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Littelfuse POWR-GARD接地故障保護(hù)繼電器

2010/2/22 17:07:00

一、系統(tǒng)介紹及接地故障保護(hù)的重要性

　　　目前我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是直流-交流系統(tǒng)，即將太陽(yáng)電池發(fā)出的電能給蓄電池充電，而蓄電池經(jīng)過光伏并網(wǎng)逆控處理后并入電網(wǎng)，尤其是國(guó)家推動(dòng)的《金太陽(yáng)工程》，大力推動(dòng)了我國(guó)光伏發(fā)電的研究與建設(shè)新階段，光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，光伏并網(wǎng)逆變器，交流配電柜，太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無人值守和維護(hù)，這就要求逆變器具有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護(hù)功能，如輸入直流極性接反保護(hù)，交流輸出短路保護(hù)，過熱、過載保護(hù)等。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的特殊性，光伏發(fā)電中光伏并網(wǎng)逆變器直流系統(tǒng)段均采用直流不接地系統(tǒng)。直流供電系統(tǒng)段的正極、負(fù)極均不接地。一旦負(fù)極接地，除因通過柜體導(dǎo)致回流，還可以從地返回，這樣會(huì)使雜散電流增大;若發(fā)生正極接地，就會(huì)對(duì)人身安全造成嚴(yán)重威脅，未接地直流系統(tǒng)上的接地故障也可以引起電源損壞和現(xiàn)場(chǎng)損壞，嚴(yán)重會(huì)影響并網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文針對(duì)直流不接地系統(tǒng)，介紹適宜采用和應(yīng)用的保護(hù)方式。

有專業(yè)機(jī)構(gòu)經(jīng)過數(shù)據(jù)研究分析表明在每年電氣系統(tǒng)故障中接地故障占90%~95%，瞬時(shí)故障及永久性故障只占電氣系統(tǒng)故障的5%~10% 。當(dāng)循環(huán)供電時(shí)，記住跳閘狀態(tài)，提前預(yù)報(bào)警泄露電流情況，允許系統(tǒng)在接地故障中安全的運(yùn)行，又因?yàn)檫@些設(shè)備都處在邊遠(yuǎn)地區(qū)和島嶼，許多電站無人值守和維護(hù)。在不接地直流系統(tǒng)中這些接地故障檢測(cè)和預(yù)防與保護(hù)措施就顯得尤為重要。

二、保護(hù)繼電器的應(yīng)用與介紹

什么是保護(hù)繼電器？

保護(hù)繼電器是一種智能的裝置，它接收輸入，將輸入與設(shè)置點(diǎn)進(jìn)行比較，并且提供輸出。輸入可以是電流、電壓、電阻或溫度。輸出可以包括以指示等和/或字母數(shù)字顯示形式的視覺反饋、通信、控制警告、報(bào)警和控制電源開關(guān)的通斷。

保護(hù)繼電器可以是機(jī)電的或電子的/基于微處理器的。機(jī)電繼電器是一種淘汰的技術(shù)，這種繼電器由機(jī)械零件組成，這些零件要求定期校準(zhǔn)，以便保持在預(yù)期公差內(nèi)。微處理器或電子繼電器使用數(shù)字技術(shù)，提供快速、可靠、準(zhǔn)確且可重復(fù)的輸出。使用電子的或基于微處理器的繼電器代替機(jī)電設(shè)計(jì)，這樣會(huì)有許多優(yōu)點(diǎn)，包括：提高準(zhǔn)確性、附加功能、減少維護(hù)、較小的空間要求以及較低的壽命周期維護(hù)費(fèi)用。

輸入

繼電器需要獲取系統(tǒng)信息，以便做出決定。這些輸入可以各種方式進(jìn)行收集。在有些情況下，現(xiàn)場(chǎng)的電線可以直接連接到繼電器。在其他應(yīng)用中需要附加裝置，以便將測(cè)得的參數(shù)轉(zhuǎn)換繼電器能夠處理的格式。這些附加裝置可以是地參考模塊的電阻網(wǎng)絡(luò)、電流互感器、電壓互感器、電壓耦合器、RTD或其它裝置。

設(shè)置

許多型號(hào)的保護(hù)繼電器都有可調(diào)的設(shè)置。用戶設(shè)置（檢波電平）進(jìn)行編程，讓繼電器做決定。繼電器將輸入與這些設(shè)置值進(jìn)行比較，并相應(yīng)地做出反應(yīng)。

處理

一旦對(duì)輸入進(jìn)行了連接和對(duì)設(shè)置進(jìn)行編程，繼電器就會(huì)比較這些數(shù)值，并做出決定。根據(jù)需要，可針對(duì)不同的功能選擇不同類型的繼電器。

輸入

繼電器有雙重方式傳導(dǎo)已做出決定的通信。通常繼電器會(huì)控制一個(gè)開關(guān)（繼電器接點(diǎn)），指明輸入已經(jīng)超過了設(shè)置，或者，繼電器可以通過視覺反饋（例如：儀表或者LED指示燈）提供通知。部分系列電子的或微處理器的繼電器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠與網(wǎng)絡(luò)或PLC進(jìn)行通信。

三、保護(hù)繼電器是如何解決電氣問題的？

類似于自動(dòng)調(diào)溫器在控制家中的空調(diào)對(duì)自動(dòng)化問題的解決方式，保護(hù)繼電器也能夠解決電器問題。保護(hù)繼電器的用途是探測(cè)問題（最理想的情況是在問題的初始階段），同時(shí)也消除并顯著減少對(duì)人員或設(shè)備的損壞。

下面的階段說明了電器問題是如何形成的：

第 1 階段：

當(dāng)有良好絕緣的導(dǎo)體暴露于故障引發(fā)因素時(shí)，例如：潮濕、灰塵、化學(xué)品、持久穩(wěn)定的過載、振動(dòng)或只是正常的劣化，那么絕緣將慢慢惡化。這種小變化，在損壞程度足夠嚴(yán)重而引起電氣故障之前，將不會(huì)立即變得很明顯。通過測(cè)定電流、電壓、電阻或溫度的輕微變化，繼電器可以探測(cè)到有問題正在形成。由于變化的量很小，所以只有精密的裝置（例如：靈敏的保護(hù)繼電器或監(jiān)控器）才能夠在發(fā)生任何進(jìn)一步的損壞之前，探測(cè)到這些情況，并且指明可能有問題正在形成。

第 2 階段：

在問題變得更嚴(yán)重時(shí)，會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的變化，例如：絕緣擊穿、過熱或過電壓