RCS-9643B南瑞电动机保护测控装置V1.00要点.pdf
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1、RCS-9643B 电动机保护测控装置 1. 基本配置及功能 1.1基本配置 RCS-9643B为用于 3-10KV 电压等级中高压大型电动机保护测控装置,可在开关柜就地 安装。 保护方面的主要功能有: 1)电流纵差保护磁平衡差动保护;2)短路保护和启动时间过长及堵转保护:二段定 时限过流保护; 3)不平衡保护(包括断相和反相):二段定时限负序过流保护,一段负序过 负荷报警, 其中负序过流段与负序过负荷报警段可选择使用反时限特性;4)过负荷保护; 5)过热保护:分为过热报警与过热跳闸,具有热记忆及禁止再启动功能,实时显示电动机 的热积累情况;6)接地保护:零序过流保护;7)低电压保护;8)过电
2、压保护;9)低周保 护; 10)失步保护; 11)低功率保护; 12)两路非电量保护;13)独立的操作回路及故障录 波。 测控方面的主要功能有:1)3 路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信;2)正常断 路器遥控分合;3)P、Q 、IA、IC、COS 等模拟量的遥测;4)开关事故分合次数统计及事 件 SOE等; 5)4 路脉冲输入。 保护信息方面的主要功能:1)装置描述的远方查看;2)装置参数的远方查看;3)保 护定值、区号的远方查看、修改功能;4)保护功能软压板状态的远方查看、投退;5)装置 保护开入状态的远方查看;6)装置运行状态 (包括保护动作元件的状态和装置的自检信息) 的远方查看;
3、7)远方对装置实现信号复归;8)故障录波(包括波形数据上送)功能。 1.2 技术数据 1.2.1 额定数据 直流电源: 220V, 110V 允许偏差 +15, -20 交流电压: 100/ 3V,100V 交流电流: 5A, 1A 频率: 50Hz 1.2.2 功耗 交流电压: Icdqd 当|IT-IN|/2 Ie 时 |IT+IN|-Icdqd Kbl|IT-IN|/2-Ie 当|IT-IN|/2 Ie 时 式中IT为电动机机端电流,IN为中性点电流,Kbl 为比率制动系数,Icdqd 为差动电流 起动定值。比率差动保护能保证外部短路不动作,内部故障时有较高灵敏度。 装置的比率差动由传统
4、比率差动和高值比率差动构成,两者任一满足均出口跳闸。 本装置中比率差动有传统比率差动和高值比率差动构成,两者任一满足均出口跳闸。传 统比率差动算法由上式构成,通过整定选择比率制动斜率,另外固定含有两个辅助判据: 1) 正常运行时,固定投入15% 二次谐波制动判据和20% 三次谐波制动; 2) 比率差动单相动作延时100ms出口; 高值比率差动定值门槛固定为1.2Ie ,斜率固定为1.0 ,不需整定。任一相高值比率差 动动作延时40ms出口; 2.3.1.3 CT断线判别 装置设有延时CT断线闭锁或报警功能,其动作原理如下。 2.3.1.3.1 延时 CT断线报警在保护每个采样周期内进行。当任一
5、相差流大于0.08In的时间 超过 10 秒时发出CT断线报警信号, 此时不闭锁比率差动保护。这也兼作保护装置交流采样 回路的自检功能。 2.3.1.3.2 瞬时CT 断线报警或闭锁功能在比率差动元件动作后进行判别。为防止瞬时CT 断线的误闭锁,满足下述任一条件不进行瞬时CT断线判别: 1)起动前各侧最大相电流小于0.08In ; 2)起动后最大相电流大于过负荷保护定值Igfh ; 3)起动后电流比起动前增加。 机端、中性点的两侧六路电流同时满足下列条件认为是CT断线: 1)一侧 CT的一相或两相电流减小至差动保护起动; 2)其余各路电流不变。 通过控制字CTDXBS 选择瞬时CT断线发报警信
6、号的同时是否闭锁比率差动保护。 如果装置中的比率差动保护退出运行,则瞬时CT断线的报警和闭锁功能自动取消。 2.3.1.4 磁平衡差动保护 磁平衡差动保护,俗称“小差动保护”。当电动机安装磁平衡式电流互感器时,控制字 CPHCD 投入, CDSD 、BLCD 、CTDXBS 退出,此时磁平衡差动保护投入,差动速断保护、比率差 动保护、 CT断线判别功能退出。 磁平衡差动保护的电流从装置中性点侧电流回路(第二组保护CT)输入,过流定值取 自 Icdqd 。 若未装设磁平衡式电流互感器,但装置所引入的电流已经是差动电流,其接线和整定原 则同磁平衡差动保护。 2.3.2 定时限过流保护 本装置设两段
7、定时限过流保护。段相当于速断段,电流按躲过启动电流整定,时限可 整定为速断或带极短的时限,该段主要对电动机短路提供保护;段是定时限过流段,在电 动机启动完毕后自动投入,该段电流也可根据启动电流或堵转电流整定,主要对电动机启动 时间过长和运行中堵转提供保护。 2.3.3不平衡保护 2.3.3.1 负序过流保护 当电动机三相电流有较大不对称,出现较大的负序电流,而负序电流将在转子中产生2 倍工频的电流,使转子附加发热大大增加,危及电动机的安全运行。 装置设置两段定时限负序过流保护,分别对电动机反相断相,匝间短路以及较严重的电 压不对称等异常运行工况提供保护。其中负序过流段作为灵敏的不平衡电流保护,
8、可通过 控制字 FGLFSX 选择采用定时限还是反时限。 根据国际电工委员会标准(IEC255-4 )和英国标准规范(BS142 . 1966)的规定,本装置 采用其标准反时限特性方程中的极端反时限特性方程(extreme IDMT . ) : t I I t p p 80 1 2 () 上式中, I p为电流基准值,取负序过流段定值I2zd2 ;tp为时间常数,取负序过流 段时间定值T2zd2,范围为01S。 2.3.3.2负序过负荷报警 装置的负序过流段未投入时,自动作为负序过负荷报警功能投入,可通过定值控制字 FGLFSX选择采用定时限还是反时限,若采用定时限,其定值可按大于电动机长期允
9、许的负 序电流整定。 若采用反时限, 其特性方程仍然采用2.3.3.1中的极端反时限特性方程,式中, Ip,取负序过负荷报警定值 I2gfh ;tp取负序过负荷报警时间定值T2gfh ,范围为0 1S。 由于负序电流的计算方法与电流互感器有关,故对于只装A、C相电流互感器的情况, 控制字 CT2必须整定为“1” 。 2.3.4 过负荷保护 过负荷保护反应定子电流的大小,装置设置了一段定时限段,可通过控制字选择投报警 或跳闸。 2.3.5 过热保护 过热保护主要为了防止电动机过热,因此在装置中设置一个模拟电动机发热的模型,综 合计及电动机正序电流和负序电流的热效应,引入了等值发热电流Ieq ,其
10、表达式为: Ieq 2 = K1*I12+K2*I22 式中 K1 = 0.5,防止电动机正常启动中保护误动; K1 = 1.0,在整定的启动时间Tqd 以后, I1 2 值不再故意减小; K2 = 310,模拟 I2 2 的增强发热效应,一般可取为6。 保护动作方程:(Ieq/Ie) 2-(1.05)2*t 式中:电动机热积累定值,即发热时间常数HEAT 当热积累值达到HEAT GRBJ (过热报警水平)时发报警信号; 当热积累值达到HEAT时发跳闸信号。 电动机被过热保护动作跳闸后,不能立即再次启动,要等到电动机散热到允许启动的温 度时, 才能再启动。 在需要紧急启动的情况下,通过装置引出
11、的热复归接点强制将热模型恢 复到“冷态” 。 2.3.6 零序过流保护 反应电动机定子接地的零序过流保护,根据不同场合可通过控制字选择投报警或跳闸。 2.3.7低电压保护 三个线电压均小于低电压保护定值,时间超过整定时间时,低电压保护动作。低电压保 护经 TWJ位置闭锁。当三个线电压小于10V时,装置认为是三相PT断线,自动立即闭锁低 电压保护。 2.3.8 过电压保护 三个线电压均大于过电压保护定值,时间超过整定时间时,过电压保护动作。过电压保 护经 TWJ位置闭锁。 2.3.9 低频保护 装置配有低电压闭锁(低电压闭锁定值固定为AB相间电压30V)功能的低周减载保护。 当装置投入工作时频率
12、必须在50 0.5Hz 范围内,低周保护才允许投入。 2.3.10 失步保护 失步保护应用检测电动机的功率因数角的原来构成,同步电动机正常运行时一般工作于 过激状态, 功率因数角为负。当同步电动机失步时必定为欠激,功率因数角为正。失步保护 固定经低电流闭锁(用于防止电动机空载时保护误动,闭锁电流可整定)。 2.3.11 低功率或逆功率保护 低功率或逆功率保护用于防止电源中断在恢复时造成同步电动机的非同步冲击。低功率 保护适用于母线上没有其他负荷的情况,而逆功率保护使用于母线上有其他负荷的情况,均 作用于跳闸(低功率和逆功率保护不能同时投入,如果两者同时投入则为低功率保护)。低 功率或逆功率保护
13、在电动机电流大于0.5A 或电压大于5V方可能动作。 2.3.12 非电量保护 装置设置两路非电量保护,分别通过控制字FDL1 、FDL2选择经延时跳闸。其中非电量 1 保护最短固有延时为30ms,最长延时达100S,非电量 2 保护最短固有延时为100ms,最长 延时可达100 分;其中非电量2保护控制字FDL2若退出,则为报警方式。 2.3.13 PT断线检查 当低电压保护或零序过压保护投入时,装置自动投入PT断线检查功能。 PT断线判据如 下: a) 最大相间电压小于30V,且任一相电流大于0.06In ; b) 负序电压大于8V。 满足以上任一条件延时2.5 秒报 PT断线,断线消失后
14、延时10 秒返回。 PT断线期间,自动退出低电压保护保护。 2.3.14装置告警 当 CPU检测到本身硬件故障时,发出装置报警信号同时闭锁整套保护。 硬件故障包括: 1)EPROM 出错; 2)定值出错; 3)电源故障。 当装置检测出如下问题时,发出运行异常报警: 1)断路器在分位且有电流(机端任一相电流大于0.06In ) ,经 10 秒延时报TWJ异常; 2)PT断线; 3)CT断线; 4)控制回路断线; 5)当系统频率低于49.5HZ,经 10 秒延时报频率异常; 6)负序过负荷报警; 7)过负荷报警; 8)过热报警; 9)零序过流报警; 10)非电量报警。 2.3.15 遥信、遥测、遥
15、控功能 遥控功能主要有三种:正常遥控跳闸操作, 正常遥控合闸操作,接地选线遥控跳闸操作。 遥测量主要有:IA、IC、COS 、P、 Q和有功电度、无功电度及脉冲电度。所有这些量 都在当地实时计算,实时累加, 三相有功无功的计算消除了由于系统电压不对称而产生的误 差,且计算完全不依赖于网络,精度达到0.5 级。 遥信量主要有:4路遥信开入、装置变位遥信及事故遥信,并作事件顺序记录,遥信分 辨率小于2ms 。 2.3.17对时功能 装置具备软件(通讯报文对时)和硬件脉冲对时功能(GPS差分电平对时) 。 3 装置跳线说明 DC板: JP1、JP2 的跳线跳1-2,则 DC板上备用继电器动作受起动继
16、电器QDJ控制,跳 2-3 则不受起动继电器QDJ控制,本装置的JP1 跳 2-3 ,JP2 跳 1-2 。 OUT 板: 本装置的JP1、JP2 均不需要跳线。 CPU 板: JP1 为时钟同步口的匹配电阻跳线,JP2 为 RS-485 串口的匹配电阻跳线,JP3 为 WORLDFIP 现场总线通讯口1 的匹配电阻跳线,JP4 为 WORLDFIP 现场总线通讯口2 的匹配 电阻跳线。 4 装置背板端子及说明 4.1 装置背板端子见附图 RCS-9643B背板端子 4.2 背板端子说明 端子 401、402 为装置事故跳闸(推事故画面)。 端子 403 为遥控正电源输入,404 为控制直流电
17、源220V+(110V+) 端子 405 接断路器跳闸线圈。端子406 接断路器合闸线圈。 端子 407 为跳位继电器负端。 端子 408 为手动跳闸输入,端子409 为保护跳闸输入,跳闸操作回路中带保持继电器。 端子 410 为合闸输入, 在本装置中, 手动合闸与外来合闸合并为一个合闸输入且合闸操 作回路中带保持继电器。 端子 411 为控制直流电源220V-(110V-) 端子 412415 为远动信号,当开关柜保护单元与监控单元必须独立配置时与监控单元 的遥信单元相接口,用来反映保护测控装置的基本运行情况,分别为: 装置故障(包括直流 消失) 、保护动作(不保持) 、控制回路断线。 端子
18、 416 为保护跳闸出口,出口继电器的另一端已固定联结控制电源220V+(110V+) 。 (416 与 409 之间供用户设置跳闸压板) 端子 417 空 端子 418420 为位置信号输出。 在本装置的操作回路中未考虑弹簧或气压闭锁接点,我们推荐优先采用开关本身的闭锁 回路,若开关不具备闭锁功能,则可加装ST6气压闭锁模块来实现。 另外,装置中具备防跳回路。 端子 301302 为电动机保护动作接点,自保持,在信号复归时返回。 端子 303304 为过热禁止再启动接点。可将该接点串联至合闸线圈回路中(304 接 406, 303 接合闸线圈) 。 端子 305316 均为 220V (11
19、0V) 光耦开入, 其公共端为317, 该端子应外接220V (110V) 信号电源负端。 端子 305307 为遥信量开入节点。 端子 308309 为两路非电量开入。 端子 310 为外部信号复归开入节点。 端子 311 为热复归接点开入。 端子 312 为闭锁失步保护接点开入。 端子 313 为失步保护投入压板开入。 端子 314 为低电压保护投入压板开入。 端子 315 为纵差保护投入压板开入。 端子 316 为装置检修状态开入,当该位投入时表明开关正在检修,此时将屏敝所有的远 动功能。(仅适用于DL/T667-1999 规约) 端子 318319 为保护用直流电源,320 为装置接地
20、。 端子 201205 为 24V 光耦输入,其一端已在内部固定联结光耦24V电源的 0V地, 202 205 为四个脉冲表脉冲开入。 端子 206207 为 RS485串口。 端子 208 为 RS485地,用于外接485 通讯口、 485 对时口的屏蔽线。 端子 209210 为系统对时总线接口,差分输入。 端子 211212 为 WORLDFIP 现场总线口1,端子 211 接正,端子212 接负。 端子 213214 为 WORLDFIP 现场总线口2,端子 213 接正,端子214 接负。 端子 215 为浮空端子。 端子 101104 为母线电压输入。 端子 105106 为空端子
21、。 端子 107124 为电流输入,其中端子107 108 为测量 CT的 A相输入, 111112 为测 量 CT的 C相输入, 109110 为接地选线用零序CT电流输入, 113114 为保护 CT的 A相输 入, 115116 为保护 CT的 B相输入, 117118 为保护 CT的 C相输入, 119120 为电动机 中性点保护CT的 A相输入, 121 122 为电动机中性点保护CT的 B相输入, 123124 为电 动机中性点保护CT的 C相输入。 端子 320、AC地应连接在一起,并与变电站地网联接。 开关位置遥信已由内部自动产生,不需再引入遥信开入。 5 装置定值整定 5.1
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