SEL綜合保護(hù)基本知識(shí)

SEL綜合保護(hù)基本知識(shí)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）。22020/11/30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(hào)轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)，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(hào)處理器(DSP)組成。其中CPU完成裝置的總啟動(dòng)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(dòng)元件，起動(dòng)后開放出口繼電器的正電源，同時(shí)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(shí)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(tái)、遠(yuǎn)動(dòng)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(dòng)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(hào)。開入插件對(duì)各路開入回路進(jìn)行實(shí)時(shí)自檢。5）開出插件主要輸出跳、合閘及信號(hào)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(dòng)及狀態(tài)量輸入使用。32020/11/30SEL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(dòng)機(jī)SEL749:主要用于電動(dòng)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(dòng)保護(hù)SEL387:主要用于線路電流差動(dòng)保護(hù)42020/11/30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(dòng)機(jī)SEL749:主要用于電動(dòng)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(dòng)機(jī)上使用。52020/11/30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(dòng)機(jī)SEL749:主要用于電動(dòng)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(dòng)機(jī)上使用。62020/11/30SEL保護(hù)的面板SEL351:SEL351:SEL749:72020/11/30電機(jī)保護(hù)電動(dòng)機(jī)的故障形式一、對(duì)稱故障二、不對(duì)稱故障{非接地性故障接地性故障

82020/11/30電機(jī)保護(hù)一、對(duì)稱故障包括過載、堵轉(zhuǎn)和三相短路等，這類故障對(duì)電動(dòng)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(shí)增大并基本對(duì)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(dòng)作時(shí)間直接取決于電動(dòng)機(jī)過電流幅值。

92020/11/30電機(jī)保護(hù)二、不對(duì)稱故障

不對(duì)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(duì)稱故障主要包括三相電源嚴(yán)重不對(duì)稱、斷相、相間短路、匝間短路等。這類故障會(huì)引起三相電流不對(duì)稱,由于我國(guó)電動(dòng)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(duì)稱故障在電機(jī)負(fù)荷率較小時(shí)，不會(huì)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(chǎng)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽的集膚效應(yīng)顯著增加，使電動(dòng)機(jī)損耗加劇，發(fā)熱變得嚴(yán)重，同時(shí)還會(huì)帶來轉(zhuǎn)子振動(dòng)及起動(dòng)力矩降低等一系列問題。這類故障的保護(hù)應(yīng)采用短時(shí)限的速斷跳閘。102020/11/30電機(jī)保護(hù)二、不對(duì)稱故障

2.2、接地性不對(duì)稱故障主要是指單相接地短路。由于電動(dòng)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(shí)應(yīng)裝設(shè)單相接地保護(hù)。發(fā)生接地性不對(duì)稱故障時(shí)，會(huì)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(cè)。112020/11/30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)，則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(hào)外,過電流保護(hù)、速斷保護(hù)、低電壓保護(hù)動(dòng)作都將使電機(jī)跳閘。122020/11/30SEL551: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（OUT1~OUT4）；一路串行通訊接口。132020/11/30SEL551:用于早期的電機(jī)保護(hù)原理圖：142020/11/30SEL551: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(duì)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(duì)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。152020/11/30SEL749:專用電機(jī)保護(hù)

SEL-749M型微機(jī)保護(hù)是專為三相電動(dòng)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(hào)的繼電器都提供監(jiān)視功能。裝置基本型還提供兩個(gè)可編程光電隔離的輸入接點(diǎn)和3個(gè)可編程輸出接點(diǎn)。此外他還支持?jǐn)U展接點(diǎn)。162020/11/30SEL749: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(duì)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)。172020/11/30SEL749: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)。182020/11/30SEL749: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(shí)值)超過其整定值50P2P時(shí)，經(jīng)過50P2D整定的時(shí)間后,繼電器字位50P2T置位變1，然后再啟動(dòng)變量計(jì)時(shí)元件SV02,若在SV02PU的整定時(shí)限內(nèi)電流恢復(fù)正常，則終止計(jì)時(shí)；若持續(xù)到整定時(shí)限，且保護(hù)出口處于投入狀態(tài)，則過流出口OUT102動(dòng)作,使電機(jī)跳閘；同時(shí)使面板的第四個(gè)指示燈點(diǎn)亮。這里有人感到疑惑，過流元件本身有計(jì)時(shí)器50P2D，為什么還要用變量計(jì)時(shí)器SV02呢這是因?yàn)檫^流元件50P2T的計(jì)時(shí)器沒有脈沖保持時(shí)間,而用SV02即可實(shí)現(xiàn)保護(hù)時(shí)間(用SV02PU)，也可實(shí)現(xiàn)脈沖保持時(shí)間(用SV02DO)。從而避免因觸發(fā)的脈沖時(shí)間短，程序掃描不到造成的誤動(dòng)作。192020/11/30SEL749:內(nèi)部保護(hù)的實(shí)現(xiàn)低電壓保護(hù)原理電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，如由于短路或其他故障使電動(dòng)機(jī)母線電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩會(huì)成倍地下降，結(jié)果造成電動(dòng)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(shí)，電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)將產(chǎn)生困難，所以電動(dòng)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(shí)值VP小于整定值27P1P（一般設(shè)為60V）時(shí)，經(jīng)過27P1D整定的時(shí)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(dòng)變量計(jì)時(shí)元件SV03,若在SV02PU的整定時(shí)限內(nèi)電壓恢復(fù)正常，則終止計(jì)時(shí)；若持續(xù)到整定時(shí)限，且保護(hù)出口處于投入狀態(tài)，則低電壓出口OUT401動(dòng)作,使電機(jī)跳閘；同時(shí)使面板的第五個(gè)指示燈點(diǎn)亮報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)斷線閉鎖時(shí)，也點(diǎn)亮面板的第五個(gè)指示燈報(bào)警。202020/11/30SEL749: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(shí)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(shí)，并且這種狀態(tài)持續(xù)60個(gè)周波長(zhǎng)，繼電器字位LOP置位變1，使面板的第五個(gè)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(shí)，繼電器字位LOP復(fù)位變0。212020/11/30SEL749:內(nèi)部保護(hù)的實(shí)現(xiàn)電動(dòng)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(dòng)機(jī)電流,使用啟動(dòng)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(dòng)機(jī)的冷熱特性。在啟動(dòng)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(shí)間I2t,把這個(gè)限定值和測(cè)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(dòng)機(jī)的電流實(shí)時(shí)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(huì)跳閘。222020/11/30SEL749:內(nèi)部保護(hù)的實(shí)現(xiàn)電流不平衡保護(hù)原理

電動(dòng)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(dòng)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(shí)器SV05的輸入，經(jīng)過變量計(jì)時(shí)器的延時(shí)后，通過輸出口OUT101跳閘。。

232020/11/30SEL749:定值的查詢按下ESC進(jìn)入一級(jí)主菜單1Meter2Events3Monitor4Targets5Control6Set/Show

計(jì)量故障查詢監(jiān)視字位面板控制定值設(shè)置與查看

1.1Eundamental2.1DisplayEvents3.1MonitorUseData

6.1Delay6.2Logic

運(yùn)行電流顯示故障信息電機(jī)的數(shù)據(jù)

繼電器邏輯

2.2resetevents3.2Avg/peak.Date

6.1.1MainSettings6.2.1SelogicEnables

復(fù)位

主要設(shè)置未投

6.1.2ThermalOverload6.2.2Sv/timersSet

熱過載設(shè)置過流時(shí)間設(shè)定

6.1.3PhaseOvercurr

過流設(shè)置

6.1.4neutralovercurr

零序過流

6.1.8CurrentImbSet