是电机定子单相接地故障保护由基波零序电压和三次谐波电压组成。匝间保护由纵向零序电压和故障负序方向判据构成，设置PT断线闭锁措施作为发电机内部匝间保护。
4・发电机转子一点，两点接地保护：用于发电机转子回路一点接地轮流检测采样回路正负极对地电压，实时计算转子接地电阻动作于信号。
5・发电机差动保护：发电机主回路主要保护，是电网和发电机本身相间短路引起的过电流保护
6・发电机过负荷保护：分定时限和反时限，反应发电机承受负荷电流的能力和发动机定子的积热程度的保护
7・发电机低频保护：反应发电机系统频率降低对汽轮机影响积累的保护。
8・复合电压记忆过电流：是发电机电压PT和CT过电流的复合判据，采用记忆方式保护发电机过电流。
三・ 配置方案
我们根据以上发电机的故障类型和故障运行状态在严格执行保护规程等条件，选用功能齐全、价格居中的南京钛能电气有限公司的自动化的综合保护装置。NAS-928系列数字式发电机保护装置是专用200MW以下的中、小型汽轮发电机，水轮发电机的成套保护装置。符合我国国际标准 GB14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》。
1・发电机主保护：南京钛能的发电机保护TDR928G。实现发电机差动保护和定子接地保护。
2・发电机的其他保护：南京钛能的发电机后备保护TDR928B。和综合保护器TDR931实现发电机矢磁保护，复合电压记忆过流，发电机过电压，定子过负荷，逆功率保护。一点及两点接地。
四・调试过程中问题分析。（差动保护NAS-928 G为例）
NAS-928系列保护操作界面、功能使用相对比较简单容易学习和掌握。差动保护是发电机组主保护中的重中之重，所以，下面简述一下用机组短路实验，来验证差动保护回路在现实操作中的应用。
机组短路试验是在发电机出口处断开，并用短路母线进行三相短路连接。并在发电机励磁回路加入一定励磁电压，模拟发电机运行的电流实验。是检测发电机所用保护回路和仪表回路是否开路，定子线圈短路，验证保护差动接线及极性的正确性。同时录制发电机三相短路特性试验。
发电机差动保护要求发电机两侧电流反极性接入（即相位差180）在升流过程中，发电机差动保护动作。根据装置录波功能，可以分析CT极性。如图4・1所示；和图4・2所示；
图4・1 发电机主回路差动接线原理
我们设定IA IB IC 为发电机中性点2CT三相电流。Ia Ib Ic 为发电机机端1CT电流，继电器平衡电流Ibp，制动电流Izd，比率系数Ik，动作电流Id。
首先分析：当发电机A相机端电流和中性点流经电流。看操作界面电流相位显示，如果其相位一致，并没有按反极性接入，因此可以判断极性接入错误。若发电机中性点2CT有按反极性接入则发电机机端电流和中性点电流方向相位不一致。B相发电机端电流和中性点2CT电流相位一致，也判断极性接入错误，反之正确。C相亦如此。
如果保护装置检测显示发现流入保护装置的1CT的 A相电流比中性点2CT的A相电流滞后120度。流入发电机机端的1CT电流C相比流入中性点2CT电流C相电流超前120度。观察发现发电机中性点2CT的A相电流与机端1CT的C相电流相位一致，中性点2CT的C相电流与机端1CT的A相电流相位一致。通过极性检查发现中性点端2CT的 A相同名端和C相同名端标注错误，A相同名端实际是C相同名端。C相同名端是A相同名端。
工作原理见图4・3、图4・4所示。由于A，C 同名端标注错误同时亦未按反极性接入发电机两端CT接线。导致保护装置内部形成了差流，Id=IA-Ia.Ibp
比率制动差动保护防止差动保护在外部短路时有很大穿越电流使CT误差增大时误动作的保护。当IA>Izd， Id>Ibp+（IA-Izd）*Ik时保护动作。当IAIbp时保护动作。
图4・2 发电机差动接线原理图
图4・3 比率制动式纵差保护原理接线
图 4・4 比率制动式差动特性曲线
