電流保護的接線方式是指保護中電流繼電器與電流互感器二次繞組之間的連接方式,它對于電力系統的安全穩定運行至關重要。電流保護的接線方式多種多樣,但主要可以歸納為兩大類:完全星形接線方式和不完全星形接線方式。下面將對這兩種接線方式進行介紹。
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,三個電流互感器與三個電流繼電器分別按相連接在一起,形成星型結構。三個繼電器的觸點并聯連接,相當于“或”回路,即任何一個繼電器動作都會導致整個保護裝置動作。
特點 :
- 全面保護 :完全星形接線方式具有反應各種類型故障的能力,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的各種故障情況,確保電力系統的安全穩定運行。
- 高靈敏度 :由于三個繼電器都參與保護動作,因此完全星形接線方式的保護靈敏度較高。在故障發生時,能夠迅速準確地判斷故障類型并采取相應的保護措施。
- 接線系數恒定 :在各種類型的故障下,完全星形接線方式的接線系數均為1,這意味著其保護性能穩定可靠,不受故障類型的影響。
適用場合 :
完全星形接線方式主要用于中性點直接接地系統中,作為相間短路保護和單相接地短路保護。在這種系統中,由于中性點直接接地,因此單相接地短路時會產生較大的短路電流,完全星形接線方式能夠準確捕捉這一信號并采取相應的保護措施。
電路原理圖如下圖所示:
正常工作時:
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Vgs≈-12V,Pmos打開,電路正常工作。
C42:此處電容有兩個作用,一是濾除高頻噪聲信號;二是增加MOS管柵源GS之間的寄生電容(未畫出);兩個電容并聯,容值相加,此時柵源之間的電容Cgs會增大,充電時間變長,Mos管會平穩打開。
Q63:正常工作時,Q63處于放大狀態,由于R97和R99很小,此時Q63的Ic電流也很小。
R95和R96:為檢流電阻,兩個電阻并聯,阻值為0.7歐姆。當負載電流超過1A或者輸出短路時,此時R95和R96兩端壓降超過0.7V。正常工作時,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,充電和放電過程中,LC容易引起震蕩,加入R98后可以有效抑制震蕩。不過此電阻不可過大,不然會引起充電時間過長,MOS管打開緩慢。此值通常在100歐姆以下。
R94和C41:尖峰吸收電路。
D28:12V穩壓管,保護MOS管的柵源電壓在12V以內。正常工作時,該穩壓管關閉;當由于某種原因,比如電源電壓過大,或者R99電阻短路,導致Vgs超過-12V時,此時穩壓管可以將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。
電流過載時:
當負載電流過大或者輸出短路時,假設電流為1A,此時檢流電阻兩端壓降為0.7V。三家管Q63處于飽和狀態,此時三極管Vec兩端飽和壓降約為0.3V。三極管的射級和集電極是和Mos的源極和柵極并聯的,換句話說,此時MOS管的柵源電壓被鉗位在0.3V。PMOS關閉,切斷后級輸出,可以有效保護負載和后級電路。
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(具體取決于具體實現),是另一種常見的電流保護接線方式。在這種接線方式中,只有兩個電流互感器與兩個或一個電流繼電器相連接。
特點 :
- 相間故障保護 :不完全星形接線方式具有反應相間故障的能力,包括兩相短路和三相短路等。它能夠有效保護電力系統的相間短路故障,確保電力系統的穩定運行。
- 單相接地保護限制 :然而,不完全星形接線方式在單相接地短路保護方面存在局限性。由于缺少對未裝設電流互感器的一相的保護,因此在該相發生單相接地短路時,保護裝置可能無法動作或動作不準確。
- 接線系數固定 :在不完全星形接線方式中,其接線系數在各種相間短路時均為1,這使得其保護性能在相間短路故障下穩定可靠。
適用場合 :
不完全星形接線方式廣泛應用于工廠及煤礦地面63kV及以下的中性點不接地系統中,作為相間短路保護。在這種系統中,由于中性點不接地,因此單相接地短路時產生的短路電流較小,不完全星形接線方式能夠滿足相間短路保護的需求而無需對單相接地短路進行保護。
總結
電流保護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、高靈敏度和接線系數恒定的特點,適用于中性點直接接地系統中的相間短路保護和單相接地短路保護;而不完全星形接線方式則具有相間故障保護能力強但單相接地保護受限的特點,適用于中性點不接地系統中的相間短路保護。在實際應用中,應根據電力系統的具體情況選擇合適的接線方式以確保電力系統的安全穩定運行。
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