電氣控制中繼電、電流保護與接線設計

邢邦旭，焦 爽

（沈陽機床股份有限公司電裝分公司 遼寧 沈陽 110142）

1 繼電保護原理

繼電保護是電路中元件運行不平穩或者發生故障，會根據這種情況發出信號或者相應的跳閘，而繼電保護的工作要求就是電路出現故障或者運行不良，如圖1。

圖1 單側電源網絡保護

圖中a所示的為電路正常運行的狀態，每條線路中的電流都是if，假設在B到C段出現故障，也就是圖中的Ud為零，這時候線路中的電流為id，這個電流的數值非常大，故障時短路造成了，Zd就是B到短路點之間的阻抗，根據這種分析，線路中的電壓和電流之間的變化，利用正常運行與故障時，這些參數的變化，可以將繼電保護分為兩種。

一種是正常情況下，電壓、電流、電阻、頻率參數的不同，根據這些數值可以構成不同繼電保護，例如電流突然增加造成的過電流保護，電壓降低時候的欠電壓保護，電阻降低造成的距離保護，還有就是頻率引起的欠頻保護。

另一種是規定電流的正方向是從母線指向線路，同時還是雙端電源，如圖2所示，a圖是正常運行電路，b圖是故障電路，它們兩個電路中的相位不同，a，b圖中B兩側的電流相位180°變化，通過這種兩側電流相位的不同可以建立差動原理保護，如縱聯差動保護、方向高頻保護等。

圖2 雙端電源

對于電路跳閘的繼電保護需要滿足選擇性、速度性、靈敏性、可靠性4個要求。

選擇性是電路發生保護的時候，會選擇進行保護，會將故障元件排除外，將線路中的停電范圍縮小；

速度性是發生故障的時候，繼電保護要快速反應進行切斷電源，不同電壓等級的電路對應的反應時間不同；

靈敏性與速度性相似，只是有些電路的繼電保護是通過靈敏系數來評判的；

可靠性，不明思議就是繼電保護要可靠，線路發生故障的時候要迅速保護，不發生故障的時候不需要進行保護，繼電保護要安全可靠。

2 電流保護

電流繼電器是對電路進行電流保護的元件，對電流保護的研究總需要明確起動電流、返回電流、繼電特性、返回系數。

起動電流就是可以將電流機電保護的最小電流，返回電流是使繼電返回的最大電流，繼電特性就是繼電器在工作的時候，只會起動或者返回，不會在某個位置停留，稱為特性，返回系數是返回電流與起動電流的比值，以上這4個基本性能不僅對繼電適用，在其他的保護裝置上同樣也適用。

電流速度保護是電流增加的時候，瞬間動作的保護，電流速斷保護的特性曲線如圖3。

圖3 電流速斷動作特性曲線

圖中的線路中如果都安裝的電流速斷保護，假設A到B端出現了故障，那么2的位置應該速斷保護，同樣B到C端，1的位置速斷保護。

限時電流速斷保護，因為在電路保護的時候，繼電保護是可以選擇性的，所以可以通過對電路進行增加一段新保護來備用，來切斷線路以外的故障。

3 接地與接線研究

接地方式有兩種，一種是中性點直接接地，另一種是中性點非直接接地，前一種也可以成為大電流接地，因為這種接地是直接與大地接通，線路發生短路的時候，直接接地會出現最大零序電流；非直接接地是經過消弧線圈接地，這種情況下發生短路或者故障，電路中的電流最小。

繼電器的接線方式上，需要考慮距離保護的工作原理，輸入的繼電器的電流和電壓要滿足測量阻抗正比于短路點到保護安裝地點之間的距離；同時采用0°接線方式，也就是繼電器的輸入電壓為AB電流為iA-iB。

4 結語

繼電保護技術的形成是通過對電路設計不斷發展而來的，在一些重要設計例如數控機床、數控加工中心、五軸高精密機床的電路系統中，繼電保護尤為重要，最開始的時候，就是通過熔斷器進行保護，后期發展發現，這種保護對設備損傷很大，有些位置斷電會影響元件，繼電保護就會根據需要進行選擇斷電，通過電氣元件之間的配合，全方面掌握機床的運行。

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