電流保護(hù)的接線方式是指保護(hù)中電流繼電器與電流互感器二次繞組之間的連接方式,它對(duì)于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。電流保護(hù)的接線方式多種多樣,但主要可以歸納為兩大類(lèi):完全星形接線方式和不完全星形接線方式。下面將對(duì)這兩種接線方式進(jìn)行介紹。
一、完全星形接線方式
完全星形接線方式,也稱為三相三繼電器接線方式,是電流保護(hù)中最為常用和廣泛的一種接線方式。在這種接線方式中,三個(gè)電流互感器與三個(gè)電流繼電器分別按相連接在一起,形成星型結(jié)構(gòu)。三個(gè)繼電器的觸點(diǎn)并聯(lián)連接,相當(dāng)于“或”回路,即任何一個(gè)繼電器動(dòng)作都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)保護(hù)裝置動(dòng)作。
特點(diǎn) :
- 全面保護(hù) :完全星形接線方式具有反應(yīng)各種類(lèi)型故障的能力,包括三相短路、兩相短路以及單相接地短路等。它能夠全面覆蓋電力系統(tǒng)的各種故障情況,確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
- 高靈敏度 :由于三個(gè)繼電器都參與保護(hù)動(dòng)作,因此完全星形接線方式的保護(hù)靈敏度較高。在故障發(fā)生時(shí),能夠迅速準(zhǔn)確地判斷故障類(lèi)型并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。
- 接線系數(shù)恒定 :在各種類(lèi)型的故障下,完全星形接線方式的接線系數(shù)均為1,這意味著其保護(hù)性能穩(wěn)定可靠,不受故障類(lèi)型的影響。
適用場(chǎng)合 :
完全星形接線方式主要用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,作為相間短路保護(hù)和單相接地短路保護(hù)。在這種系統(tǒng)中,由于中性點(diǎn)直接接地,因此單相接地短路時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的短路電流,完全星形接線方式能夠準(zhǔn)確捕捉這一信號(hào)并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。
電路原理圖如下圖所示:
正常工作時(shí):
R97和R99分壓,R99上端近似12V電壓。忽略R98上的壓降,PMos管的柵極電壓為12V,源極電壓接近24V,此時(shí)Vgs≈-12V,Pmos打開(kāi),電路正常工作。
C42:此處電容有兩個(gè)作用,一是濾除高頻噪聲信號(hào);二是增加MOS管柵源GS之間的寄生電容(未畫(huà)出);兩個(gè)電容并聯(lián),容值相加,此時(shí)柵源之間的電容Cgs會(huì)增大,充電時(shí)間變長(zhǎng),Mos管會(huì)平穩(wěn)打開(kāi)。
Q63:正常工作時(shí),Q63處于放大狀態(tài),由于R97和R99很小,此時(shí)Q63的Ic電流也很小。
R95和R96:為檢流電阻,兩個(gè)電阻并聯(lián),阻值為0.7歐姆。當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)1A或者輸出短路時(shí),此時(shí)R95和R96兩端壓降超過(guò)0.7V。正常工作時(shí),壓降小于0.7V。
R98:由于Mos管的柵源之間有寄生電容,電路中也有寄生電感,充電和放電過(guò)程中,LC容易引起震蕩,加入R98后可以有效抑制震蕩。不過(guò)此電阻不可過(guò)大,不然會(huì)引起充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng),MOS管打開(kāi)緩慢。此值通常在100歐姆以下。
R94和C41:尖峰吸收電路。
D28:12V穩(wěn)壓管,保護(hù)MOS管的柵源電壓在12V以內(nèi)。正常工作時(shí),該穩(wěn)壓管關(guān)閉;當(dāng)由于某種原因,比如電源電壓過(guò)大,或者R99電阻短路,導(dǎo)致Vgs超過(guò)-12V時(shí),此時(shí)穩(wěn)壓管可以將Vsg的電壓鉗位在12V。一般這種mos管的Vsg電壓最大承受值在20V左右。
電流過(guò)載時(shí):
當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大或者輸出短路時(shí),假設(shè)電流為1A,此時(shí)檢流電阻兩端壓降為0.7V。三家管Q63處于飽和狀態(tài),此時(shí)三極管Vec兩端飽和壓降約為0.3V。三極管的射級(jí)和集電極是和Mos的源極和柵極并聯(lián)的,換句話說(shuō),此時(shí)MOS管的柵源電壓被鉗位在0.3V。PMOS關(guān)閉,切斷后級(jí)輸出,可以有效保護(hù)負(fù)載和后級(jí)電路。
二、不完全星形接線方式
不完全星形接線方式,也稱為兩相兩繼電器接線方式或兩相一繼電器接線方式(具體取決于具體實(shí)現(xiàn)),是另一種常見(jiàn)的電流保護(hù)接線方式。在這種接線方式中,只有兩個(gè)電流互感器與兩個(gè)或一個(gè)電流繼電器相連接。
特點(diǎn) :
- 相間故障保護(hù) :不完全星形接線方式具有反應(yīng)相間故障的能力,包括兩相短路和三相短路等。它能夠有效保護(hù)電力系統(tǒng)的相間短路故障,確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
- 單相接地保護(hù)限制 :然而,不完全星形接線方式在單相接地短路保護(hù)方面存在局限性。由于缺少對(duì)未裝設(shè)電流互感器的一相的保護(hù),因此在該相發(fā)生單相接地短路時(shí),保護(hù)裝置可能無(wú)法動(dòng)作或動(dòng)作不準(zhǔn)確。
- 接線系數(shù)固定 :在不完全星形接線方式中,其接線系數(shù)在各種相間短路時(shí)均為1,這使得其保護(hù)性能在相間短路故障下穩(wěn)定可靠。
適用場(chǎng)合 :
不完全星形接線方式廣泛應(yīng)用于工廠及煤礦地面63kV及以下的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,作為相間短路保護(hù)。在這種系統(tǒng)中,由于中性點(diǎn)不接地,因此單相接地短路時(shí)產(chǎn)生的短路電流較小,不完全星形接線方式能夠滿足相間短路保護(hù)的需求而無(wú)需對(duì)單相接地短路進(jìn)行保護(hù)。
總結(jié)
電流保護(hù)的接線方式多種多樣,但主要可以歸納為完全星形接線方式和不完全星形接線方式。完全星形接線方式具有全面保護(hù)、高靈敏度和接線系數(shù)恒定的特點(diǎn),適用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的相間短路保護(hù)和單相接地短路保護(hù);而不完全星形接線方式則具有相間故障保護(hù)能力強(qiáng)但單相接地保護(hù)受限的特點(diǎn),適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的相間短路保護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的具體情況選擇合適的接線方式以確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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