以DWP240电动机微机保护装置为例,剖析DWP2XX系列保护装置的控制原理。
1、电流,电压的输入回路
输入回路电路图如下图所示。
保护装置除需要直流220V工作电压外.还需要测量高压电动机工作电流及供电电压。电流通过电流互感器进行变换,电压通过电压互感器将lOkV电压降低到IOOV。电流互感器有SA和1A两种。若现场需要安装电流表,应选lA电流互感器,以减少从电流互感器到表计的压降。
在图l所示的电路中,高压柜只设计了U、W两相高压电流电流互感器。每台电流互感器,一次删有2个线圈,供测量和保护分别使用,以提高精度和可靠性。测量回路在进保护装置之前先进数字式电流表PJ。电压互感器三相U、V、W电压,供整段母线高压柜的保护装置和测量装置用电。微机保护装置的有功功率和无功功率参数测量显示,均要用三相IOOV电压。
2、高压开关柜手车位置信号和断路器合闸分闸信号输入回路
固定式高压框没有手车,也就不存在手车位置信号,而手车式高压柜,只有手车摇人到丁作位,断路器动接电桩才会深入到高压柜固定接电桩,才允许通过大的短路电流。
否则,不要说承受短路电流,连电动机启动电流也承受不了(承受不了的后果就是烧坏桩头)。断路器最大短路电流分断能力为50kA(峰值)以上,所以手车必须摇到位,才允许断路器合闸。手车内部设计有手车位置辅助开关,当手车到工作位时s9辅助结点动作:当手车退出工作位在试验位时.s8辅助结点动作s8和s9有2对常开点和2对常闭点。
微机保护装置内部和DCS系统均需要断路器合闸、分闸位置信号。断路器内部有辅助开关QF。QF辅助开关有8对常开接点和8对常闭接点。
真空断路器有2种操作机构(电磁铁式和弹簧式),其中弹簧操作机构故障小,合闸速度快,因此,真空断路器多采用弹簧操作机构。
掸簧式操作机构,需要先储能,也就是通过直流电动机把弹簧压紧。弹簧压紧到位后,电动机停止运行。控制电机停车的开关叫储能位置行程开关,共有S1~s44对转换接点。微机保护装置也需要储能信号,微机保护装置所需的S8、s9、QF、Sl信号均从B板接线端输入。
3、断路器合闸分闸原理
电动机柜二次原理如下图所示(该图未画指示灯电路)。直流220V进A26和A27端子。直流220V经开关电源PMW调制,产生+5v、*9V、+24V四种直流电压,供CPU、RAM、EEPROM、继电器、显示屏用电。
(1)合闸控制:合闸线圈得电(DC220V),台闸半轴转动使储能拐臂脱扣,合闸弹簧能量释放,凸轮在弹簧作用下带动绝缘杆向上运动,使真空灭弧室的动导电杆向上运动,完成合闸操作三个地方合闸:即在试验合、机旁合、PLC合。试验合闸是手车在试验位置台断路器,这种操作为试机操作。合闸线圈到DWP240有2路:I路为s9;另一路为s8。手车处于试验位置时s9断、s8闭。合闸线圈得电过程:试验合闸,按SC1,+WC→1QL→SC1→S8→A23;机旁/PLC合闸.sc/PLC→S9→A23。DWP240装置A23端子得+wc电后.CPU判断需要合闸,向B板继电器发吸合指令.+wc通过继电器把+wc接通到A25端子;工作合闸走S9→Sl→QF→合闸线圈HQ→WC,合闸线圈得DC220V.断路器合闸。
(2)断路器分闸控制:有四个地方可分闸。
分闸机构动作过程:分闸线圈得电.分闸半轴作顺时针转动,从而解除了对掣子的约束。分闸弹簧使连杆机构向上运动,从而使真空灭孤室的动导电杆机构向下运动,完成分闸操作。分闸线圈得电有两种方式,一种是人工或PLC程序控制分闸{另一种是装置内部保护分闸。
人工/PLC分闸复电过程:+WC→IQL→PLC/ST/STl-A21。A21端子得+wc电后.CPU发出跳闸指令,使B板上继电器吸合.+wc通过继电器接点加到端子A24。+WC→QF→眺闸线圈TQ得到DC220V电压,断路器跳闸。A19与A22端子之间通过LP1连接片连接,由于LP1解开,CPU判定装置不允许跳闸,跳闸继电器不能吸合.TQ得不到电,断路器不会跳闸。
(3)保护眺闸丁作原理:电动机保护装置DWP240为电动机提供以下保护:1)速断:2)定时限过电流保护(堵转);3)不平衡保护;4)启动时间过长保护;5)定时限过负荷保护;6)反时限过流保护:7)过热保护。最常用的是速断.定时限过负荷和反时限过流保护。
CPU不断采样电流、电压信息.DWP2XX采样频率为每秒32点。CPU将采集到的电流、电压值与设定保护动作值比较,当电流值大于设定值,电压值小于设定值,CPU将发出眺闸指令,跳闸继电器吸合,TQ得DC220V电压,断路器眺闸。