電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中繼電器的應(yīng)用探究

電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中繼電器的應(yīng)用探究摘要：在我國(guó)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，電氣工程行業(yè)發(fā)展變化的同時(shí)也在不斷進(jìn)行技術(shù)的更新與改革。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前人們的日常生活以及生產(chǎn)建設(shè)離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。而對(duì)于電氣工程行業(yè)而言，在電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展背景下，自動(dòng)化低壓中繼電器的應(yīng)用既有效保障了整體工程的可靠性與安全性，同時(shí)也促進(jìn)了電氣工程行業(yè)的進(jìn)一步完善與發(fā)展。關(guān)鍵詞：電氣工程；自動(dòng)化；低壓電器；繼電器；應(yīng)用繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中。近年來(lái)，我國(guó)電力事業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，將繼電器運(yùn)用到電氣工程自動(dòng)化建設(shè)中可提升低壓電器建設(shè)效果，促進(jìn)設(shè)備使用水平的全面提升。1低壓電器元件的選擇性1.1電流的選擇性在設(shè)定系統(tǒng)電流值時(shí)，上級(jí)斷路器的過(guò)載電流或是短路電流要大于上下級(jí)斷路器，使得距離故障點(diǎn)最近的路中斷路器先跳閘。當(dāng)電流故障發(fā)生在負(fù)載端時(shí)，負(fù)載側(cè)斷路器的額定電流值將遠(yuǎn)小于母線側(cè)斷路器，并且會(huì)先發(fā)生跳閘，若斷路器無(wú)法正常運(yùn)行，將先對(duì)母線側(cè)斷路器實(shí)施級(jí)聯(lián)保護(hù)。1.2時(shí)間的選擇性時(shí)間選擇性是指，短路電流近似相同時(shí)的一種選擇辦法，必須在上一級(jí)的斷路器部分配置具有延時(shí)特性的脫扣器，若下級(jí)斷路器發(fā)生故障，則可以及時(shí)斷開(kāi)短路。根據(jù)二級(jí)配電系統(tǒng)圖，若負(fù)載側(cè)斷路器的動(dòng)作電流遠(yuǎn)小于過(guò)電流故障時(shí)的電流，并且故障電流將達(dá)到母線側(cè)斷路器的電流值，此時(shí)的負(fù)載與母線側(cè)斷路器將一同發(fā)生跳閘。為避免低壓系統(tǒng)中的電器元件出現(xiàn)這種事故，需要利用斷路器的時(shí)間選擇性，對(duì)電器元件采取相應(yīng)的級(jí)聯(lián)保護(hù)。在設(shè)定時(shí)間時(shí)，負(fù)載發(fā)生過(guò)電流保護(hù)情況下的母線側(cè)斷路器延時(shí)將大于負(fù)載側(cè)斷路器，負(fù)載側(cè)斷路器會(huì)在同時(shí)采取延時(shí)保護(hù)的情況下，先動(dòng)作，由母線側(cè)斷路器切斷回路，若正常延時(shí)保護(hù)措施采取后，負(fù)載側(cè)斷路器沒(méi)有產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，則判定為故障，此時(shí)將由母線側(cè)斷路器對(duì)低壓線路進(jìn)行保護(hù)，不僅脫扣延時(shí)，而且脫扣器的動(dòng)作電力實(shí)現(xiàn)了分級(jí)配合。1.3邏輯的選擇性邏輯選擇性是指，斷路器能夠分享并交換數(shù)據(jù)，對(duì)各元件的智能化要求較高。在路基選擇性保護(hù)機(jī)理中，斷路器能夠根據(jù)故障的具體位置，向上級(jí)斷路器傳送下級(jí)斷路器監(jiān)測(cè)到的不脫扣信號(hào)，使得處于等待狀態(tài)的上級(jí)斷路器對(duì)下級(jí)斷路器的故障進(jìn)行判斷。如果下級(jí)斷路器沒(méi)有在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)跳閘，則不脫扣指令將解除，指導(dǎo)下級(jí)斷路器完成成分跳閘動(dòng)作，進(jìn)而由上級(jí)斷路器分析自身與故障點(diǎn)的距離，然后實(shí)施相應(yīng)的保護(hù)措施。2后備保護(hù)的原理2個(gè)過(guò)電流保護(hù)電器在串聯(lián)之后會(huì)產(chǎn)生一種過(guò)電流配合，電源側(cè)保護(hù)電器在其他保護(hù)電器的幫助下，不僅能夠避免其他保護(hù)電器過(guò)負(fù)荷，而且有利于電源側(cè)保護(hù)電器的過(guò)電流保護(hù)的實(shí)現(xiàn)。廣域視角下，低壓系統(tǒng)中低壓電器元件后備保護(hù)原理如下：(1）由子站實(shí)時(shí)采集母線電壓的各序分量，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判斷啟動(dòng)元件是否存在動(dòng)作，并且子站與母線的各序電壓比例系數(shù)，會(huì)被智能元件上傳到主站，然后由主站排序傳輸上來(lái)的各序電壓比例系數(shù)，為精準(zhǔn)找出故障點(diǎn)做好鋪墊工作。(2）子站將一系列候選故障線路、相鄰線路的元件動(dòng)作系數(shù)，傳輸至主站，并依據(jù)相關(guān)的計(jì)算方法，對(duì)故障關(guān)聯(lián)系數(shù)進(jìn)行排序，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)故障線路的實(shí)時(shí)監(jiān)控。(3）若故障電路兩端的斷路器存在故障動(dòng)作，可利用傳統(tǒng)的主保護(hù)進(jìn)行切除，若故障線路兩端的斷路器不發(fā)生動(dòng)作，則可能是保護(hù)柜故障或是斷路器線路失靈。為有效解決線路故障問(wèn)題，有必要區(qū)分故障電路斷路器以及相鄰線路斷路器下發(fā)的跳閘命令，從而保證后備保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)，使得故障線路的電壓、電流信息能夠被充分利用。3電氣工程及其自動(dòng)化低壓電器中繼電器的應(yīng)用措施3.1具體問(wèn)題分析在對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的GCS開(kāi)關(guān)柜實(shí)際使用情況進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)短路時(shí)，MCC柜中某個(gè)抽屜模塊沒(méi)有及時(shí)分?jǐn)喽搪?，由進(jìn)線柜內(nèi)的主斷路器對(duì)短路故障進(jìn)行分?jǐn)?，使得低壓配電線路無(wú)法正常工作，沒(méi)有體現(xiàn)出低壓電器元件的選擇性與后備保護(hù)。通過(guò)對(duì)樣機(jī)的檢驗(yàn)，找出問(wèn)題原因。故障發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因在于：抽屜模塊單元采用的斷路器與主回路的連接導(dǎo)線，產(chǎn)生的預(yù)期短路電流為50kA，檢驗(yàn)結(jié)果表明，斷路器各項(xiàng)功能可正常運(yùn)行，連接導(dǎo)線使得MCC柜垂直母線的下端發(fā)生熔化。結(jié)合波形采集圖，發(fā)現(xiàn)PVC無(wú)法抵抗給定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使得絕緣層發(fā)生破壞，使得扎成捆的三相絕緣導(dǎo)線發(fā)生了二次短路，持續(xù)一段時(shí)間后，將對(duì)沿向銅導(dǎo)體造成不可恢復(fù)的熱沖擊，進(jìn)而產(chǎn)生熔斷，使得短路分?jǐn)喙δ軣o(wú)法正常運(yùn)行。與此同時(shí)，垂直母線下端的熔化現(xiàn)象，產(chǎn)生了能夠造成線路發(fā)生三次短路的弧光短路，嚴(yán)重影響了主斷路器的保護(hù)作用，只有在承受一段時(shí)間中，進(jìn)線柜才會(huì)發(fā)生消除故障的斷短路動(dòng)作。3.2改進(jìn)措施通過(guò)對(duì)實(shí)際線路中低壓電器元件選擇性與后備保護(hù)方法的分析，主要是由于連接導(dǎo)線選擇不當(dāng)而引發(fā)的一系列短路故障。針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)者應(yīng)在滿足斷路器額定電壓的情況下，對(duì)短路時(shí)的熱沖擊現(xiàn)象產(chǎn)生原因進(jìn)行綜合考慮，從而維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。在對(duì)不同連接導(dǎo)線不損壞接頭的溫度進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算之后，建議將原有的BVR6mm2連接導(dǎo)線設(shè)計(jì)成BVR16mm2連接導(dǎo)線。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的連接導(dǎo)線進(jìn)一步檢驗(yàn)，此方案順利通過(guò)。因此，對(duì)于低壓電路元件的選擇性與后備保護(hù)，需要在滿足低壓電器元件額定電流的前提下，全面考慮上下級(jí)全部元件短路、過(guò)流配合以及接插件、連接導(dǎo)線等，并對(duì)連接導(dǎo)線所能承受的熱效應(yīng)進(jìn)行綜合計(jì)算，通過(guò)理論計(jì)算來(lái)找出最佳的連接導(dǎo)線設(shè)計(jì)值，以此保障斷路器能夠正常工作。通過(guò)查閱大量資料，可查找到有關(guān)斷路器限流特性塑料殼樣品的熱穩(wěn)定熱效應(yīng)曲線，與被限制熱應(yīng)力以及短路電流曲線結(jié)合后，能夠查找出電纜線路所能承受的最大熱應(yīng)力，選用交聯(lián)聚乙烯絕緣導(dǎo)線作為設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，能夠有效避免故障問(wèn)題的發(fā)生，以此充分發(fā)揮出低壓電器元件的選擇性能與后備保護(hù)。為有效避免日常工作中斷路器出現(xiàn)誤跳閘、越級(jí)跳閘等故障，應(yīng)對(duì)各低壓電器元件進(jìn)行定期檢查，全面實(shí)施問(wèn)題預(yù)防措施。通過(guò)定期檢查，判斷斷路器各相電流的實(shí)際負(fù)載值與額定值相比，比例系數(shù)應(yīng)為0.7。同時(shí)，對(duì)斷路器的延時(shí)值以及電流整定值進(jìn)行檢測(cè)，并在斷路器表面標(biāo)明相關(guān)標(biāo)識(shí)，以便后期斷路器的檢修與維護(hù)。此外，應(yīng)定期清理低壓系統(tǒng)表面，為電器元件穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供良好的環(huán)境，或是利用紅外成像儀對(duì)斷路器線路兩端的溫度進(jìn)行定期檢查，以免較大的熱沖擊效應(yīng)損壞連接導(dǎo)線，從而不斷提升低壓電器元件的運(yùn)行性能，增強(qiáng)后備保護(hù)。4結(jié)語(yǔ)綜上所述，筆者對(duì)繼電器的實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)了分析，隨著我國(guó)電氣行業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化電器在人們的生活中得到了有效使用，繼電器在電氣工程自動(dòng)化中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)繼電器的認(rèn)識(shí)，對(duì)其深入分析與研究，制造出更多的自動(dòng)化產(chǎn)品，為人們的生活生產(chǎn)提供更多便利，推動(dòng)我國(guó)電氣行業(yè)更好地發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1]劉啟昌.電氣工程自動(dòng)化低壓電器中繼電器的應(yīng)用[J].