浅谈ARD装置在电流速断保护及电路中的应用.docx
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浅谈ARD装置在电流速断保护及电路中的应用
技师专业论文
工种:
维修电工
题目:
ARD装置结合电流速断保护
在备用电源自投回路中的应用
姓名:
身份证号:
申报项目:
维修电工
申报等级:
电工一级（高级技师）
日期:
ARD装置结合电流速断保护
在备用电源自投回路中的应用
摘要
随着科学技术的进步和经济的蓬勃发展,社会工作和日常生活所依赖电力能源的程度大大增加,对供电的可靠性、稳定性和安全性要求越来越高。
本论文主要诠释了一次自动重合闸装置（ARD）在备用电源自动投入回路中实际应用。
并对其工作原理及其核心技术做了简单的介绍。
关键词:
自动重合闸装置ARD、速断保护、备用电源自动投入装置APD、过流保护
目录
引言……………………………………………………………4
正文……………………………………………………………5
ARD装置概述…………………………………………5
ARD装置主要元件名称及作用………………………6
电路分析
l.正常状态………………………………………8
2.事故状态………………………………………10
结论……………………………………………………12
参考文献……………………………………………………12
附件
附表……………………………………………………13
附图……………………………………………………15
引言
在我这些年参与的变配电室改建施工和代维工作中，对中国环境与安全实验基地的配电室修建施工和代维工作印象最为深刻。
实验基地由于实验性质决定了他们只能够建在边远偏僻的地区，一旦开始实验其震动对周边的建筑物影响极大。
所以他们选择在通州的边远农村。
站地八百多亩，开始先建了一个震动实验厂，一次实验就需耗时将近2个月。
为了保证实验数据的完整与可靠性。
对供电可靠性要求极高，这样就出现了一个新问题，在城区都是以电缆线路进线为主，而在这里由于是边远偏僻的地区，实验基地建设是分多期的，建设时间也不是这十年八年可以完成的。
暂时只能是依靠明线线路送电。
明线线路送电与电缆线路送电最大的缺点就是容易受到大自然的影响。
运行经验表明，明线线路送电系统的故障大多是暂时性短路的，例如雷击闪络或导线因风吹而接触等。
这些故障点导致电网暂时失去绝缘性能，引起断路器跳闸。
当线路电压消失后，故障点的绝缘也将自行恢复。
根据实际情况，决定采用备用电源自动投入装置〈APD〉。
10kv备用电源自动投入装置〈APD〉,主要应用于要求供电可靠性较高的一、二级负荷的变配电站中。
本文主要论述一下电流速断保护,结合自动重合闸装置（ARD）在备用电源自动投入回路中的应用,以及电流速断保护在回路中起到鉴定事故性质,从而决定备用电源投入运行与否的优点加以论述。
正文
ARD装置概述
电力能源是不可缺少的重要能源之一,是工业生产的血液,社会生产、生活对于电力的需求是非常大的。
尤其在许多重要部门及生产单位,由于工作的需要,电力的供应是不允许中断的。
在供电部门中称为“一、二类负荷”,即使是几分钟的电力电源中断,带来的损失和影响也是不可估量的。
但在实际运行中,要求供电电源不发生任何停电事故是不可避免的,如何使停电时间短、供电恢复快,则是可能的。
由于“一类负荷”所需的供电可靠性要求非常高,在实际运行中一般采用两路电源供电,一路运行一路备用,即所谓的“一用一备”:
或两路电源进线,母联开关互为联络的运行方式。
通常在这种运行方式下,其二次控制回路多采用备用电源自动投入的方式,可以在运行电源停电后的零点几秒钟内,使备用电源自动投入运行,即要满足用户供电的连续性,又要保证“一类负荷”/供电的可靠性及电网安全。
但这种以前的备用电源自动投入方式是不完善的。
以前的运行方式为:
两路电源进线,母线分段运行,母联开关互为备用,当一路电源停电时,用两段母线上的联络开关做自动投入的方法。
如一路停电时,等于停了一段母线,而另一段母线还可以继续运行,因为这一路没有停电。
此时联络开关用APD做一次自动投入,这时如果遇到正常停电,备用电源就自动投入成功;但如果遇到事故停电,根据备用电源自动投入的基本要求,即工作母线上的电压不管因何种原因（如发生故障或被错误断开）消失时,都应使自动投入装置迅速动作。
所以备用电源仍然进行自动投入,将另一路电源投在故障点上,使得没有故障的一段母线也跳闸停电,造成全部停电。
所以,遇到这种情况,这种自动投入方法,不如不投。
因为在事故点上又投入一次,将使事故范围扩大,使烧损的电气设备再一次遭受短路电流的冲击,更为严重的是,这样的短路事故跳闸停电,有可能波及上级电站的跳闸,造成更大范围的停电。
为此,我们对以前使用的备用电源自动投入方法作了一些改进。
我们利用重合闸继电器（DH-2A型）电容器充放电的电路原理,结合电流速断保护动作原理及低电压继电器工作原理,将短路事故停电和正常停电区别开来,以保证在短时间内快速、安全的恢复供电。
ARD装置主要元件名称及作用
首先了解一下以DH-2A型自动重合闸继电器,构成的一次自动重合闸装置的主要元件、名称及作用。
（见表l-l）
表l-1DH-2A型自动重合闸继电器主要元件名称及作用
名称
编号规格
作用
电容器C
8UF
其他电能量使执行元件ZJ动作。
充电电阻
4（3.4MΩ）
用以限制充电电压达到ZJ执行元件动作电压时,所需要的时间约为（15-25S）
放电电阻
6R（50OΩ）
放电
降压电阻
Rl（2KΩ）
降低信号灯的压降
5R（4KΩ）
用作时限元件SJ长期接入时降低电压提高热稳定性
时间继电器
SJ
延时,用以保证绝缘恢复所需要的ARD启动时
间,-一般整定在0.8-IS。
间继电器
ZJ
执行元件,ZJ有两个线圈,一个是电流线圈ZJ（I）,另一个是电压线圈ZJ（V）,两者中任一个有电均可使接点切换。
下面将这套电路用于母线分段的断路器（见图14一次系统图）的具体方法介绍一下。
正常停电是用低电压继电器在零点几秒内,重合闸继电器将另一路电源自动投入运行。
如果遇到线路事故短路跳闸,跳闸是通过过流继电器速断动作而完成的,我们可以利用中间继电器的另一对常开接点,将重合闸继电器已充电完毕的电容器,通过放电回路将其储存的电能释放,并将电容器充电回路中串入高阻值电阻,利用串联分压原理,使其放电后不能充电,这样就能使重合闸继电器不处于待命重合闸的状态。
电路分析：
现运行方式为201、202两路进线分段运行,245为热备状态,并且为了提高线路的选择性,我们采用了略带时限的二级速断保护。
下面结合原理图（图1-2、1-3、l-4）对电路展开分析。
先看一下低电压继电器的应用，我们将201的低电压继电器lYJ、2YJ的一对常开接点lYJ（1-3）、2YJ（1-3）并联后串接入202的低电压启动回路；同时，将202的低电压继电器的3YJ、4YJ的一对常开接点3YJ（l-3）、4YJ（l-3）并联后串接入201的低电压启动回路中，用来互相监视对方的电压是否正常，从图中可以看出只有当备用电源电压足够高时，低电压启动环节才会起作用，并将低电压继电器的1YJ（5-7）、2YJ（5-7）和3YJ（5-7）、4YJ（5-7）分别串联接入201路、202路的低电压启动回路,以防止电压互感器的熔断器之一熔断而引起自动投入装置的误动作。
一、正常状态：
l.正常运行电容器充电状态
连片lLP连通重合闸装置ARD投入的位置,但由于201、202处在合闸状态，其常闭辅助接点lDL（7-8）、2DL（7-8）均断开，时间继电器SJ不能动作，而电容器C经充电电阻4R处于充电状态，为自动重合闸做好准备。
2.201路电源正常停电时
当201路电源停电时，201路的低电压继电器动作，其线圈lYL、2YJ因失电使其打开的常闭接点闭合，此时接通+lKM→低电压继电器3YJ（1-3）、4YJ（l-3）→低电压继电器lYJ（5-7）→2YJ（5-7）→时间继电器2SJ→-1KM,使时间继电器2SJ得电,其延时闭合的常开接点2SJ（3-5）延时闭合，此时接通+lKM→时间继电器2SJ（3-5）→信号继电器2XJ→连片2LP→切换片QP→中间继电器TBJ1→断路器辅助接点lDL（3-4）→断路器跳闸线圈TQ→-lKM,使201断路器跳闸。
由于万能转换开关1KK控制开关手柄仍在合闸后的位置上，断路器辅助接点lDL因201跳闸而闭合，此时接通+1KM→断路器辅助接点lDL（5-6）→万能转换开关lkk（l-3）→lKK（23-21）→事故报警小母线lSYM。
信号报警小母线得电，发出事故掉闸报警信号。
同时，万能转换开关1KK（13-14）接点也处于接通位置,闪光母线+SM通过万能转换开关lkk（13-14）→绿色信号灯lLD→电阻R→断路器辅助接点lDL（1-2）→接触器lHC→-lKM,使绿色信号灯lLD发出闪光,以示201路跳闸。
跳闸后其串于母联开关，即245控制回路的常闭辅助接点lDL（7-8）闭合。
此时接通245控制回路+lKM→连片lLP→时间继电器SJ（l-2）并联降压电阻5R→时间继电器SJ→断路器辅助接点3DL（3-4）→断路器辅助接点lDL（7-8）→-lKM,此回路接通后,时间继电器SJ线因得电吸合，其常闭接点SJ（1-2）马上断开，由降压电阻5R作为通路，以便长时间接电，并经整定时间（0.8-ls）后，其常开延时闭合接点SJ（3-4）闭合，电容器C通过时间继电器SJ（3-4）向中间继电器ZJv放电，使中间继电器ZJv线圈得电吸合，接通了+1KM→连片lLP→中间继电器ZJ（3-4）→中间继电器ZJ（5-6）→中间继电器ZJI→信号继电器lXJ→切换片QP→中间继电器TBJ（9-5）→断路器辅助接点3DL（l-2）→接触器3HC→-lKM,使245开关成功自动投入。
同时,中间继电器ZJ（7-8）闭合，接通+1KM→连片lLP→中间继电器ZJ（7-8）→中间继电器JSJ→-1KM,使中间继电器JSJ后加速继电器得电，其瞬时闭合延时打开接点JSJ（7-9）闭合,以防止因245断路器合于事故时迅速接通跳闸回路。
此时由于245己成功投入运行，但因控制开关手柄仍在分闸后位置，其控制开关接点3KM（18-19）接通了闪光母线lSM→3KK（18-19）→红色指示灯3HD→电阻R→断路器辅助接点3DL（5-6）→跳闸线圈3TQ→-1KM，红色指示灯3HD发出闪光，以示245断路器合闸成功
3.手动控制跳闸放电。
通过原理图可以看出，万能转换开关1KK、2KK、3KK控制开关都并接于ARD放电回路，当手动控制停电时,将电容器C经放电电阻6R迅速放电,重合闸不能动作。
二、事故状态
1.事故停电:
假设201路4#母线事故使电流速断保护动作,201跳闸。
201路的速断保护动作，电流继电器1LJ、2LJ、3LJ线圈吸合,电流继电器lLJ（1-3）、2LJ（l-3）、3LJ（1-3）常开接点闭合,接通了跳闸回路+1KM→时间继电器lSJ（3-5）→信号继电器lXJ→连片lLP→切换片QP→断路器辅助接点lDL（3-4）→跳闸线圈lTQ→-lKM,使201跳闸。
同时,时间继电器1SJ另一对引至245柜的时间继电器1SJ（1-4）常开接点闭合,接通了ARD的放电回路：
电容器C→放电电阻6R→201路时间继电器1SJ（l-4）→-lKM。
将电容器C储存的电能经放电电阻6R迅速放电,同时由于断路器辅助接点lDL（7-8）闭合,接通245控制回路+1KM→连片lLP→时间继电器SJ（1-2）、并联降压电阻5R→时间继电器SJ→断路器辅助接点3DL（3-4）断路器辅助接点lDL（7-8）→1KM使时间继电器SJ得电,时间继电器SJ（l-2）马上断开并接入降压电阻5R,时间继电器SJ（3-4）延时（0.81-ls）闭合。
此时电容器C己放电在先,其存储的电能己不足以使ZJv动作,由于SJ（3-4）闭合,所以电容器两端电压为ZJv线圈两端电压,由分压公
式可知
Uzjv=（Rzjv/4R+Rzjv）·U
Uzjv—ZJv线圈两端电压
Rzjv—ZJv线圈电阻（2100Ω）
4R一一充电电阻（3.4MΩ）
U一一控制电源电压,直流22OV
Uzjv（大约0.14V左右）电压很低,从而保证ARD不会重合于事故,此时只有当201路事故解除后,201恢复供电,其辅助接点lDL（7-8）断开后,充电回路经l5-25s后充电完成,才能为下次重合闸做好准备。
2.当245过流保护动作时,电容放电不自投。
当245过流时,电流继电器lLJ或2LJ或电流继电器3LJ线圈动作吸合,使电流继电器lLJ（1-3）或2LJ（1-3）或3LJ（1-3）常开接点闭合,接通中间继电器lZJ、时间继电器lSJ线圈。
其中中间继电器lZJ线圈得电吸合→中间继电器lZJ（7-9）闭合,使电容器C经放电电阻6R放电,时间继电器lSJ线圈同时得电吸合,经延时时间继电器lSJ（3-5）接点闭合,接通+lKM→时间继电器lSJ（3-5）→信号继电器2XJ→连片3LP→连片2LP→中间继电器TBJl→断路器辅助接点3DL（5-6）→跳闸线圈3TQ→-1KM,使245跳闸。
跳闸后,断路器辅助接点3DL（3-4）闭合,接通+lKM→线圈lLP→时间继电器SJ（l-2）、并联降压电阻5R→时间继电器SJ→断路器辅助接点3DL（3-4）→断路器辅助接点1DL（7-8）→-lKM,使ARD启动,虽然时间继电器能重新启动,但执行元件ZJv则不能动作,因为这时电容器的充电电压是不会达到使ZJv动作所需电压的,即使持续时间再长,由子时间继电器SJ的延时接点SJ（3-4）闭合后将组与ZJv线圈串联,使电容器C的充电电压也只能是ZJv线圈的分压值从而保证了ARD不会重合于事故。
结论:
经过以上对电路的分析,可以看出通过我们对线路的改进,使自动重合闹装置ARD、结合电流保护回路，所构成备用电源自动投入回路具有选择性,改变了以往的APD装置，不管工作母线上的电压因何种原因消失时，都使自动投入装置无选择的迅速投入的情况。
这套电路综合了低电压保护、过流速断保护和重合闸保护的优点，并且最重要的是电流速断保护在线路中起到了鉴定事故性质，区分事故停电和正常停电的作用。
自从我们采用了这种电路，几处电站在运行数年后，从未发生以往那种，两路电源都因自动投入而造成全单位停电事故。
所以这一电路实践证明,是在lOKV供电电站中合理而且稳定的。
主要参考文献
1、吕光大主编,建筑电气安装工程图集（第l版），水利电力出版社,1987
2、靳希才主编，工业企业供电（第1版），冶金工业出版社,2002
附件：
附表一
高压主进开关二次原理图设备明细表
序号
符号
名称
型号规格
数量
1
A
电流表
lT1-A/400/5
1
2
1-2MD
柜内照明开关
螺座22OV25W
2
3
K
钮子开关
KN3-1-1
1
4
1-3LJ
电流继电器
DL-11/20
3
5
1YJ
电压继电器
DJ-131/60CN
1
6
1-2XJ
信号继电器
DX-11/lA
2
7
ISJ
时间继电器
DS-113/-22OV
1
8
2SJ
时间继电器
DS-113/-220V
1
9
1KK
万能转挽开关、
LW2-Z-la.4.4.6a.40.20/F8
1
10
lHD
红色信号灯
XD5220V
1
11
1LD
绿色信号灯
XD5-220V
1
12
2YJ
电压继电器
DJ-131/60CW
1
13
IHC
接触器
CZ0-40D直流220V
1
14
lDL
断路器辅助开关
F1-6
1
15
3-4RD
熔断器
RLl-60/35
2
16
1-2RD
熔断器
R1-10/6
2
17
LHaLHbLHc
电流互感器
LQJ-100.5/3400/5
3
附件：
附表二
高压母线联络开关二次原理图设备明细表
序号
符号
名称
规格型号
数量
1
LHaLHbLHc
电流互感器
LQJ-10-0.5/3400/5
3
2
ARD
重合闹继电器
DH-2A/22OV0.5A
3
l-2RD
控制熔断器
2
4
3-4RD
合闸熔断器
R1-10/6
2
5
A
电流表
LT1-A400/5
1
6
l-3LJ
电流继电器
DL-11/20
3
7
3HD3LD
红绿色信号等
XD5220V
2
8
lZJ
中间继电器
DL-15/220V
1
9
3KK
万能转换开关
LWZ-Z-la44Ca.40.2O/ZB
1
10
3DL
断路器辅助开关
1
11
2XJ3XJ
信号继电器
12
3HC
接触器
CZ0-4OD直流22OV
1
13
1R
附加电阻
1Ω5oW
1
14
K
柜内照明开关
KN3-1-l
1
15
QP
切换片
YYl-S
1
16
1-4LP
连接片
YYlD
4
17
lSJ
时间继电器
DS-112C/220V
1
18
TBJ
中间继电器
DZB-115/220V2A
1
19
JSJ
中间继电器
DZS-14-5/220V
1
20
BD
白色信号灯
XD522OV
1
21
1XJ
信号继电器
DX-ll/0.5A
1
22
VD
黄色信号灯
XD522OV
1
23
3R
负载电阻
ZG11-1OOAlOOW300Ω
1
24
2R12R2
负载电阻
ZG-ll25W3.5K
2
附件：
附图
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