電氣工程及其自動化低壓電器中繼電器的應(yīng)用探究

電氣工程及其自動化低壓電器中繼電器的應(yīng)用探究摘要：在我國當前社會經(jīng)濟快速發(fā)展背景下，電氣工程行業(yè)發(fā)展變化的同時也在不斷進行技術(shù)的更新與改革。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，當前人們的日常生活以及生產(chǎn)建設(shè)離不開科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。而對于電氣工程行業(yè)而言，在電氣工程及其自動化的發(fā)展背景下，自動化低壓中繼電器的應(yīng)用既有效保障了整體工程的可靠性與安全性，同時也促進了電氣工程行業(yè)的進一步完善與發(fā)展。關(guān)鍵詞：電氣工程；自動化；低壓電器；繼電器；應(yīng)用繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中。近年來，我國電力事業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，將繼電器運用到電氣工程自動化建設(shè)中可提升低壓電器建設(shè)效果，促進設(shè)備使用水平的全面提升。1低壓電器元件的選擇性1.1電流的選擇性在設(shè)定系統(tǒng)電流值時，上級斷路器的過載電流或是短路電流要大于上下級斷路器，使得距離故障點最近的路中斷路器先跳閘。當電流故障發(fā)生在負載端時，負載側(cè)斷路器的額定電流值將遠小于母線側(cè)斷路器，并且會先發(fā)生跳閘，若斷路器無法正常運行，將先對母線側(cè)斷路器實施級聯(lián)保護。1.2時間的選擇性時間選擇性是指，短路電流近似相同時的一種選擇辦法，必須在上一級的斷路器部分配置具有延時特性的脫扣器，若下級斷路器發(fā)生故障，則可以及時斷開短路。根據(jù)二級配電系統(tǒng)圖，若負載側(cè)斷路器的動作電流遠小于過電流故障時的電流，并且故障電流將達到母線側(cè)斷路器的電流值，此時的負載與母線側(cè)斷路器將一同發(fā)生跳閘。為避免低壓系統(tǒng)中的電器元件出現(xiàn)這種事故，需要利用斷路器的時間選擇性，對電器元件采取相應(yīng)的級聯(lián)保護。在設(shè)定時間時，負載發(fā)生過電流保護情況下的母線側(cè)斷路器延時將大于負載側(cè)斷路器，負載側(cè)斷路器會在同時采取延時保護的情況下，先動作，由母線側(cè)斷路器切斷回路，若正常延時保護措施采取后，負載側(cè)斷路器沒有產(chǎn)生相應(yīng)的動作，則判定為故障，此時將由母線側(cè)斷路器對低壓線路進行保護，不僅脫扣延時，而且脫扣器的動作電力實現(xiàn)了分級配合。1.3邏輯的選擇性邏輯選擇性是指，斷路器能夠分享并交換數(shù)據(jù)，對各元件的智能化要求較高。在路基選擇性保護機理中，斷路器能夠根據(jù)故障的具體位置，向上級斷路器傳送下級斷路器監(jiān)測到的不脫扣信號，使得處于等待狀態(tài)的上級斷路器對下級斷路器的故障進行判斷。如果下級斷路器沒有在相應(yīng)的時間內(nèi)跳閘，則不脫扣指令將解除，指導(dǎo)下級斷路器完成成分跳閘動作，進而由上級斷路器分析自身與故障點的距離，然后實施相應(yīng)的保護措施。2后備保護的原理2個過電流保護電器在串聯(lián)之后會產(chǎn)生一種過電流配合，電源側(cè)保護電器在其他保護電器的幫助下，不僅能夠避免其他保護電器過負荷，而且有利于電源側(cè)保護電器的過電流保護的實現(xiàn)。廣域視角下，低壓系統(tǒng)中低壓電器元件后備保護原理如下：(1）由子站實時采集母線電壓的各序分量，并根據(jù)相關(guān)標準判斷啟動元件是否存在動作，并且子站與母線的各序電壓比例系數(shù)，會被智能元件上傳到主站，然后由主站排序傳輸上來的各序電壓比例系數(shù)，為精準找出故障點做好鋪墊工作。(2）子站將一系列候選故障線路、相鄰線路的元件動作系數(shù)，傳輸至主站，并依據(jù)相關(guān)的計算方法，對故障關(guān)聯(lián)系數(shù)進行排序，以此實現(xiàn)對故障線路的實時監(jiān)控。(3）若故障電路兩端的斷路器存在故障動作，可利用傳統(tǒng)的主保護進行切除，若故障線路兩端的斷路器不發(fā)生動作，則可能是保護柜故障或是斷路器線路失靈。為有效解決線路故障問題，有必要區(qū)分故障電路斷路器以及相鄰線路斷路器下發(fā)的跳閘命令，從而保證后備保護功能的實現(xiàn)，使得故障線路的電壓、電流信息能夠被充分利用。3電氣工程及其自動化低壓電器中繼電器的應(yīng)用措施3.1具體問題分析在對企業(yè)生產(chǎn)的GCS開關(guān)柜實際使用情況進行分析時，發(fā)現(xiàn)短路時，MCC柜中某個抽屜模塊沒有及時分斷短路，由進線柜內(nèi)的主斷路器對短路故障進行分斷，使得低壓配電線路無法正常工作，沒有體現(xiàn)出低壓電器元件的選擇性與后備保護。通過對樣機的檢驗，找出問題原因。故障發(fā)生時，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因在于：抽屜模塊單元采用的斷路器與主回路的連接導(dǎo)線，產(chǎn)生的預(yù)期短路電流為50kA，檢驗結(jié)果表明，斷路器各項功能可正常運行，連接導(dǎo)線使得MCC柜垂直母線的下端發(fā)生熔化。結(jié)合波形采集圖，發(fā)現(xiàn)PVC無法抵抗給定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使得絕緣層發(fā)生破壞，使得扎成捆的三相絕緣導(dǎo)線發(fā)生了二次短路，持續(xù)一段時間后，將對沿向銅導(dǎo)體造成不可恢復(fù)的熱沖擊，進而產(chǎn)生熔斷，使得短路分斷功能無法正常運行。與此同時，垂直母線下端的熔化現(xiàn)象，產(chǎn)生了能夠造成線路發(fā)生三次短路的弧光短路，嚴重影響了主斷路器的保護作用，只有在承受一段時間中，進線柜才會發(fā)生消除故障的斷短路動作。3.2改進措施通過對實際線路中低壓電器元件選擇性與后備保護方法的分析，主要是由于連接導(dǎo)線選擇不當而引發(fā)的一系列短路故障。針對這一問題，設(shè)計者應(yīng)在滿足斷路器額定電壓的情況下，對短路時的熱沖擊現(xiàn)象產(chǎn)生原因進行綜合考慮，從而維護系統(tǒng)運行的可靠性。在對不同連接導(dǎo)線不損壞接頭的溫度進行測量與計算之后，建議將原有的BVR6mm2連接導(dǎo)線設(shè)計成BVR16mm2連接導(dǎo)線。通過對設(shè)計的連接導(dǎo)線進一步檢驗，此方案順利通過。因此，對于低壓電路元件的選擇性與后備保護，需要在滿足低壓電器元件額定電流的前提下，全面考慮上下級全部元件短路、過流配合以及接插件、連接導(dǎo)線等，并對連接導(dǎo)線所能承受的熱效應(yīng)進行綜合計算，通過理論計算來找出最佳的連接導(dǎo)線設(shè)計值，以此保障斷路器能夠正常工作。通過查閱大量資料，可查找到有關(guān)斷路器限流特性塑料殼樣品的熱穩(wěn)定熱效應(yīng)曲線，與被限制熱應(yīng)力以及短路電流曲線結(jié)合后，能夠查找出電纜線路所能承受的最大熱應(yīng)力，選用交聯(lián)聚乙烯絕緣導(dǎo)線作為設(shè)計優(yōu)化方案，能夠有效避免故障問題的發(fā)生，以此充分發(fā)揮出低壓電器元件的選擇性能與后備保護。為有效避免日常工作中斷路器出現(xiàn)誤跳閘、越級跳閘等故障，應(yīng)對各低壓電器元件進行定期檢查，全面實施問題預(yù)防措施。通過定期檢查，判斷斷路器各相電流的實際負載值與額定值相比，比例系數(shù)應(yīng)為0.7。同時，對斷路器的延時值以及電流整定值進行檢測，并在斷路器表面標明相關(guān)標識，以便后期斷路器的檢修與維護。此外，應(yīng)定期清理低壓系統(tǒng)表面，為電器元件穩(wěn)定可靠運行提供良好的環(huán)境，或是利用紅外成像儀對斷路器線路兩端的溫度進行定期檢查，以免較大的熱沖擊效應(yīng)損壞連接導(dǎo)線，從而不斷提升低壓電器元件的運行性能，增強后備保護。4結(jié)語綜上所述，筆者對繼電器的實際應(yīng)用展開了分析，隨著我國電氣行業(yè)的發(fā)展，自動化電器在人們的生活中得到了有效使用，繼電器在電氣工程自動化中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，工作人員應(yīng)加強對繼電器的認識，對其深入分析與研究，制造出更多的自動化產(chǎn)品，為人們的生活生產(chǎn)提供更多便利，推動我國電氣行業(yè)更好地發(fā)展。參考文獻[1]劉啟昌.電氣工程自動化低壓電器中繼電器的應(yīng)用[J].