基本介紹
- 中文名：出口繼電器
- 外文名：Exit relay
- 構成：鐵芯 線圈 等
- 原理：電磁效應
- 學科：電力工程
- 領域：能源
簡介,變電站干擾水平測試與分析,出口繼電器及開入光耦安全動作功率,總結,
簡介
近年來, 隨著微機保護及射體循集成型斷路器操作箱的廣泛套用, 變電站保護和控制設備的小型化、智慧型化及自動化水平大大提高, 由於某些二次設備製造廠家在設計設備的小型化同時, 對出口繼電器和開入光耦的安全動作功率重視不夠, 驅動功率普遍較小。當這些出口繼電器或開入光耦外接電纜較長、分布電容不能忽略時, 常在系統有較大擾動時引起誤動, 造成電網事故。為此, 《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》中提出“經長電纜跳閘迴路, 宜採取增加出口繼電器動作功率等措施, 防止誤動” 。眾所周知, 增加動作功率勢必要增加設備的體積和功耗, 並不是越大越好。因此, 繼電器和光耦的最小安全動作功率成了抗干擾措施的重要參數。2007 年現場實測和分析了各種干擾源的干擾水平和性質, 並通過實測控制電纜的分布電容參數, 較詳細地研究了安全動作功率與可接電纜長度的關係,得到了相對量化的繼電保護出口繼電器及開入光耦安全動作功率。
變電站干擾水平測試與分析
1)開關場操作空間電磁干擾
開關場刀閘帶電操作是一種很強的干擾源, 它的干擾電壓瞬間幅值可達到2 kV ～ 3 kV , 干擾波可以通過母線輻射和耦合進入控制電纜芯線對保護及二次設腳拔奔備造成干擾。
2)斷開直流迴路電感線圈道寒照詢對直流系統的干擾
斷開直流迴路電感線圈可能直接對同一直流系統的二次設備造成干擾。為此, 實測了4 次不同500 kV斷路器分合閘時直流操作電源迴路的電壓干擾波, 其中最高干擾電壓為100 V 左右, 干擾電壓波形類似於開關場刀閘帶電操作(波形圖略), 也是脈衝型式, 脈衝持續時間為微秒級, 但干擾電壓幅值相對較低, 不會引起出口繼電器及開入光耦誤動。
3)雷電干擾
雷電干擾有類似於開關場刀閘操作通過殃協姜開關場的空間電磁干擾進入保護設備的一面,還有通過兩端接地的禁止層對芯線造成干擾的一面。由於雷電波的干擾頻率較刀閘操作低, 一旦受到干擾, 不太容易防止。因此, 反措要求二次設備的開關接地點要遠離避雷器等一次設備的接地點。另外,電纜禁止層在開關場經高阻接地及在控制室直接接地的禁止層接地方案有利於減少這種干擾。愚求迎
4)工頻干擾
50 Hz 工頻干擾多是由於大電流接地系統發生接地故障引起, 系統發生接地故障時, 在變電站地網和大地中流過接地故障電流, 產生地電位差, 從而在兩端接地的控制電纜禁止層中流過工頻電流, 對芯線造成干擾, 進而對於其相連線的二次設備造成干擾。為了減少50 Hz 工頻對保護等二次設備的干擾, 按25 項反措要求, 在開關廠順著電纜溝鋪設銅地網後可以解決這一問題。
5)直辣汗煮榆流系統接地干擾
由於操作箱的手跳、三跳繼電器及失靈保護啟動開入光耦的一端一般都與電源負極相連, 另一端與控制電纜相連, 當電纜較長、分布電容不可以忽略時, 直流系統發生一點接地故障情況下, 可能造成動作功率較小的繼電器或光耦開入誤動。
6)交流電串入直流系統干擾
同直流市腳系統一點接地, 當直流系統受到交流干擾後, 動作功率較小的重要出口繼電器或開入光耦將誤動。由於常用的交流電對地電壓大多是220 V , 峰值電壓311 V , 所以穩態最高干擾電壓為311 V , 較直流系統接地嚴重。
由上述分析可看出, 引起重要出口繼電器及開入光耦誤動的主要原因為地網接地電阻不好情況下系統接地故障時的工頻干擾、直流系統接地干擾和交流電串入直流系統干擾, 且均與外接長電纜有關。
出口繼電器及開入光耦安全動作功率
對於上述幾種干擾源, 地網接地電阻不好情況下系統接地故障時的工頻干擾應嚴格按反措要求,在變電站及控制室之間鋪設銅地網, 減少系統接地故障時的地電位差, 應能有效地防止誤動。但對於直流系統一點接地或交流電誤串入直流系統的干擾則並不那么簡單, 有必要進行較深入的分析研究。
1.直流一點接地時的安全動作功率
直流系統一點接地最嚴重的情況是直流系統負極經一定的阻抗負接地後, 再由繼電器動作變為正接地。
2 交流電串入直流系統時安全動作功率
交流電串入引起執行元件誤動的主要原因與外接電纜長度有關, 如果外接電纜很短, 交流電串入直流後形不成迴路, 不產生電流, 執行元件不會誤動,即使電纜很長, 繼電器的動作功率足夠大時也不會引起誤動。因此有必要分析外接電纜長度與執行元件動作功率的關係。
3.出口繼電器及開入光耦安全動作延時
由於交流串入直流系統的時刻是不固定的, 當交流電非過零時刻發生串入直流事故, 串入的瞬間會出現幅值很高的尖脈衝, 尖脈衝峰值僅與迴路電阻有關, 與分布電容無關, 執行元件一定會誤動作。尖脈衝過後, 干擾電流按迴路電阻和分布電容組成RC 電路指數衰減。
可以看出, 尖脈衝峰值電流大大超過了動作電流, 在220 V 直流系統, 5 W 執行元件脈衝電流大於臨界動作電流14 .77 mA 的時間為1 .3 ms , 如果執行元件不帶動作延時, 一定誤動, 靠提高動作功率是無效的, 110 V 直流系統為1 .1 ms , 因此為了確保不誤動, 執行元件必須帶一定的動作延時。因此, 要求執行元件無論是繼電器還是光耦必須帶不小於2 ms延時, 才能確保不誤動。
總結
6)交流電串入直流系統干擾
同直流系統一點接地, 當直流系統受到交流干擾後, 動作功率較小的重要出口繼電器或開入光耦將誤動。由於常用的交流電對地電壓大多是220 V , 峰值電壓311 V , 所以穩態最高干擾電壓為311 V , 較直流系統接地嚴重。
由上述分析可看出, 引起重要出口繼電器及開入光耦誤動的主要原因為地網接地電阻不好情況下系統接地故障時的工頻干擾、直流系統接地干擾和交流電串入直流系統干擾, 且均與外接長電纜有關。
出口繼電器及開入光耦安全動作功率
對於上述幾種干擾源, 地網接地電阻不好情況下系統接地故障時的工頻干擾應嚴格按反措要求,在變電站及控制室之間鋪設銅地網, 減少系統接地故障時的地電位差, 應能有效地防止誤動。但對於直流系統一點接地或交流電誤串入直流系統的干擾則並不那么簡單, 有必要進行較深入的分析研究。
1.直流一點接地時的安全動作功率
直流系統一點接地最嚴重的情況是直流系統負極經一定的阻抗負接地後, 再由繼電器動作變為正接地。
2 交流電串入直流系統時安全動作功率
交流電串入引起執行元件誤動的主要原因與外接電纜長度有關, 如果外接電纜很短, 交流電串入直流後形不成迴路, 不產生電流, 執行元件不會誤動,即使電纜很長, 繼電器的動作功率足夠大時也不會引起誤動。因此有必要分析外接電纜長度與執行元件動作功率的關係。
3.出口繼電器及開入光耦安全動作延時
由於交流串入直流系統的時刻是不固定的, 當交流電非過零時刻發生串入直流事故, 串入的瞬間會出現幅值很高的尖脈衝, 尖脈衝峰值僅與迴路電阻有關, 與分布電容無關, 執行元件一定會誤動作。尖脈衝過後, 干擾電流按迴路電阻和分布電容組成RC 電路指數衰減。
可以看出, 尖脈衝峰值電流大大超過了動作電流, 在220 V 直流系統, 5 W 執行元件脈衝電流大於臨界動作電流14 .77 mA 的時間為1 .3 ms , 如果執行元件不帶動作延時, 一定誤動, 靠提高動作功率是無效的, 110 V 直流系統為1 .1 ms , 因此為了確保不誤動, 執行元件必須帶一定的動作延時。因此, 要求執行元件無論是繼電器還是光耦必須帶不小於2 ms延時, 才能確保不誤動。
