SEL綜合保護基本知識VIP

.,SEL綜合保護基本知識,運行保障中心電氣一部,.,綜保的基本原理,不同廠家的微機繼電保護設(shè)計各不相同，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繼電保護都由以下插件構(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（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)控和運動系統(tǒng)的要求。4）開入插件(DI)開入插件用來接入各保護壓板、隔離刀閘輔助觸點位置、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行實時自檢。5）開出插件主要輸出跳、合閘及信號接點，從而接通跳、合閘回路及報警回路。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:主要用于進線保護SEL551:主要用于出線保護，早期用于變壓器和電動機SEL749:主要用于電動機保護SEL300G:主要用于發(fā)電機保護SEL587:主要用于電流差動保護SEL387:主要用于線路電流差動保護,.,常用的三種SEL綜保,SEL351:主要用于進線保護SEL551:主要用于出線保護，早期用于變壓器和電動機SEL749:主要用于電動機保護基本上，由以上三種組成的保護系統(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綜保在進線上使用，SEL551綜保在變壓器上使用，SEL749綜保在電動機上使用。,.,常用的三種SEL綜保,SEL351:主要用于進線保護SEL551:主要用于出線保護，早期用于變壓器和電動機SEL749:主要用于電動機保護基本上，由以上三種組成的保護系統(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綜保在進線上使用，SEL551綜保在變壓器上使用，SEL749綜保在電動機上使用。,.,SEL保護的面板,SEL351:SEL351:SEL749:,.,電機保護,電動機的故障形式一、對稱故障二、不對稱故障,非接地性故障,接地性故障,.,電機保護,一、對稱故障包括過載、堵轉(zhuǎn)和三相短路等，這類故障對電動機的損壞主要是熱效應(yīng)和機械應(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重的程度，因此，微機保護出口動作時間直接取決于電動機過電流幅值。,.,電機保護,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,由于我國電動機的中性點不接地，故定子電流可分解為正序和負序分量，而零序分量為零。非接地性不對稱故障在電機負荷率較小時，不會產(chǎn)生電流幅值的顯著增大，但由于負序電流的存在產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場，使電動機轉(zhuǎn)子槽的集膚效應(yīng)顯著增加，使電動機損耗加劇，發(fā)熱變得嚴重，同時還會帶來轉(zhuǎn)子振動及起動力矩降低等一系列問題。這類故障的保護應(yīng)采用短時限的速斷跳閘。,.,電機保護,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，當接地電流大于5A時應(yīng)裝設(shè)單相接地保護。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)電機保護原理,既然要用綜保代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電保護，那么我們有必要分析一下電機傳統(tǒng)保護的工作原理。傳統(tǒng)電機共有四種保護，分別為過電流保護、速斷保護、低電壓保護及接地保護。其中除接地保護只發(fā)報警信號外,過電流保護、速斷保護、低電壓保護動作都將使電機跳閘。,.,SEL551:用于早期的電機保護,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:用于早期的電機保護,原理圖：,.,SEL551:用于早期的電機保護,SEL-551型微機保護的原理圖見上圖，從圖中我們可看到它可實現(xiàn)電機的速斷、過流（包括零序）保護。而電機的低電壓保護仍使用原傳統(tǒng)的繼電保護方式。這是由于SEL-551型微機保護無電壓判斷能力，故電機低電壓保護只能使用原傳統(tǒng)的繼電保護。此外，隨著科技的進步，人們希望能把電機的堵轉(zhuǎn)、電流不平衡、熱過載等重要保護也加入到微機保護中來，從而能對電機實現(xiàn)全面的保護。但這些保護在SEL-551型微機保護中都不能實現(xiàn)，這在一定程度上限制了該微機保護的使用。因此我們也希望能選用一種微機保護，它能專門針對電機起到全方位保護。為此SEL公司專門為電機研發(fā)了新型微機保護SEL-749。,.,SEL749:專用電機保護,SEL-749M型微機保護是專為三相電動機保護而設(shè)計的。繼電器的基本型提供堵轉(zhuǎn)，過載，不平衡，短路保護。電壓和RTD保護是可選項。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和3個可編程輸出接點。此外他還支持擴展接點。,.,SEL749:專用電機保護,SEL-749型與SEL-551型微機保護比較同SEL-551型微機保護相比,我們可發(fā)現(xiàn)SEL-749型微機保護更適合電機保護。1、它能通過加入可選的電壓模塊,從微機上實現(xiàn)電機的低電壓保護,而不像551型只能使用傳統(tǒng)保護來實現(xiàn)該功能。2、SEL-749型微機保護本身還能實現(xiàn)電機的熱過載保護、電流不平衡和電機缺相等保護。3、因為551型微機保護只能對電流起保護，因此它非常適用于變壓器保護，因為變壓器無電壓保護，只有相過流、速斷、零序過流等電流方面的保護。4、此外可利用551型微機保護來實現(xiàn)電機的磁不平衡保護。因為該保護實質(zhì)就是電流保護。,.,SEL749:專用電機保護,SEL749微機保護的二次原理圖如圖示(只畫出保護部分)。,.,SEL749:內(nèi)部保護的實現(xiàn),電機過流保護原理當微機保護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，然后再啟動變量計時元件SV02,若在SV02PU的整定時限內(nèi)電流恢復正常，則終止計時；若持續(xù)到整定時限，且保護出口處于投入狀態(tài)，則過流出口OUT102動作,使電機跳閘；同時使面板的第四個指示燈點亮。這里有人感到疑惑，過流元件本身有計時器50P2D，為什么還要用變量計時器SV02呢?這是因為過流元件50P2T的計時器沒有脈沖保持時間,而用SV02即可實現(xiàn)保護時間(用SV02PU)，也可實現(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)部保護的實現(xiàn),低電壓保護原理電動機正常運行時，如由于短路或其他故障使電動機母線電壓降低時，電動機的轉(zhuǎn)矩會成倍地下降，結(jié)果造成電動機嚴重過載而電流增加不大，通常情況下，當母線電壓降低至60%時，電動機的自起動將產(chǎn)生困難，所以電動機需進行欠電壓保護。從原理圖上可知，當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，再啟動變量計時元件SV03,若在SV02PU的整定時限內(nèi)電壓恢復正常，則終止計時；若持續(xù)到整定時限，且保護出口處于投入狀態(tài)，則低電壓出口OUT401動作,使電機跳閘；同時使面板的第五個指示燈點亮報警。當出現(xiàn)斷線閉鎖時，也點亮面板的第五個指示燈報警。,.,SEL749:內(nèi)部保護的實現(xiàn),斷線閉鎖保護的原理從圖上我們可知，當正序電壓值下降幅度大于20%，同時正序電流、負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亮斷線報警。當正序電壓值恢復到0.43*Vnom/PTR以上,并且二次側(cè)的零序電壓和負序電壓值都小于5伏時，繼電器字位LOP復位變0。,.,SEL749:內(nèi)部保護的實現(xiàn),電動機熱模型過負荷保護SEL-749型微機保護通過實際運行的電動機電流,使用啟動元件(或轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)保護元件)和運行元件來復制電動機的冷熱特性。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。運行元件根據(jù)電動機的電流實時進行溫度計算,并和限定值進行比較,以此來提供可靠的過負荷及不平衡故障保護。如果運行參數(shù)超過了設(shè)置參數(shù),繼電器就會跳閘。,.,SEL749:內(nèi)部保護的實現(xiàn),電流不平衡保護原理電動機末端的不平衡電壓導致定子出現(xiàn)不平衡電流。不平衡電流中的負序分量導致電動機轉(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時器SV05的輸入，經(jīng)過變量計時器的延時后，通過輸出口OUT101跳閘。,.,SEL749:定值的查詢,.,總結(jié),微機保護代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電保護的優(yōu)點1)故障點相對較少因為微機保護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大大減少。2)邏輯關(guān)系易實現(xiàn)、動作可靠微機保護具有動作快速、準確、可靠等優(yōu)點。此外微機保護內(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，就可很容易地實現(xiàn)電動機的各種邏輯保護了，而不需像傳統(tǒng)保