電氣控制中繼電、電流保護(hù)與接線設(shè)計(jì)

邢邦旭，焦 爽

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司電裝分公司 遼寧 沈陽(yáng) 110142）

1 繼電保護(hù)原理

繼電保護(hù)是電路中元件運(yùn)行不平穩(wěn)或者發(fā)生故障，會(huì)根據(jù)這種情況發(fā)出信號(hào)或者相應(yīng)的跳閘，而繼電保護(hù)的工作要求就是電路出現(xiàn)故障或者運(yùn)行不良，如圖1。

圖1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)保護(hù)

圖中a所示的為電路正常運(yùn)行的狀態(tài)，每條線路中的電流都是if，假設(shè)在B到C段出現(xiàn)故障，也就是圖中的Ud為零，這時(shí)候線路中的電流為id，這個(gè)電流的數(shù)值非常大，故障時(shí)短路造成了，Zd就是B到短路點(diǎn)之間的阻抗，根據(jù)這種分析，線路中的電壓和電流之間的變化，利用正常運(yùn)行與故障時(shí)，這些參數(shù)的變化，可以將繼電保護(hù)分為兩種。

一種是正常情況下，電壓、電流、電阻、頻率參數(shù)的不同，根據(jù)這些數(shù)值可以構(gòu)成不同繼電保護(hù)，例如電流突然增加造成的過(guò)電流保護(hù)，電壓降低時(shí)候的欠電壓保護(hù)，電阻降低造成的距離保護(hù)，還有就是頻率引起的欠頻保護(hù)。

另一種是規(guī)定電流的正方向是從母線指向線路，同時(shí)還是雙端電源，如圖2所示，a圖是正常運(yùn)行電路，b圖是故障電路，它們兩個(gè)電路中的相位不同，a，b圖中B兩側(cè)的電流相位180°變化，通過(guò)這種兩側(cè)電流相位的不同可以建立差動(dòng)原理保護(hù)，如縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、方向高頻保護(hù)等。

圖2 雙端電源

對(duì)于電路跳閘的繼電保護(hù)需要滿足選擇性、速度性、靈敏性、可靠性4個(gè)要求。

選擇性是電路發(fā)生保護(hù)的時(shí)候，會(huì)選擇進(jìn)行保護(hù)，會(huì)將故障元件排除外，將線路中的停電范圍縮?。?/p>

速度性是發(fā)生故障的時(shí)候，繼電保護(hù)要快速反應(yīng)進(jìn)行切斷電源，不同電壓等級(jí)的電路對(duì)應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間不同；

靈敏性與速度性相似，只是有些電路的繼電保護(hù)是通過(guò)靈敏系數(shù)來(lái)評(píng)判的；

可靠性，不明思議就是繼電保護(hù)要可靠，線路發(fā)生故障的時(shí)候要迅速保護(hù)，不發(fā)生故障的時(shí)候不需要進(jìn)行保護(hù)，繼電保護(hù)要安全可靠。

2 電流保護(hù)

電流繼電器是對(duì)電路進(jìn)行電流保護(hù)的元件，對(duì)電流保護(hù)的研究總需要明確起動(dòng)電流、返回電流、繼電特性、返回系數(shù)。

起動(dòng)電流就是可以將電流機(jī)電保護(hù)的最小電流，返回電流是使繼電返回的最大電流，繼電特性就是繼電器在工作的時(shí)候，只會(huì)起動(dòng)或者返回，不會(huì)在某個(gè)位置停留，稱為特性，返回系數(shù)是返回電流與起動(dòng)電流的比值，以上這4個(gè)基本性能不僅對(duì)繼電適用，在其他的保護(hù)裝置上同樣也適用。

電流速度保護(hù)是電流增加的時(shí)候，瞬間動(dòng)作的保護(hù)，電流速斷保護(hù)的特性曲線如圖3。

圖3 電流速斷動(dòng)作特性曲線

圖中的線路中如果都安裝的電流速斷保護(hù)，假設(shè)A到B端出現(xiàn)了故障，那么2的位置應(yīng)該速斷保護(hù)，同樣B到C端，1的位置速斷保護(hù)。

限時(shí)電流速斷保護(hù)，因?yàn)樵陔娐繁Ｗo(hù)的時(shí)候，繼電保護(hù)是可以選擇性的，所以可以通過(guò)對(duì)電路進(jìn)行增加一段新保護(hù)來(lái)備用，來(lái)切斷線路以外的故障。

3 接地與接線研究

接地方式有兩種，一種是中性點(diǎn)直接接地，另一種是中性點(diǎn)非直接接地，前一種也可以成為大電流接地，因?yàn)檫@種接地是直接與大地接通，線路發(fā)生短路的時(shí)候，直接接地會(huì)出現(xiàn)最大零序電流；非直接接地是經(jīng)過(guò)消弧線圈接地，這種情況下發(fā)生短路或者故障，電路中的電流最小。

繼電器的接線方式上，需要考慮距離保護(hù)的工作原理，輸入的繼電器的電流和電壓要滿足測(cè)量阻抗正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離；同時(shí)采用0°接線方式，也就是繼電器的輸入電壓為AB電流為iA-iB。

4 結(jié)語(yǔ)

繼電保護(hù)技術(shù)的形成是通過(guò)對(duì)電路設(shè)計(jì)不斷發(fā)展而來(lái)的，在一些重要設(shè)計(jì)例如數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工中心、五軸高精密機(jī)床的電路系統(tǒng)中，繼電保護(hù)尤為重要，最開始的時(shí)候，就是通過(guò)熔斷器進(jìn)行保護(hù)，后期發(fā)展發(fā)現(xiàn)，這種保護(hù)對(duì)設(shè)備損傷很大，有些位置斷電會(huì)影響元件，繼電保護(hù)就會(huì)根據(jù)需要進(jìn)行選擇斷電，通過(guò)電氣元件之間的配合，全方面掌握機(jī)床的運(yùn)行。

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