1、ZGB-10 型高壓柜保護裝置1 概述該裝置是參照安裝在高壓開關柜上的繼電保護而設計的其功能多于原常規保護其中ZGB-11 可代替四臺電流繼電器(或兩臺反時限過流繼電器) 兩臺時間繼電器一臺信號繼電器一臺三相一重合閘裝置ZGB-12 可替代四臺電流繼電器(或兩臺反時限過流繼電器)兩臺時間繼電器一臺信號繼電器一臺接地繼電器ZGB-13 可替代四臺電流繼電器(或兩臺反時限過流繼電器) 兩臺時間繼電器 一臺信號繼電器 一臺欠電壓繼電器該裝置主要用于10kV 以下線路也可用于110 66 35kV 線路各種故障保護安裝在高壓開關柜上或用作電力 石油 化工 冶金 煤炭等工礦企業配電線路的繼電保護2 功能

2、及特點2.1 產品功能根據用戶需要 按以下主要功能可構成不同品種的裝置a.兩相過流電流保護(由面板上的開關選擇是否跳閘)b.兩相速斷保護c.具有速斷保持信號(可以手動復歸)d.過流保護的延時特性或是反時限特性或是定時限特性(由面板上的開關進行選擇)e.接地保護(由面板上的開關選擇是否跳閘)f.接地保護延時為定時限g.欠電壓保護h.三相一次重合閘i.裝置的型號及功能見表12.2 產品主要特點a.本產品在同一臺裝置上實現定時限和反時限由面板上的開關進行選擇b.輔助電源接反不會損壞本裝置表1型號功能ZGB-11 兩相過流(反時限或定時限)速斷保護+三相一次重合閘ZGB-12 兩相過流(反時限或定時限

3、)速斷保護+接地保護ZGB-13 兩相過流(反時限或定時限)速斷保護+欠電壓保護3 產品原理該裝置采用標準的CJ-4一號短殼體前蓋為透明有機玻璃可以清楚地觀察到裝置的整定位置和信號燈的顯示取下有機玻璃蓋調節各整定旋鈕可以方便地改變動作整定值裝置設置不同的數字開關可以方便地改變延時整定值拔出機芯可以方便地進行維修為了敘述方便以下均以該裝置嵌入式安裝方式的端子號為例3.1 該裝置的原理框圖如圖1 43.2 原理簡介3.2.1 兩相過流(反時限或定時限)速斷保護部分通過端子21 22 23 及24 可分別輸入兩相故障電流經過電流變換器整流濾波后由選通器自動選擇兩相中故障較嚴重(即故障電流較大)的一相

4、并將其信號分別送到啟動回路反時限回路定時限回路速動回路如果輸入電流大于動作整定值則啟動回路動作反時限(或定時限)回路起作用并按照反時限公式1(或定時限)進行延時達到預定的時間后立即出口(是否跳閘由面板上的開關進行選擇) 如果輸入的電流很大達到或超過速動電流整定值則不經過延時直接出口跳閘裝置的反時限延時特性曲線應符合公式(1) 兩相過流(反時限或定時限)速斷保護部分t= K1 I Ib -1 +0.1K2 (1) 式中K1 K2 系數Ib 電流的基本值Ib = Id 1.2 (A) Id 動作電流整定值(A)I 裝置的實際輸入電流(故障電流) (A)t 延時動作時間(s)反時限特性由差分回路振蕩

5、及計數回路組成電流信號經差分回路(實現公式(1)中的功能)送到振蕩器變換成頻率與輸入電流信號大小成正比的方波脈沖經計數器計數以實現反時限從而使反時限延時特性符合公式(1)兩相過流(反時限或定時限)速斷保護部分圖1 欠電壓部分圖2 三相一次重合閘部分圖3 輔助電源激勵量部分圖4 定時限特性曲線由觸定時限特性曲線由觸發回路，振蕩及計數回路組成，電流信號經觸發回路送到振蕩器，變換成固定頻率的方波脈沖，經計數器計數以實現定時限延時。兩相的動作電流可以分別整定，其速動電流倍數及其延時整定為兩相公用。3.2.2 接地保護部分零序電流I0經電流互感器IN接到該裝置的25、26 端子(ZGB-12) 經過電流

6、變換器，整流濾波后，將信號送到啟動回路，定時限回路，如果輸入電流大于動作電流整定值，則啟動回路動作，定時限回路起作用，定時限特性由觸發回路，振蕩及計數回路組成，電流信號經觸發回路送到振蕩器，變換成固定頻率的方波脈沖，經計數器計數以實現延時，達到預定的延時后，立即出口(是否跳閘由面板上的開關進行選擇)。3.2.3 欠電壓保護部分電壓信號經電壓變換器，到電壓比較器進行比較觸發驅動并出口3.2.4 用于單端供電的三相一次重合閘裝置(見圖5)1K 保定時限特性曲線由觸發回路振蕩及計數回路組成電流信號經觸發回路送到振蕩器變換成固定頻率的方波脈沖經計數器計數以實現定時限延時兩相的動作電流可以分別整定其速動

7、電流倍數及其延時整定為兩相公用3.2.2 接地保護部分零序電流I0經電流互感器IN接到該裝置的25 26 端子(ZGB-12) 經過電流變換器整流濾波后將信號送到啟動回路定時限回路如果輸入電流大于動作電流整定值則啟動回路動作定時限回路起作用定時限特性由觸發回路振蕩及計數回路組成電流信號經觸發回路送到振蕩器變換成固定頻率的方波脈沖經計數器計數以實現延時達到預定的延時后立即出口(是否跳閘由面板上的開關進行選擇)3.2.3 欠電壓保護部分電壓信號經電壓變換器到電壓比較器進行比較觸發驅動并出口3.2.4 用于單端供電的三相一次重合閘裝置(見圖5)1K 保護繼電器的觸點 2K 時間元件 3K 信號繼電器

8、 4K 5K 中間繼電器6K 重合閘出口繼電器 1S 3S 按鈕開關4S 合閘按鈕 5S 分閘按鈕10R 附加電阻 QF1 QF2 斷路器輔助觸點QF3 斷路器合閘線圈 QF4 斷路器分閘線路XB 連接片圖5 ZGB-11(重合閘部分)用于單端供電的一次重合閘接線圖圖中觸點的位置相當于輸電線路的正常工作情況，斷路器在合閘位置，重合閘裝置中的電容器C已經充滿電，整個裝置準備著動作，裝置的動作原理分以下幾個方面加以說明：3.2.4.1 斷路器由保護動作或其它原因(觸點K 閉合)而跳閘此時斷路器輔助觸點QF1返回，中間繼電器4K 啟動(利用10R限制電流，以防止斷路器合閘線圈QF3同時啟動) ，其觸

9、點閉合后，啟動重合閘裝置的時間元件2K， 經過延時后，使電容C與中間繼電器6K，接通即電容器C對6K放電，6K 動作后，接通了斷路器合閘電流(由正電源1S 端子 10 6K2 保持回路端子 14 3K XB 5K2 QF3 QF1 負電源)，QF3通電后，實現一次重合閘，與此同時，信號繼電器3K發出信號，由于保持回路的作用，使6K2能保持到斷路器完成合閘，其觸點QF1斷開，為止如果線路上發生的是暫時性故障，則合閘成功后，電容器自行充電，裝置重新處于準備動作的狀態。3.2.4.2 如果線路上存在永久性故障此時重合閘不成功，斷路器第二次跳閘4K與2K仍同前面啟動，但是這一段時間是遠遠小于電容器充電

10、到6K 動作所必需的時間(15 25s)，此時電容器C與6K接通，故電容器C不能再繼續充電到使6K 動作所需的電壓值，因而保證了裝置只動作一次。3.2.4.3 重合閘裝置中間元件的觸點6K2發生卡住或者熔接為了防止在這種情況下，斷路器多次合閘到永久性故障的線路上去，采用中間繼電器5K加以避免，因為斷路器合閘于永久性故障時，觸點1K 再次閉合跳閘回路(正電源1K 5KQF2 QF4 負電源)，5K電流繞組啟動，如果6K2已熔接或卡住，則中間繼電器通過5K 的電壓繞組自保持，并通過觸點5K3發出信號，其動斷觸點5K2斷開了合閘線路回路，從而防止了斷路器多次合閘。3.2.4.4 手動跳閘當按下1S

11、斷路器跳閘后，由于1S 已斷開切斷了裝置的啟動回路，避免了斷路器發生合閘。3.2.4.5 手動合閘在投入前應先將裝置中電容器C放電完畢(短接19 20 端子即可)當按下4S，此時如果在輸電線路上存在有永久性故障，則斷路器很快又被切除，因為電容器來不及充電到使6K啟動所必需的電壓，從而避免了斷路器發生合閘。3.2.5 用于雙端供電的一次重合閘裝置(見圖6)圖6 與圖5 不同之處，僅僅是在重合閘裝置內增加了由低電壓繼電器的觸發點，7K1與7K2同步檢查繼電器的觸點8K 及連接片2XB 共同組成的換接線路的執行檢查線路無電壓或者檢查線路同步的任務，氖燈HL 是用于指示，雙端供電線路重合閘的實現常常是

12、在輸電線路一側采用檢查線路無電壓的接線方式，而另一側采用檢查線路同步的方式，并且保證裝有檢查線路無電壓這一側的重合閘先動作(見圖7) ，下面分別加以敘述3.2.5.1 2XB處于檢查線路無電壓的位置(見圖6)7K 為低電壓繼電器，觸點7K1與7K2的位置與繼電器線路無電壓時相應，因此，7K2只可能在對端斷路器確定跳閘后(即線路無電壓存在)才允許重合閘裝置啟動，此時，當線路上存有由殘余電荷造成的較大靜電電壓時，也不允許裝置啟動。3.2.5.2 2XB處于檢查線路同步的裝置(見圖6)此時由于對端已經合閘，故線路上出現電壓，7K1應閉合，如果母線的電壓大小相位與線路電壓的大小，相應的差別在允許合閘的

13、范圍內(即認為同步)，則同步檢查繼電器的觸點8K 處于閉合位置(如圖6所示)，此時重合閘裝置能夠啟動，反之，如果兩者相差較大(出現非同步時)則8K啟動，其觸點打開重合閘就不能啟動。圖6 ZGB-11( 重合閘部分)用于雙端供電的一次重合閘接線圖8K 同步檢查繼電器 1QF 2QF 斷路器合閘線圈1TV 2TV 3TV 電壓互感器 7K 低電壓繼電器1GS 2GS 同步發電機圖7 ZGB-11 用于雙端供電的重合閘裝置原理圖4 技術數據4.1 額定參數4.1.1 過電流速斷保護部分a.額定電流1 5 10A b.額定頻率50Hz4.1.2 接地保護部分a.額定電流1A b.額定頻率50Hz4.1

14、.3 欠電壓保護部分a.額定電壓100V b.額定頻率50Hz4.1.4 三相一次重合閘部分a.額定電壓(直流電壓回路) 110 220Vb.保持電流(直流電流回路) 0.25 0.5 1 2.5A4.1.5 輔助激勵量額定值直流48 110 220V 允差-20% +10%4.1.6 裝置的規格列于表2 中4.1.7 功率消耗在額定值條件下裝置各回路靜態功率消耗為a.各交流電流回路功率消耗不超過0.5VAb.各交流電壓回路功率消耗不超過3VAc. 各直流電壓回路(輔助激勵量)功率消耗220V時不超過20W 100V時不超過12W 48V時不超過6W4.1.8 過載能力交流電壓回路長期承受1.

15、1Un 交流電流回路長期承受1.1In 1s承受30In4.1.9 輸出主觸點輸出主觸點形式及數量見表 2在電壓不超過220V 電流不超過1A 時間常數為5 0.75ms 的直流有感負荷電路中輸出觸點斷開容量為50W4.1.10 輸出信號觸點輸出信號觸點形式及數量見表 2在電壓不超過220V 電流不超過0.5A 時間常數為5 0.75ms 的直流有感負荷電路中輸出觸點斷開容量為50W4.2 兩相過電流及速斷保護4.2.1 在基準條件下，裝置的最小動作電流應等于動作電流整定值其平均，誤差不超過5%一致性不大于整定值的2.5%動作電流平均誤差= 五次測量平均值-整定值整定值 (2)表2分 類額定值

16、動作整定值速動電流整定倍數動作時間整定范圍(s)恢復時間(s)出口主觸輔助觸點(A)(V)(A)(V)兩相過流及速斷保護10.5 0.75 1 1.5 2246810反時限0.516(10 倍過電流動作延時)b.定時限0.1 99一副動合觸點過電流輸出一副動合觸點51 15 2 3 5103 4.5 6 9 12接地保護10.1 99兩副動合觸點欠電壓保護1005060708090一副動合觸點一副動斷觸點三相一次重合閘0.250.512.50.5 515 25平均誤差不應超過表3 規定值表3 m1 電流倍數t(s) 2 4 6 8 10 0044 3.2 0.4 1.26 0.09 0.81

17、0.05 0.61 0.04 0.5 0.03 0376 26 3 10.1 0.8 6.5 0.4 4.9 0.3 4 0.25 注m1 一撥盤數值c.延時一致性在基準條件下裝置在2 倍動作電流整定值時裝置延時一致性不大于表4 規定值延時一致性=五次測量中最大值一五次測量中最小值表4 裝置10 倍整定電流時的延時整定值(s) 延時一致性2 0.5 2 4 1 4 10 1.5 10 16 2 4.2.4.2 定時限保護a.定時限特性的公式t=K3 m1+35 (4)式中 t 延時時間(ms)K3 常數(為10)m1 撥盤數值b.動作時間在基準條件和2 倍動作電流整定值下各延時整定的平均誤差不

18、超過(5%整定值+5ms)4.2.5 速動時間在基準條件下裝置在任一整定點上在2 倍速動電流整定值時的動作時間(5次測量平均值)不大于80ms4.3 接地保護4.3.1 動作電流在基準條件下裝置的最小動作電流應等于動作電流整定值其平均誤差不超過5%一致性不大于整定值的2.5% 計算公式同第4.2.1 條4.3.2 返回系數在基準條件下任一整定點的返回電流與動作電流之比不小于0.854.3.3 延時整定公式為定時限特性的公式t=K3 m2+35 (5)式中 t 延時時間(ms)K3 常數(為10)m2 撥盤數值4.3.4 動作時間在基準條件和2 倍動作電流整定值下各延時整定值的平均誤差不超過(5

19、%整定值+5ms)4.4 欠電壓保護4.4.1 動作電壓在基準條件下裝置的最大動作電壓應等于動作電壓整定值其平均誤差不超過5%一致性不大于整定值的2.5%4.4.2 返回系數在基準條件下任一整定點的返回電壓與動作電壓之比不大于1.24.5 三相一次重合閘4.5.1 恢復時間在額定電壓下電容器充電到能使中間元件動作所必需的時間(裝置準備下一次動作的時間)在15 25s范圍內4.5.2 當中間元件吸合后在電流回路流過額定電流時斷開電壓回路中間元件應保持在吸合位置4.5.3 時間元件的延時整定公式為t=K3 m2+12 (6)式中 t 延時時間(ms)K3 常數(為10)m2 撥盤數值4.5.4 在

20、基準條件和額定電壓下各延時整定的平均誤差不超過(5%整定值+5ms)4.6 絕緣性能4.6.1 各輸出輸入帶電的導電電路端子分別對地能承受50Hz 2kV(有效值) 歷時1min4.6.2 交流回路與直流回路間能承受50Hz 2kV(有效值) 歷時1min4.6.3 交流電流回路與交流電壓回路間能承受50min 2kV(有效值) 歷時1min4.6.4 沖擊電壓各輸入輸出帶電的導電電路端子分別對地交流回路與直流回路間交流電流回路和交流電壓回路之間能承受5kV(峰值)的標準雷電波沖擊電壓4.7 抗電氣干擾性能能承受頻率為1MHz 衰減振蕩波第 1 個半波電壓幅值共模為2.5kV 差模為1kV的衰

21、減振蕩波脈沖干擾4.8 機械性能工作條件能承受嚴酷等級為級的振動響應振動耐久沖擊響應及沖擊耐久運輸條件能承受嚴酷等級為級的振動耐久及碰撞4.9 環境條件環境溫度 工作-10 +40 24h平均溫度不超過35貯運-25 +70 在極限下不施加激勵量產品不出現不可逆變化恢復后產品應能正常工作相對濕度最濕月的平均最大相對濕度為90% 同時該月的月平均最低溫度為25 且表面無凝露最高溫度為+40 時 平均最大相對濕度不超過50%大氣壓力80 110kPa(高度相對于2km及以下)5 定值整定及用戶選擇5.1 整定方法5.1.1 產品的整定動作值及整定范圍見表2 用面板上的電位器整定5.1.2 定時限延

22、時整定a.定時限延時時間的計算公式為t=m1 K+35 (6)式中 m1 撥盤開關的數值K 系數K=10t 延時時間(ms)b.m1的計算與整定m1=(t-35)/K5.1.3 反時限延時整定5.1.3.1 返時限延時的計算公式為 m1=K1/I/(Ib-1)+0.1K2式中 K1 常數(隨著反時限曲線的不同改變)Ib 電流的基本值Ib=Id/1.2(A)Id 動作電流整定值(A)I 裝置的實際輸入電流(故障電流)(A)K2 常數(等于2t0)t0 10 倍動作電流值下的延時時間t 延時動作時間(ms)5.1.3.2 參數K1 K2的確定a.確定10 倍動作電流值下的延時時間t0b.K2=2t

23、0c.I/Ib為1.2I/Id=1.2h(h為動作電流值的倍數)d.由a 已知h=10e.由t=K1/ K1/I/(Ib-1)+0.1KS 可知 K1= (I/Ib-1)(t-0.1K2)=(1.2h-1)(t-0.1 2t0)=11(t-0.2t0)f.撥盤開關數字m1的確定m1=(t-22) 0.0922式中 m1 撥盤開關的數值t 10 倍動作電流值下的動作時間(ms)5.1.4 接地保護延時的整定a.延時公式為t=m2 K+35式中 K 系數K=10m2 撥盤開關的數字t 延時時間b.撥盤開關數字m2的確定m2=(t-35)/K5.1.5 重合閘啟動延時整定方法a.時間t的計算公式如下

24、t=m2 K-1.2式中 K 系數K=10m2 撥盤開關的數字t 延時時間(ms)b.撥盤開關數字m2的確定6 結構6.1 結構采用A32 標準殼體嵌入式安裝結構形式為A32K A32P A32H A32Q 其外形及安裝尺寸見附圖6.2 面板布置圖見圖86.3 背后端子接線圖見圖9 11圖8 面板布置圖(a) ZGB-11 嵌入式安裝后接線端子圖(背視) (b)ZGB-11 凸出式安裝前接線端子圖(前視)1K1 過電流保護輸出輔助觸點1K2 主觸點6K1 重合閘后加速輸出觸點圖(a)中端子19 20(凸出式安裝為端子)如果用戶不需要合閘可將這兩端子短接IU 接第一相(即A相)電流互感器TA I

25、W 接第三相(即C相)電流互感器TCR ZGB 11 的外附電阻(分別因定在端子上) 當 U為直流220V時R=1.2k 25W 當 U為直流110V時R=470 20W 當 U為直流48V時R=0 即將其短接圖9 ZGB-11 端子圖(a) ZGB-12 嵌入式安裝后接線端子圖(背視) (b)ZGB-12 凸出式安裝前接線端子圖(前視) 1K1 過電流保護輸出輔助觸點 R ZGB 12 的外附電阻(分別固定在端子上) 1K2 主觸點 當U 為直流220V 時R=1.2k 25W 6K1 6K2 接地保護輸出輔助觸點 當U 為直流110V 時R=470 20W IU 接第一相(即A 相)電流互

26、感器TA 當U 為直流48V 時R=0 即將其短接IW 接第三相(即C 相)電流互感器TC 圖10 ZGB-12 端子圖(a)ZGB-13 嵌入式安裝后接線端子圖(背視) (b)ZGB-13 凸出式安裝前接線端子圖(前視)1K1 過電流保護輸出輔助觸點 R ZGB 13 的外附電阻(分別固定在端子上)1K2 主觸點當U為直流220V時R=1.2k 25W6K1 6K2 接地保護輸出輔助觸點當U為直流110V時R=470 20WIU 接第一相(即A相)電流互感器TA 當U為直流48V時R=0 即將其短接IW 接第三相(即C相)電流互感器TC圖 11 ZGB-13 端子圖8 調試檢驗說明8.1 試

27、驗接線圖見圖12 14a. 圖中所示的A相電流試驗接線圖當進行C相及接地試驗時將電流分別接至21、22 端子及D E 端毫秒表的端也分別接至11端子及14 16或12端子b.ZGB-11 ZGB-13 的過電流速斷保護部分的試驗線路與ZGB-12 的相同8.2 啟動電流的檢驗a. 將速動整定 順時針旋轉到最大位置b. 將過電流延時整定m1 數字開關整定在9999 的位置過電流跳閘開關置于OFF 位置另一開關置于定時限位置c. 將電流整定(或電流整定)旋鈕指針對準所需刻度值d. 合開關SA1 SA3 調整電阻器R1 使電流慢慢增大當面板上的指示燈H1亮時電流表的讀數即為裝置的啟動電流I1測量5

28、次圖 11 ZGB-13 端子圖SA1 SA2 雙刀電源開關 TA3 零序電流互感器SA3 鈕子開關(5A 220V) R ZGB 12 的外附電阻值R1 電阻器(1 50A) 當U為直流220V時R=1.2k 25WTA1 交流器(220V/36V 2kVA) 當U為直流110V時R=470 15WA 交流電流表(0.5 級0.5 5A) 當U為直流48V時R=0 即將其短接S 802 數字毫秒表電阻R分別固定在端子上圖 12 ZGB-12 高壓柜保護裝置試驗接線圖8.3 速動電流的檢驗接著8.2 條d繼續進行以下操作a.將速動整定旋鈕每指針對準所需的速動電流倍數b. 調電阻R1使電流增加當

29、速動保持指示燈H2亮時電流表的讀數即為裝置的速動電流測量5 次每次均要按一下速動信號復歸按鈕 使速動指示燈熄滅c.每次試驗均要在1min內完成否則應將電流降到零后再重新進行8.4 過電流定時限的檢驗a.將速動整定 旋鈕順時針旋轉到最大位置b.將過電流延時整定m 1 數字開關置于計算得的位置c.合SA3 調 R1使電流表的讀數為2I1(即2 倍啟動電流)d.斷開SA3e.合SA3 用 802 測量裝置的動作時間f.重復d e 測量5 次8.5 過流反時限的檢驗a.將定時限/反時限選擇開關置于反時限 位置b.將過電流延時整定m1 數字開關置于計算得的位置c.合SA3 調 R1使電流表的讀數為10I1(或8I1 6I1)d.斷開SA3e.合SA3 用 802 測量裝置的動作時間f.重復d,e 測量5 次8.6 接地動作電流的檢驗a.將接地延時整定m2 數字開關整定在9999 位置b.將接地整定旋鈕指針對準所需刻度值c. 合開關 SA1 SA3 調 R1 使電流增加當面板上的指示燈H3亮時電流表的讀數即為裝置的動作電流I3 重復5 次8.7 接地保護延時的檢驗a.將接地延時整定m2 定于計算得的數值b.合SA3 調 R1使電流表的讀數為2I3c.斷開SA3d.合SA3 用 80