接触器继电器及各保护机理.ppt

一 真空接触器,真空接触器利用真空灭弧室灭弧，用以频繁接通和切断正常工作电流，通常用于远距离接通和断开中、低压频繁起停的6kV、380V(660V、1140V)交流电动机。 例如型号为：CKJ/CKJ5系列低压真空交流接触器广泛适用于，煤矿，电力，冶金，纺织。高层建筑等各种行业部门。 CKJ5-63-80-125-250-400-630A型低压真空交流接触器适用于交流：50HZ.额定电压：1140V,额定电流63至630A的馈电网络，供远距离接通和分断电路，以及频繁起动和停止交流电动机之用。特别适宜与各种保护装置配合组装成隔爆型电磁起动器。,1.真空接触器的组成 真空接触器主要由真空灭弧室和操作机构组成。真空灭弧室具有通过正常工作电流和频繁切断工作电流时可靠灭弧两个作用。但不能切断过负荷电流和短路电流。操作机构是由带铁芯的吸持线圈和衔铁构成。线圈通电，吸引衔铁，接触器闭合；线圈失电，接触器断开。吸持线圈一般有直流和交流两种形式。 真空灭弧室的外壳用玻璃或陶瓷绝缘材料制成，内部的真空度通常在0.01Pa以上。由于壳内的空气少，触头开距可以做得很小，电弧也较容易被熄灭。触头材料一般用铜、锑、锇等合金制成。灭弧室内屏蔽罩的作用是，当分断电流时，凝结触头间隙中扩散出来的金属蒸汽，有助于熄弧，还可以防止金属蒸汽溅落到绝缘外壳上降低其绝缘强度。动触头与外壳下端用波纹管连接，动触头可以上下运动又不会漏汽。,2.结构及工作原理 真空接触器通常由绝缘隔电框架、金属底座、传动拐臂、电磁系统、辅助开关和真空开关管等部件组成。当电磁线圈通过控制电压时，衔铁带动拐臂转动，使真空开关管内主触头接通，电磁线圈断电后，由于分闸弹簧作用，使主触头分断 真空开关管是以上封盖、下封盖、金属波纹管和陶瓷管等组成，该真空开关管，外壳采用95瓷绝缘材料制成波纹式的瓷管，它具有爬电距离大、机械强度高、耐热和耐冲击的特点。真空开关管内封装一对动静触头，触头材料采用耐磨且低截流值的CuWWc，这样在满足开断性能的条件下，减小开断过程中由于截流引起的过电压，提高了真空开关管的使用电寿命。当金属波纹管轴向运动时带动动触头做分合闸动作。 电磁系统考虑实际吸力特性和反力特性良好配合，以及发挥接触器运行时噪音低、节电的优点，采用滞留双线圈由起动和维持两绕组组成，通过辅助开关切换，为了便于用户进行交流电源操作，接触器带有桥式整流装置。 机械锁扣：当闭合线圈通电时，接触器吸合，机械锁扣锁住：当脱扣线圈通电时，机械锁扣脱扣，接触器释放，脱扣线圈在热态时，其电压在Us85%110%范围内使接触器可靠释放。,直流接触器与交流接触器差异,直流接触器与交流接触器差异： 1.交流接触器在应急时可以代用直流接触器，吸合时间不能超过2小时（因为交流线圈散热比直流差，这是由它们的结构不同决定的），真的要长时间使用最好在交流线圈中串一电阻，反过来直流却不能代用交流接触器 2.交流接触器的线圈匝数少,直流接触器的线圈匝数多,从线圈的体积可以区分了对于主电路电流过大的情况(Ie250A)的情况下,接触器采用串联双绕组线圈 3.直流继电器的线圈的电抗大，电流小。如果说接上交流电是不会损坏的，时合时放。可是交流继电器的线圈的电抗小，电流就大了，如果说接上直流电就会损坏线圈。 4.交流接触器在铁芯上有短路环,直流接触器上从原理上无。,3.真空接触器的优点 真空接触器熄孤能力强，耐压性能好，操作频率较高，寿命长，无电弧外喷，体积小、重量轻、维修周期较长。真空接触器的真空灭弧室制造时工艺要求很高，如果工艺不良，灭弧室的真空容易下降。触头材料材质不好，在分断电流时会出现 截流过电压现象，即在分断电流时，由于真空灭弧室的熄弧能力很强，电弧电流不是自然过零时切断，而是从电流的某一值突然降到零，由此而出现高的过电压。截流电压会危及电气设备的安全运行,4. 常见故障及排除方法,二 继电器,1.继电器种类： 时间继电器:通电后延迟一定时间后节点动作,通常用于过电流保护; 电流继电器:通过线圈的电流值达到一定值时继电器动作.通常做短路保护或配合时间继电器做过电流保护. 电压继电器:通过线圈的电压值达到一定值时继电器动作.通常做过电压保护 中间继电器：配合其他继电器使用，用于增加节点数量或节点容量（电流通断能力）。 信号继电器：一种辅助继电器，动作后需要手动复位。保护继电器动作后启动信号继电器，指示保护动作的具体位置。 中间继电器就是个继电器，它的原理和交流接触器一样，都是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。线圈通电，动铁芯在电磁力作用下动作吸合，带动动触点动作，使常闭触点分开，常开触点闭合；线圈断电，动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位,2.中间继电器的作用,1.代替小型接触器 中间继电器的触点具有一定的带负荷能力，当负载容量比较小时，可以用来替代小型接触器使用，比如电动卷闸门和一些小家电的控制。这样的优点是不仅可以起到控制的目的，而且可以节省空间，使电器的控制部分做得比较精致。 2增加接点数量 这是中间继电器最常见的用法，例如，在电路控制系统中一个接触器的接点需要控制多个接触器或其他元件时而是在线路中增加一个中间继电器。 3增加接点容量 我们知道，中间继电器的接点容量虽然不是很大，但也具有一定的带负载能力，同时其驱动所需要的电流又很小，因此可以用中间继电器来扩大接点容量。比如一般不能直接用感应开关、三极管的输出去控制负载比较大的电器元件。而是在控制线路中使用中间继电器，通过中间继电器来控制其他负载，达到扩大控制容量的目的。 4转换接点类型 在工业控制线路中，常常会出现这样的情况，控制要求需要使用接触器的常闭接点才能达到控制目的，但是接触器本身所带的常闭接点已经用完，无法完成控制任务。这时可以将一个中间继电器与原来的接触器线圈并联，用中间继电器的常闭接点去控制相应的元件，转换一下接点类型，达到所需要的控制目的。,5用作开关 在一些控制线路中，一些电器元件的通断常常使用中间继电器，用其接点的开闭来控制，例如如彩电或显示器中常见的自动消磁电路，三极管控制中间继电器的通断，从而达到控制消磁线圈通断的作用。 6转换电压 7消除电路中的干扰,3.继电器演示,继电器通电时触头动作,电路中继电器作用演示,三 零序电压及零序电流,零序电压 当中性点直接接地系统（又称大接地电流系统）中发生接地短路时，将出现很大的零序电流。还有在中性点不直接接地系统中当发生单相接地时，也会产生零序电压。 零序电源在故障点，故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压就越低，取决于测量点到大地间阻抗的大小。 正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知道系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。 零序电压是三相线路中一相或者两相接地产生的，大小取决于接地的程度，是金属接地，非金属接地，就是接地电阻了,零序电流 在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0。如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）。这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。,零序公式:3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC （带有方向的矢量运算） 正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。 只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知道系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。,四 电流互感器,1.定义：将大电流变成小电流的互感器。在正常使用情况下其比差和角差都应在允许范围内。 电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。 2.使用 1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪表负载电流互感器串联 2）按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故 3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起m和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。电流互感器在正常工作时，二次侧近似于短路，若突然使其开路，则励磁电动势由数值很小的值骤变为很大的值，铁芯中的磁通呈现严重饱和的平顶波，因此二次侧绕组将在磁通过零时感应出很高的尖顶波，其值可达到数千甚至上万伏，危机工作人员的安全及仪表的绝缘性能。,另外，二次侧开路使E2达几百伏，一旦触及造成触电事故。因此，电流互感器二次侧都备有短路开关，防止一次侧开路。在使用过程中，二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载，然后，再停车处理。一切处理好后方可再用。 4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障录波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均设具有28个二次绕阻的电流互感器。对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按二相或三相配置 5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中 6)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧 7)为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。,3.分类 保护用电流互感器分为： 1.过负荷保护电流互感器， 2.差动保护电流互感器， 3.接地保护电流互感器（零序电流互感器）,五 电压互感器,一、定义 电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。 二、工作原理 其工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。,电压互感器的常见接线方式： （1） 用一台单相电压互感器来测量某一相对地电压或相间电压的接线方式 （2） 用两台单相互感器接成不完全星形，也称VV接线，用来测量各相间电压，但不能测相对地电压，广泛应用在20KV以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中。 （3） 用三台单相三绕组电压互感器构成YN，yn，d0或YN，y，d0的接线形式，广泛应用于3220KV系统中，其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。用一台三相五柱式电压互感器代替上述三个单相三绕组电压互感器构成的接线，除铁芯外，其形式与图3基本相同，一般只用于315KV系统 （4） 电容式电压互感器接线形式。 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地电压，PT一次绕组必须接成星形接地的方式。 在360KV电网中，通常采用三只单相三绕组电压互感器或者一只三相五柱式电压互感器的接线形式。必须指出，不能用三相三柱式电压互感器做这种测量。当系统发生单相接地短路时，在互感器的三相中将有零序电流通过，产生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通过磁阻很大的气隙和铁外壳形成闭合磁路，零序电流很大，使互感器绕组过热甚至损坏设备。而在三相五柱式电压互感器中，零序磁通可通过两侧的铁芯构成回路，磁阻较小，所以零序电流值不大，对互感器不造成损害,常见异常 （1）三相电压指示不平衡：一相降低（可为零），另两相正常，线电压不正常，或伴有声、光信号，可能是互感器高压或低压熔断器熔断； （2）中性点非有效接地系统，三相电压指示不平衡：一相降低（可为零），另两相升高（可达线电压）或指针摆动，可能是单相接地故障或基频谐振，如三相电压同时升高，并超过线电压（指针可摆到头），则可能是分频或高频谐振； （3）高压熔断器多次熔断，可能是内部绝缘严重损坏，如绕组层间或匝间短路故障； （4）中性点有效接地系统，母线倒闸操作时，出现相电压升高并以低频摆动，一般为串联谐振现象；若无任何操作，突然出现相电压异常升高或降低，则可能是互感器内部绝缘损坏，如绝缘支架绕、绕组层间或匝间短路故障； （5）中性点有效接地系统，电压互感器投运时出现电压表指示不稳定，可能是高压绕组N（X）端接地接触不良。,