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静态型电流电压时间继电器技术特性分析

作者: 来源: 发布时间:2018/2/11 16:12:47  点击数:1152
王晓丹 湖南省变电修试安装公司(湖南长沙410002)
王 宇 长沙电力学校(湖南长沙410131)
0引言
随着我国科学技术的发展,模拟电子技术和数字电子技术已广泛的用于电力系统继电保护及自动化设备上,电网继电保护及自动化装置已由过去常规的电磁型保护逐步向数字型保护过渡,作为继电保护装置一个基本组成部分的继电器已由电磁型逐步向静态型发展。虽然电磁型继电器在过去几十年里对电网的安全稳定运行所起的作用是肯定的,但是电磁型继电器由于在结构上采用的是电磁原理和机械原理构成,其动作值离散性大和机械部分易卡死等缺陷造成的装置不正确动作给系统带来的危害也不可否认。为了解决电磁型继电器原理结构上的这一弊病,国内许多厂家竞相研制出了利用数字电子原理构成的继电器即我们所称的静态型继电器。由于静态型继电器原理和结构的优越性能,目前正在逐步取代早期研制的电磁型继电器。
1几种主要静态型继电器技术特性分析
1.1静态型电流(电压)继电器
1.1.1 应用
静态型电流电压继电器分为静态型过电流继电器、静态型过电压继电器、静态型低电压继电器。过流继电器主要用于电力线路和电力设备的过电流、过负荷保护和用作电流断线闭锁元件以及电流启动元件。过电压继电器主要用于判别线路和电力设备的过电压,用作过电压保护。低压继电器主要用于判别线路和电力设备的电压降低,用作失电保护或与电流继电器配合构成复合电压闭锁过流保护。
1.1.2 工作原理

如图1所示,电流电压继电器的主要构成元件是集成运算放大器,集成运算放大器具有大于10 000倍的开环放大倍数和极小的失调电压、电流,是构成模拟型继电器保护的最佳器件。交流电压或电流经交流变换器变换成本继电器所需的交流电压,再经50 hz带通滤去50 hz以外的谐波,然后再通过整流、滤波变成直流电压送入整定回路,整定回路靠改变运算放大器的放大倍数来改变定值。整定回路的输出电压uz再送入电平检测器与比较电压ub进行比较,然后通过驱动,作用于出口继电器j。
对于过流或过压继电器,在正常情况下uz<ub时,继电器j不动作;在故障情况下uz>ub时,继电器j动作。
对于低压继电器,在正常情况下时uz>ub,继电器j不动作;在故障情况下时uz<ub,继电器j动作。
1.1.3 主要性能及特点
静态型继电器原理先进、性能稳定、绝缘水平和可靠性高。与电磁型继电器比较具有动作值精度高、离散值小、整定范围广、动作和返回快、返回系数高、互感器负担和直流功耗小等优点。同时继·44·电器定值整定方便,调试简单,特别是由于其外壳和引出线与电磁型继电器完全相同,便于电磁型继电器的更新换代。
1.2静态型时间继电器
1.2.1 应用
静态型时间继电器主要用作发电厂、变电所中继电保护的延时元件,同时也适用于其它需要精确延时控制的工业领域,适用于对电磁型继电器进行更新换代,以解决目前电力系统继电保护中采用电磁型时间继电器造成保护时间级差配合困难的迫切矛盾。目前国内生产的静态型时间继电器有多种型号,并且具备2 ms~10 000 s的各类时间段,以便于用户对不同的时间要求进行选择。由于静态型时间继电器自身具备其优越的性能,从90年代初起就广泛的在我省电力系统中应用。
1.2.2 工作原理

如图所示,静态型时间继电器逻辑电路由ic模块构成,使用晶振分频,可编程减法计数达到延时。当外来启动量经瞬时电路转换为弱电信号后,再送至控制逻辑。控制逻辑分3路送出:1路送至分频器,启动计时器,开始计时;另2路分别送至出口1和出口2的,开放其出口回路,当外来启动量的时间tqd>t1zd整定时间,出口1动作,同时t1灯亮。当外来启动量的时间tqd>t2zd整定时间,出口2动作,同时t2灯亮。为了克服出口继电器固有动作时间而造成的动作时间误差,在继电器内设置了补偿回路,这样大大减少了整定时间与实际动作时间的误差。
1.2.3 主要性能及特点
静态型时间继电器采用进口集成电路芯片和元器件构成,具有原理先进、性能稳定、可靠性高的特点。与电磁型时间继电器比较具有:动作值精度高、级差小、整定方便、延时范围广、直流功耗小等优点。特别是由于其外壳和引出线与电磁型继电器完全相同,便于电磁型继电器的更新换代。
2静态型继电器的实际应用及发展趋势
我国继电器的发展过程经过了3代。第1代是从50年代初到70年代中期,电网继电保护广泛使用的是感应型继电器,其特点是结构复杂、体积庞大、动作稳定性差、调试难度大;第2代是从70年代中期到90年代初,电网继电保护广泛使用的是电磁型继电器,其特点是结构较为简单、电磁型中间继电器可靠性较高,电磁型电流电压、时间继电器由于采用了部分机械结构,因此动作误差和离散值大且机械轴承易磨损卡死;第3代是从90年代初至今,电网继电保护广泛使用的电磁型继电器正逐步开始由静态型继电器取代。
在广泛使用电磁型继电器的年代经常发生综合重合闸相电流继电器接点动作后卡死导致保护不正确动作的现象,也多次出现过主变保护过流继电器动作后接点卡死不返回而导致的误动作。同时也发生过主变时间继电器铁芯吸合后机械部分不返回导致的越级误动事故,甚至还发生过因两侧保护时间误差大,配合不当而导致的单相瞬时故障误跳三相的事故。其主要原因都是由于继电器运行过程中机械部分运转不灵或调整不当所致。今天大多常规保护虽然已逐步被淘汰,并且有很大一部分电磁型继电器已由静态型继电器取代,但是在我们系统仍有许多电磁型电流电压和时间继电器在110 kv线路、10 kv线路、母差失灵、主变保护等运行。由于这些继电器的可靠性较低,因此它们时刻危及着电网设备的安全运行,为此我们有必要将其更换为原理先进、性能优越、可靠性更高、动作值精确的静态型电流、电压、时间继电器。对于变电站那些运行时间较长的中间继电器、信号继电器、同期继电器、电压断线继电器和重合闸继电器我们也应将其逐步更换为性能更加优越的静态型继电器。同时也希望厂家能进一步提高静态型继电器的制造工艺和质量,并不断利用新技术进一步完善静态型继电器产品种类和功能,使其可靠性能更进一步的提高,用途更加广泛。

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