SEL綜合保護(hù)基本知識

.,SEL綜合保護(hù)基本知識,運(yùn)行保障中心電氣一部,.,綜保的基本原理,不同廠家的微機(jī)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)各不相同，但基本原理相差不大，因而在這里我只想闡述一下它的基本原理。大致原理見圖1.1，從圖中可見一般微機(jī)繼電保護(hù)都由以下插件構(gòu)成：交流變換插件、電源插件、CPU插件、開關(guān)輸入插件、開關(guān)輸出插件、管理插件（通信插件）。,.,綜保的基本原理,1）交流變換插件交流變換部分包括電流變換器CT和電壓變換器PT，用于將系統(tǒng)CT、PT的二次側(cè)電流、電壓信號轉(zhuǎn)換為弱電信號，供CPU插件轉(zhuǎn)換，并起強(qiáng)弱電隔離作用。2）CPU插件該插件是裝置核心部分，一般由單片機(jī)（CPU）和數(shù)字信號處理器(DSP)組成。其中CPU完成裝置的總啟動元件；DSP完成所有的保護(hù)算法和邏輯功能。CPU內(nèi)設(shè)總起動元件，起動后開放出口繼電器的正電源，同時完成事件的記錄；另外它還具有完整的故障錄波功能、A/D變換、軟硬件自檢等功能。3）管理插件有時也叫通信插件（Master插件）。本插件是裝置的管理和通信插件，承接裝置與外界（包括面板、PC調(diào)試軟件、監(jiān)控后臺、遠(yuǎn)動等）通信的管理插件。管理插件一般根據(jù)需要設(shè)置有網(wǎng)口、雙以太網(wǎng)口和RS485或RS-422口,已滿足不同監(jiān)控和運(yùn)動系統(tǒng)的要求。4）開入插件(DI)開入插件用來接入各保護(hù)壓板、隔離刀閘輔助觸點(diǎn)位置、斷路器失靈開入等開關(guān)量輸入信號。開入插件對各路開入回路進(jìn)行實(shí)時自檢。5）開出插件主要輸出跳、合閘及信號接點(diǎn)，從而接通跳、合閘回路及報(bào)警回路。6）電源插件裝置電源一般采用交、直流兩用開關(guān)電源。插件一般輸出一路5V和一路24V電壓。其中5V用于裝置數(shù)字器件工作，24V用于繼電器驅(qū)動及狀態(tài)量輸入使用。,.,SEL綜保的種類,SEL351:主要用于進(jìn)線保護(hù)SEL551:主要用于出線保護(hù)，早期用于變壓器和電動機(jī)SEL749:主要用于電動機(jī)保護(hù)SEL300G:主要用于發(fā)電機(jī)保護(hù)SEL587:主要用于電流差動保護(hù)SEL387:主要用于線路電流差動保護(hù),.,常用的三種SEL綜保,SEL351:主要用于進(jìn)線保護(hù)SEL551:主要用于出線保護(hù)，早期用于變壓器和電動機(jī)SEL749:主要用于電動機(jī)保護(hù)基本上，由以上三種組成的保護(hù)系統(tǒng)搭建了我們所見到的最常用的配電間綜保系統(tǒng)，其中SEL351綜保在進(jìn)線上使用，SEL551綜保在變壓器上使用，SEL749綜保在電動機(jī)上使用。,.,常用的三種SEL綜保,SEL351:主要用于進(jìn)線保護(hù)SEL551:主要用于出線保護(hù)，早期用于變壓器和電動機(jī)SEL749:主要用于電動機(jī)保護(hù)基本上，由以上三種組成的保護(hù)系統(tǒng)搭建了我們所見到的最常用的配電間綜保系統(tǒng)，其中SEL351綜保在進(jìn)線上使用，SEL551綜保在變壓器上使用，SEL749綜保在電動機(jī)上使用。,.,SEL保護(hù)的面板,SEL351:SEL351:SEL749:,.,電機(jī)保護(hù),電動機(jī)的故障形式一、對稱故障二、不對稱故障,非接地性故障,接地性故障,.,電機(jī)保護(hù),一、對稱故障包括過載、堵轉(zhuǎn)和三相短路等，這類故障對電動機(jī)的損壞主要是熱效應(yīng)和機(jī)械應(yīng)力，使繞組發(fā)熱甚至損壞。其主要特征是三相正序電流幅值同時增大并基本對稱，不產(chǎn)生負(fù)序電流和零序電流分量。電流幅值增大的程度基本反映故障嚴(yán)重的程度，因此，微機(jī)保護(hù)出口動作時間直接取決于電動機(jī)過電流幅值。,.,電機(jī)保護(hù),二、不對稱故障不對稱故障分為非接地性故障和接地性故障兩類2.1、非接地性不對稱故障主要包括三相電源嚴(yán)重不對稱、斷相、相間短路、匝間短路等。這類故障會引起三相電流不對稱,由于我國電動機(jī)的中性點(diǎn)不接地，故定子電流可分解為正序和負(fù)序分量，而零序分量為零。非接地性不對稱故障在電機(jī)負(fù)荷率較小時，不會產(chǎn)生電流幅值的顯著增大，但由于負(fù)序電流的存在產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，使電動機(jī)轉(zhuǎn)子槽的集膚效應(yīng)顯著增加，使電動機(jī)損耗加劇，發(fā)熱變得嚴(yán)重，同時還會帶來轉(zhuǎn)子振動及起動力矩降低等一系列問題。這類故障的保護(hù)應(yīng)采用短時限的速斷跳閘。,.,電機(jī)保護(hù),二、不對稱故障2.2、接地性不對稱故障主要是指單相接地短路。由于電動機(jī)外殼必須安全接地，因此繞組端部碰殼、絕緣破壞等都可能導(dǎo)致接地故障，特別是處在塵埃重或濕度大的環(huán)境下，故障率就更高。規(guī)范規(guī)定，當(dāng)接地電流大于5A時應(yīng)裝設(shè)單相接地保護(hù)。發(fā)生接地性不對稱故障時，會出現(xiàn)零序電流分量，這是區(qū)別其它任何非接地性故障的根本特征，可作為接地性故障的主要判據(jù)。此類故障通常采用零序互感器加以檢測。,.,傳統(tǒng)電機(jī)保護(hù)原理,既然要用綜保代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電保護(hù)，那么我們有必要分析一下電機(jī)傳統(tǒng)保護(hù)的工作原理。傳統(tǒng)電機(jī)共有四種保護(hù)，分別為過電流保護(hù)、速斷保護(hù)、低電壓保護(hù)及接地保護(hù)。其中除接地保護(hù)只發(fā)報(bào)警信號外,過電流保護(hù)、速斷保護(hù)、低電壓保護(hù)動作都將使電機(jī)跳閘。,.,SEL551:用于早期的電機(jī)保護(hù),SEL-551硬件概貌見圖1.2,從圖中可知它有三相(A、B、C相)模擬電流量輸入；一路零序模擬電流量輸入；兩路開關(guān)量輸入（IN1,IN2）；四路可編程輸出口（OUT1OUT4）；一路串行通訊接口。,.,SEL551:用于早期的電機(jī)保護(hù),原理圖：,.,SEL551:用于早期的電機(jī)保護(hù),SEL-551型微機(jī)保護(hù)的原理圖見上圖，從圖中我們可看到它可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速斷、過流（包括零序）保護(hù)。而電機(jī)的低電壓保護(hù)仍使用原傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式。這是由于SEL-551型微機(jī)保護(hù)無電壓判斷能力，故電機(jī)低電壓保護(hù)只能使用原傳統(tǒng)的繼電保護(hù)。此外，隨著科技的進(jìn)步，人們希望能把電機(jī)的堵轉(zhuǎn)、電流不平衡、熱過載等重要保護(hù)也加入到微機(jī)保護(hù)中來，從而能對電機(jī)實(shí)現(xiàn)全面的保護(hù)。但這些保護(hù)在SEL-551型微機(jī)保護(hù)中都不能實(shí)現(xiàn)，這在一定程度上限制了該微機(jī)保護(hù)的使用。因此我們也希望能選用一種微機(jī)保護(hù)，它能專門針對電機(jī)起到全方位保護(hù)。為此SEL公司專門為電機(jī)研發(fā)了新型微機(jī)保護(hù)SEL-749。,.,SEL749:專用電機(jī)保護(hù),SEL-749M型微機(jī)保護(hù)是專為三相電動機(jī)保護(hù)而設(shè)計(jì)的。繼電器的基本型提供堵轉(zhuǎn)，過載，不平衡，短路保護(hù)。電壓和RTD保護(hù)是可選項(xiàng)。所有型號的繼電器都提供監(jiān)視功能。裝置基本型還提供兩個可編程光電隔離的輸入接點(diǎn)和3個可編程輸出接點(diǎn)。此外他還支持?jǐn)U展接點(diǎn)。,.,SEL749:專用電機(jī)保護(hù),SEL-749型與SEL-551型微機(jī)保護(hù)比較同SEL-551型微機(jī)保護(hù)相比,我們可發(fā)現(xiàn)SEL-749型微機(jī)保護(hù)更適合電機(jī)保護(hù)。1、它能通過加入可選的電壓模塊,從微機(jī)上實(shí)現(xiàn)電機(jī)的低電壓保護(hù),而不像551型只能使用傳統(tǒng)保護(hù)來實(shí)現(xiàn)該功能。2、SEL-749型微機(jī)保護(hù)本身還能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的熱過載保護(hù)、電流不平衡和電機(jī)缺相等保護(hù)。3、因?yàn)?51型微機(jī)保護(hù)只能對電流起保護(hù)，因此它非常適用于變壓器保護(hù)，因?yàn)樽儔浩鳠o電壓保護(hù)，只有相過流、速斷、零序過流等電流方面的保護(hù)。4、此外可利用551型微機(jī)保護(hù)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的磁不平衡保護(hù)。因?yàn)樵摫Ｗo(hù)實(shí)質(zhì)就是電流保護(hù)。,.,SEL749:專用電機(jī)保護(hù),SEL749微機(jī)保護(hù)的二次原理圖如圖示(只畫出保護(hù)部分)。,.,SEL749:內(nèi)部保護(hù)的實(shí)現(xiàn),電機(jī)過流保護(hù)原理當(dāng)微機(jī)保護(hù)電流模擬入口任一相電流最大值IP(即時值)超過其整定值50P2P時，經(jīng)過50P2D整定的時間后,繼電器字位50P2T置位變1，然后再啟動變量計(jì)時元件SV02,若在SV02PU的整定時限內(nèi)電流恢復(fù)正常，則終止計(jì)時；若持續(xù)到整定時限，且保護(hù)出口處于投入狀態(tài)，則過流出口OUT102動作,使電機(jī)跳閘；同時使面板的第四個指示燈點(diǎn)亮。這里有人感到疑惑，過流元件本身有計(jì)時器50P2D，為什么還要用變量計(jì)時器SV02呢?這是因?yàn)檫^流元件50P2T的計(jì)時器沒有脈沖保持時間,而用SV02即可實(shí)現(xiàn)保護(hù)時間(用SV02PU)，也可實(shí)現(xiàn)脈沖保持時間(用SV02DO)。從而避免因觸發(fā)的脈沖時間短，程序掃描不到造成的誤動作。,.,SEL749:內(nèi)部保護(hù)的實(shí)現(xiàn),低電壓保護(hù)原理電動機(jī)正常運(yùn)行時，如由于短路或其他故障使電動機(jī)母線電壓降低時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩會成倍地下降，結(jié)果造成電動機(jī)嚴(yán)重過載而電流增加不大，通常情況下，當(dāng)母線電壓降低至60%時，電動機(jī)的自起動將產(chǎn)生困難，所以電動機(jī)需進(jìn)行欠電壓保護(hù)。從原理圖上可知，當(dāng)電壓互感器的二次側(cè)電壓即時值VP小于整定值27P1P（一般設(shè)為60V）時，經(jīng)過27P1D整定的時間后,繼電器字位27P1T置位變1，然后與非斷線閉鎖元件！NOP相與后，再啟動變量計(jì)時元件SV03,若在SV02PU的整定時限內(nèi)電壓恢復(fù)正常，則終止計(jì)時；若持續(xù)到整定時限，且保護(hù)出口處于投入狀態(tài)，則低電壓出口OUT401動作,使電機(jī)跳閘；同時使面板的第五個指示燈點(diǎn)亮報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)斷線閉鎖時，也點(diǎn)亮面板的第五個指示燈報(bào)警。,.,SEL749:內(nèi)部保護(hù)的實(shí)現(xiàn),斷線閉鎖保護(hù)的原理從圖上我們可知，當(dāng)正序電壓值下降幅度大于20%，同時正序電流、負(fù)序電流或者零序電流的幅值和相角都沒有發(fā)生相應(yīng)變化時，并且這種狀態(tài)持續(xù)60個周波長，繼電器字位LOP置位變1，使面板的第五個指示燈點(diǎn)亮斷線報(bào)警。當(dāng)正序電壓值恢復(fù)到0.43*Vnom/PTR以上,并且二次側(cè)的零序電壓和負(fù)序電壓值都小于5伏時，繼電器字位LOP復(fù)位變0。,.,SEL749:內(nèi)部保護(hù)的實(shí)現(xiàn),電動機(jī)熱模型過負(fù)荷保護(hù)SEL-749型微機(jī)保護(hù)通過實(shí)際運(yùn)行的電動機(jī)電流,使用啟動元件(或轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)保護(hù)元件)和運(yùn)行元件來復(fù)制電動機(jī)的冷熱特性。在啟動元件中,SEL-749M利用額定堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電流和額定轉(zhuǎn)子止轉(zhuǎn)時間I2t,把這個限定值和測量I2t值做比較,以此來提供轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)保護(hù)。運(yùn)行元件根據(jù)電動機(jī)的電流實(shí)時進(jìn)行溫度計(jì)算,并和限定值進(jìn)行比較,以此來提供可靠的過負(fù)荷及不平衡故障保護(hù)。如果運(yùn)行參數(shù)超過了設(shè)置參數(shù),繼電器就會跳閘。,.,SEL749:內(nèi)部保護(hù)的實(shí)現(xiàn),電流不平衡保護(hù)原理電動機(jī)末端的不平衡電壓導(dǎo)致定子出現(xiàn)不平衡電流。不平衡電流中的負(fù)序分量導(dǎo)致電動機(jī)轉(zhuǎn)子明顯的發(fā)熱。SEL-749電流不平衡元件的繼電器字位為46UBT,我們將該字位定義為變量計(jì)時器SV05的輸入，經(jīng)過變量計(jì)時器的延時后，通過輸出口OUT101跳閘。,.,SEL749:定值的查詢,.,總結(jié),微機(jī)保護(hù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)1)故障點(diǎn)相對較少因?yàn)槲C(jī)保護(hù)的所有電路都采用插件式的集成化處理，省掉了所有的傳統(tǒng)電磁式繼電器，故能引起故障的故障點(diǎn)大大減少。2)邏輯關(guān)系易實(shí)現(xiàn)、動作可靠微機(jī)保護(hù)具有動作快速、準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點(diǎn)。此外微機(jī)保護(hù)內(nèi)部整合了大量的邏輯元件，我們只要通過內(nèi)部的邏輯元件把輸入和輸出聯(lián)系起來，就可很容易地實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的各種邏輯保護(hù)了，而不需像傳統(tǒng)保