ABB公司SACEPR111／P低压空气断路器保护装置的计算及整定

28 《电气开 关 》 (2002 No．5) 文章编号 ：1004--289X(2002)05～0028--05 ABB公司 SACE PR 1 1 1／P低压空气断路器 保护装置的计算及整定 丁 伟 (安徽省宿 州污水处理厂 ，安徽 宿 州 234000) 摘 要 ：介 绍 了 SACEPR111／P低压 空 气断路 器 的保护功 能、计算及 整定 。 关键词 ：断路器 ；保护装置；短路保护；计算 中图分类号 ：TM561 文献标识码 ：B Calculation and Setting of the Protective Device of SACE PR 1 1 1／P LV Circuit Breaker of ABB Company D EⅣG — (Suzhou Sewage Treatment Plant of Anhui，Suzhou 234000，China) Abstract：Protecting function and calculation and setting of SACE PR111／P low voltage air circuit breaker are presented． Key words：circuit breaker；protective device；short--circuit protection；calculation 1 综述 ABB公 司 SACE PR111／P微 处理 器保护装 置用 于配套该公司 SACE Emax系列低压空气断路器 ，可 用于 3极、4极或附外部中性线 3极低压空气断路器 的保护 该 装置无需外 部另设 电源 ，在 网络 电流不小于 电流互感器额定值 18 的情况下，可确保保护功能的 正确操作 SACE PR111／P装置具备 如下保护功能 L一反时限长延时过载保护 S一短延时短路保护 I一瞬时短路保护 G一接地故障保护 Linst一瞬时短 路快速保护 目前 ，SACE PR111／P保护装置提供如下三种型 式 ： PR111／L+ I+ Linst，PR111／L+ S+ I+ Linst， PR111／L+S+I+ G+Linst。 本文主要介绍第三种型式。该型保护装置整定面 板见 图 1。 图 1 注释 ： A：“L”保护 DIP设定开关 B：“L”保护信号指示灯 C：“Linst”保护 DIP设定开关 D：“S”保护 DIP设定开关 E：“S”保护信号指示灯 F：“I”保护 DIP设定开关 G：“G”保护 DIP设定开关 H：电磁脱扣器测试插孔 I：SACE PR111／P全功能测试仪接 口 L：“t4”跳闸曲线设定 DIP开关 M ：SACE PR111／P装置序列号 N：中性线保护相 电流比例取值 O：电流互感器额定值 P：定、反时限短延时跳闸曲线 DIP设定开关 维普资讯 http://www.cqvip.com 《电气 开关 》 (2002 No．5) 29 Q：“t2”跳闸曲线 DIP设定开关 R：“t1”跳闸曲线 DIP设定开关 2 反时限长延时过载保护(L) 该保护动作门槛值用 I1表示 ，跳闸时限用 t1表 示。该保护有四种反时限长延时跳闸曲线。在设定面 板上有一发光 LED指示灯(见图 1所示 B)，在过载时 点亮 ，当过载情况结束或保护装置跳闸后熄灭。断路器 跳闸动作由电磁脱扣器来执行。 2．1 动作门槛值(I1)的选择 “L”保护 门槛值 的设定 由 3个 DIP开关来完成 (见图 1所示 A)，该项选择用 I1与 In(电流互感器额 定值)的比值来表示，该保护不可解除 。 该保护共有 8个动作门槛值可供选择，其定义及 排序如下 ： 0．4--0．9XIn(每步 0．1 XIn) 0．9-'-1．0XIn(每步 0．05XIn) DIP开关设定 ： 叵习 固 芒!!! 固 !!!!!!! 巨 ! 回 叵习 固 回 !!!曼 图 2 2．2 跳闸曲线 (t1)的选择 4种跳闸曲线可通过两个 DIP开关(见图 1所示 R)来选择 。 这 4种曲线均由公式 IZt一恒定值所导出： 曲线 A一 电流为 6XI1时跳闸时限为 3s 曲线 B一 电流为 6XI1时跳闸时限为 6s 曲线 C一 电流为 6XI1时跳闸时限为 12s 曲线 D一 电流 为 6XI1时跳 闸时限 为 18s DIP开关设定： 2．3 设定举例 图 3 圈 圈 题 ：SACE Emax低压空气断路器 CT额定值 为 2000A，运行 电流为 925A。过载保护要求 ：过载电流为 运行 电流的 5倍，跳闸时限不超过 25s。 a)计算运行 电流 I与 CT额定 电流的比例，确定 I1设定值 。 I／In=925／2000—0．4625 则 I1设定值取为：I1—0．5 b)计算过载电流与 I1的比例(用 Is表示)。 Is一 (5×I)／(I1XIn)一 (5X 925)／(O．5X 2000)= 4．625 c)现需选择 一种跳 闸 曲线 ，当过 载 电流为 4．62511 时，跳闸时限不超过 25s。利用公式 IZt一恒定值计算 A、B、C、D四种 曲线的恒定常 量 ： 曲线 A：IZt一6I1X 6I1X 3—108I} 曲线 B：IZt一6I1X 6I1 X 6----216I{ 曲线 C：IZt一6I1 X 6I1 X 12=432I{ 曲线 D：IZt一6I1X 6I1X18=684I} D)计算选用各种曲线的实际跳闸时限 ： 曲线 A：t1一lO8I~／(IsI1 xIsI1) 一 108／(4．625X 4．625)一5．Os 曲线 B：t1—216I~／(IsI1 XIsI1) 一 216／(4．625X4．625)一 10．1s 曲线 C：t1=432If／(IsI1XIsI1) 一432／(4．625X 4．625)一 20．2s 曲线 D：t1—648I~／(IsI1 X IsI1) 一 648／(4．625X 4．625)一30．3s E)显然，曲线 C符合题 目要求 ，因此选择 tl一曲线 C 3 短延时短路保护(S) 该保护动作门槛值用 I。表示，跳 闸时限用 t。表 示 。该保护功能有 8种跳闸曲线，其中 4个为反时限短 延时曲线，4个为定时限短延时曲线。在设定面板上有 一 发光 LED指示灯(见图 1所示 E)，在短路时点亮， 当短路结束或保护装置跳闸后熄灭。断路器跳闸由电 磁脱扣器来执行。 3．1 动作门槛值(I。)的选择 “S”保护门槛值 的设定 由 3个 DIP开关来完成 (见 图 1所示 Q)。 该项选择用 I。与 In(CT额定值)的比值来表示， 该保护可解除。该保护共有 7个动作门槛值可供选择 ， 其定义及排序如下： 1⋯4×In(每步 1×In) 维普资讯 http://www.cqvip.com 30 《电气 开关 》 (2002 No．5) 4⋯10×In(每步 2×In) DIP开关设定 ： 园 圈 !! 圈 困 图 6 圈 罡!!!! 3．3设定举例 题 ：SACE Emax低压空气断路器 CT额定值 In 4 3．2 跳闸曲线(t2)的选择 两 种特性 (指反时限和定时限)曲线可通过 DIP 开关 (见图 1所示 P) 选择 ： 一 反时限短延时 (I。tON) 一 定 时限短 时 (I。tOFF) 每种特性下 4种曲线可通过 DIP开关(见图 1所 示 Q)来选择。 3．2．1 反时限短 延时跳闸曲线 四种反时限跳闸曲线 由公式 Pt一恒定值所导出： 曲线 A一电流为 8×In时，跳闸时限为 0．05s(最少时限为 20ms) 曲线 B一 电流为 8×In时 ，跳闸 时限为 0．1s(最少 时限为 30ms) 曲线 C一 电流为 8×In时 ，跳 闸时限为 0．25s(最少时限为 80ms) 曲线 D一电流为 8×In时，跳闸时限为 0．5s(最少 时限为 150ms) DIP开关设定 ： l L — — — 』L 赢 I 璺 l 5 3．2．2 定 时限短延时跳 闸曲线 四种 定时限短延时跳 闸曲线见下 ： 曲线 A一跳闸时限为 0．05s 曲线 B一跳 闸时限为 0．1s 曲线 C一跳 闸时限 为 0．25s 曲线 D一跳 闸时限为 0．5s DIP开关设 定示例 为 2000A，运 行 电流 925A。 短路保护要求：短路电流为运行电流 9倍 ，跳闸是 时 限不超过 500ms。 a)计算短路 电流与 CT额定电流的比值，确定 I2 设 定值 。 Is一(9×I)／In一(9×925)／2000：4．1625 则 I2设定值取为：I2=4 b)此 时，既 可选 择 定 时 限 短 延 时 曲线 (I2t=== OFF)，也可选择 反时限短延时 曲线 (I。t=ON)) b1)在第一种情况下 ，即选择 Pt—OFF，显然，根 据题 目需要选择曲线 D，即在短路电流超过 I2门槛值 (8000A)的情况下 ，保护跳闸时限为 500ms。 b2)在第二种情况下 ，即选择 I2t----ON (1)首先利用公式 I2t一恒定值计算 A、B、C、D四 种曲线的恒定常量。 曲线 A：I2t一8In×0．05—3．2In。 曲线 B：I2t一8In×0．1—6．4In。 曲线 C：12t一8In×0．25=16In。 曲线 D：I2t一8In×0．5—32In。 (2)计算当短路电流为 4．165×In时选用各曲线 的跳闸时限． 曲线 A：t2=3．2In。／(IsIn×IsIn) 一 3．2／(4．1625×4．1625) 一 184ms 曲线 B：t2—6．4In。／(IsIn×IsIn) 一 6．4／(4．1625×4．1625) 一 369ms 曲线 C：t2=16In。／(IsIn×IsIn) 一 16／(4．1625×4．1625) ：= 922ms 曲线 D：t2—32In。／(IsIn×IsIn) 一 32／(4．1625×4．1625) 一 1844ms (3)显然 ，曲线 B符合题 目的要求，因此选择 T2= 曲线 B 维普资讯 http://www.cqvip.com 《电 气开关 》 (2002 No．5) 31 4 瞬时短路保护 该保护动作 门槛值用 I3表示 ，跳闸时限用 t3表 示 。该保护功能仅有一种定时限保护曲线。断路器跳 闸由电磁脱扣器来执行 。 4．1 动作门槛值(I3)的选择 “I”保护动作门槛值的设定由 3个 DIP开关来完 成(见图 1所示 F)该基选择用 I3与 In(CT额定值)的 比值来表示 ，该保护可以解除。该项保护共有 7个动作 门槛值可供选择 ，其定义及排序如下 ： 2⋯12×In(每步 2×In) DIP设定 ：(见图 7) 4．2 跳闸时限(t3)特性 瞬时短路保护的额定跳闸时限为 35ms。 4．3 设定举例 题 ：SACE Emax低压空气断路器 CT额 定值 为 2000A，运行电流为 925A。短保护要求 ：短路电流为运 行电流 13倍 ，跳闸时限不超过 35ms。 j 雪 冒 曼 匝 ! !!! 圈 圃 回 固 !!!! 图 7 a)计算短路电流与 CT额定电流的 比值 ，确定 I3 设 定值 。 Is一 (13×I)／In一 (13×925)／2000— 6．O125 则 I3设定值取 为 ：I3----6 5 接地故障反时限短延时保护(G) 该保护动作 门槛值用 I4表 示，跳闸时限用 t4表 示 。该保 护功能有 四种 反时限 短延时跳闸 曲线 。断路 器跳闸由电磁脱扣器来执行。 5．1 动作门槛值 (I4)的选择 “G”保护动作门槛值的设定由 3个 DIP开关来完 成(见图 1所示 G)，该项保护用 I4与 In(CT额定值) 的比值表示，该保护可以解除。 该保护共有 7个动作门槛值可供选择，其定义及 排序如下： 0．2⋯0．4×In(每步 0．1×In) 0．4⋯0．8×In(每步 0．2×In) 0．8⋯1．0×In(每步 0．1×In) DIP设定 固 回 回 圈 回 ! 回 回 芒 困 芒! 图 8 5．2 跳闸曲线(T4)的选择 四种跳闸曲线可通过两个 DIP开关来选择(见图 1所示 L)。 四种跳 闸曲线定义如下 ： 曲线 A一过载 电流≥3．25×I4时，跳 闸时限为 100m s。 一 过载电流<23．25×I4时，IZt一恒定值。 曲 线 B一过 载 电流 ≥ 2．25×I4时 ，跳 闸 时 限 为 200ms。 一 过载电流<3．25×I4时，IZt一恒定值。 曲 线 C一过 载 电 流 ≥ 1．6×I4时 ，跳 闸 时 限 为 400ms。 一 过载电流<1．6×I4时，IZt一恒定值。 曲 线 D一过 载 电 流 ≥ 1．25×I4时 ，跳 闸 时 限 为 800ms。 一 过载电流<21．25×I4时 ，IZt一恒定值。 DIP设定 ： 圈 囝 圈 圈 图 9 5．3 设定举例 题 ：SACE Emax低夺空气断路器 CT额定值 In 为 2000A，运行 电流为 925A。接地保护要求：接地电流 为运行 电流的 0．9倍 ，跳闸时限不超过 350ms。 a)计算接地 电流与 In的比值，确 定保护门槛值 (用 SG 表示 ) SG一 (0．9×I)／In= (0．9×925)／2000=0．41625 则保护门槛值取为：SG=0．4 b)经计算 ，选择任何 曲线 ，当接地 电流为 0．41625 ×In时 ，跳闸时限均大于 900ms，这不符合题意，所以 维普资讯 http://www.cqvip.com 32 《电 气开关 》 (2002 No ． 5) 必须降低门槛设定值 。因跳闸时限低于 350ms条件必 须满足，至少应选择跳闸曲线 B。 c)根据公式 12t=恒定值计算曲线 B的恒定常量。 I2t= (2．25XI4)X (2．25× I4)X0．2 — 1．O125×I4 (d)取 t4—350ms，计算比时接地电流 。 I1一 v t4一 v ／ ×I4_1．7×I4 e)将 I1取 为实际接地 电流值 0．9 X 325=832． 5A，计算新保护门槛值 (用 SGI表示)。 SG1一 I4／In— I1／(1．7× In)一 832．5／(1．7× 2000)一 0．24 则实际保护门槛值取为：I4=0．2 f)故题 目 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 为 I4—0．2，t4一曲线 B 限于篇幅，瞬时短路快速保护 Linst不作介绍。 收稿日期 ：2002—05—09 (上 接 37页 ) 图 6 动触头合闸速度行程图 5 结论 断路器机械动态特性直接影响其开断与关合性能 以及使用寿命，是其重要的技术参数。在设计、安装及 维修调试中，均要对这些参数进行测试。利用光电传感 器原理进行动态特性的测试 ，具有较好的动态响应特 性和较高的测试精度 ，并且易与微机和单片机一起进 行 自动控制 、测试、数据处理及显示与记录等 ，具有较 好的应用前景。 参 考 文 献 [1] 王季梅 等．真空开关[M]．北京：机械工业出版 社 ．1993，9 [23 韩峰等．测试技术基础[M]．北京：机械工业出版 社 ．1994，7 [3] 方鸿发等．电器测试技术[M]．北京：机械工业 出 版 社 ．1994，9 [4] 金黎等．一种断路器的速度测试装置[J]．高压电 器 ．1995，No3 收稿 日期 ：2002—07—29 电气牙关杂志 以铭质优惠价格为广大客户服务 维普资讯 http://www.cqvip.com