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传感元件及其在继电保护系统中的作用

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:传感元件又称感受元件,能感受到电路中不正常的情况和操作人员的命令或其他继电保护系统的信号,通过传递元件使执行元件动作。电子式脱扣器 电子式脱扣器由传感器、电子电路和脱扣执行机构构成。电子式脱扣器的传感器为电流互感器,装在断路器的主电路中,经适当的电流比反映主电流的变化。从图中可以看出,智能型电子脱扣器由互感器、中央控制单元、功率放大电路、显示器、整定键盘和脱扣执行元件组成。

传感元件及其在继电保护系统中的作用

传感元件又称感受元件(如过电流脱扣器和欠电压脱扣器或分励脱扣器等),能感受到电路中不正常的情况和操作人员的命令或其他继电保护系统的信号,通过传递元件使执行元件动作。

传感元件有许多类型,其动作原理不同。

(1)热双金属脱扣器 热双金属脱扣器主要感受过载电流的大小,利用该电流通过热双金属片使双金属片弯曲而动作。通过热双金属片的电流越大,它的弯曲变形越快越大,脱扣器的动作时间越短。形成反时限的保护特性。

(2)电磁式脱扣器 电磁式脱扣器由电流线圈、铁心、衔铁和反力弹簧构成。当过电流通过电流线圈时,衔铁上所产生的电磁力足以克服反力弹簧而吸向铁心,产生瞬时动作。改变反力的大小可以改变动作电流值。多用于大短路电流的保护。如果用阻尼装置(油阻尼器或钟表延时机构)配合,亦可得到延时动作。

分励脱扣器也是一种电磁式脱扣器,它由电压线圈、铁心、衔铁和反力弹簧构成,由控制电源供电。它可以按照操作人员的命令或继电保护信号使分励脱扣器动作,从而使断路器断开。一台断路器可装一个或两个分励脱扣器,以满足控制的需要。

失压脱扣器或欠电压脱扣器也是一种电磁式脱扣器,可感受电源电压的变化。当电压正常时(额定电压),衔铁处于吸合状态。当电源电压消失或降低至一定数值(一般为额定电压的35%~75%)时,失电压或欠电压脱扣器的电磁吸力不足以继续吸持衔铁,在反力弹簧的作用下,衔铁被释放而使断路器分断电路。

(3)电子式脱扣器 电子式脱扣器由传感器、电子电路和脱扣执行机构构成。电子式脱扣器可以方便地获得长延时、短延时、瞬时保护特性和接地保护等,具有明显的优势,同时发展迅速。

电子式脱扣器的传感器为电流互感器,装在断路器的主电路中,经适当的电流比反映主电流的变化。互感器有两种型式,其一为带铁心速饱和互感器,它的二次输出可作为电子电路的工作能源。其低电流区线性度较好,也可用作采集电流变化信号。其二是无铁心的空心互感器,因为它的线性度较好,所以主要用作信号采集。为了提高脱扣器的可靠性精确度,可同时采用两种互感器来组成采样电路,例如现代智能型断路器就采用这种方式。

电子式脱扣器的脱扣执行机构可用分励脱扣器、欠电压脱扣器或磁通变换器来组成。(www.xing528.com)

采用分励脱扣器的是电子电路的最终触发信号送至分励脱扣器,使分励脱扣器吸合,从而使断路器分断。同样采用欠电压脱扣器的是电子电路的最终触发信号送至欠电压脱扣器,将欠电压脱扣器短接,使欠电压脱扣器动作而使断路器分断。这两种方式的优点是结构简单,通用性强。其缺点是电子电路要提供较大的功率,且动作速度较慢,在老产品中较多采用。在新型智能脱扣器中,则采用磁通变换器作脱扣执行机构,其消耗功率小,动作速度快,体积重量也小,工作可靠。

所谓磁通变换器是一种类似极化继电器工作原理的电磁系统。当断路器处于正常闭合位置时,磁通变换器的铁心被永久磁钢的吸力吸住。当出现过电流时,通过传感器至微处理器处理过的信号使线圈有电流流过,提供一个反向磁通,抵消了永久磁钢的吸力,铁心在反作用弹簧下弹出,推动机构的脱扣致使断路器脱扣。由于造成反向磁通的电流极小,因而脱扣所需的功率很小。

图8-1所示为采用分立电子电路的交流电子脱扣器框图。从图中可以看出,它由互感器、信号检测电路、信号比较电路、延时电路、触发电路、脱扣执行元件及电源等组成。

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图8-1 采用分立电子电路的交流电子脱扣器框图

图8-2所示为智能型电子脱扣器的框图。从图中可以看出,智能型电子脱扣器由互感器、中央控制单元(CPU)、功率放大电路、显示器、整定键盘和脱扣执行元件组成。其最大的特点是采用微处理作中央控制单元(CPU),以达到智能化的目的。

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图8-2 智能型电子脱扣器的框图

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