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保护设备/电量传感器概要 — 电力·设备用保护设备/电量传感器知识
电力·设备用保护设备/电量传感器 概要

1. 保护设备的概要

■过电流保护继电器的定义
过电流继电器(OCR=Over Current Relay)是由变流器(CT)将电路短路、负载过载的过电流取出,按照其电流值的大小动作的继电器。
一般使用JIS C 4602(高压受电用过电流继电器)中规定 的过电流继电器。
在过电流继电器中有瞬间要素和限时要素2个动作要素,瞬间要素 检测规定容量500~1,500%的电流并动作。限时要素具有反限时特 性,随着电流大小的增大在第一时间动作;瞬间要素具有短时间 的定限时特性,可从继电器自身装备的动作显示器来区别是哪个 要素在动作,有利于事故处理。
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器

■接地继电器的定义
接地继电器是在电路电缆、电气设备的绝缘老化或者发生破坏、接地、完全接地时,检测电路和大地间接触事故的继电器。
该继电器在电力的受电侧发生接地事故时,仅在受电侧 断路限定事故,防止波及高位配电用变电站。
出于该保护目的,有必要与高位(电力公司的配电用变电站)之间取得保护协调。
作为继电器,可通过零相变流器(ZCT)检测事故电流并根据其大小动作,或通过ZCT及零相电压检测装置(ZPD)的组合来检测事故电流并根据其大小和两者的相位关系动作分为2种,接地继 电器(GR=Ground Relay),接地方向继电器(DRG=Directional Ground Relay)一般情况下常使用GR,最近由于设备内电缆长度延长,为防止其他电路事故引起误动作,开始广泛t 使用DGR。
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器
■电压继电器的定义
在异常电压下发电机的故障会导致电压急剧上升、停电或者因短路造成电压很低等情况。
电压继电器是根据交流电路的电压变动,达到电压预先 设定状态时,检测并动作的继电器。
基本的动作区别有过电压检测、欠电压检测2种。

●过电压继电器(OVR)
电压超过设定值时,进行接点动作,发出报警或者启动断路器的继电器。
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器
●欠电压继电器(UVR)
电压为设定值以下时动作的继电器。
主要在电压过低保护、配电线的短路故障检测等中使用。
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器
■电机·继电器的定义
即使是电机也有很多种类,作为产业设备的动力用,最为普及的是三相感应电机,而保护三相感应电机的设备,我们称为电机继电器。
保护电机是很重要的。
尽早检测异常,使电机自身及与其相关的负载损害控制在最小范围内,保护深井泵等更换烦琐的设备不被烧损。
随着电机小型化、轻薄化等要求的严格,重要度的提升,对其进行保护的电机继电器也渐渐要求高性能,高可靠性,从以前单纯的热量型向静止型(晶体管型)转移。
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器
■电机·继电器的定义
●CGS的定义
CGS (Co-Generation System)是分散型电源的一种,利用燃气引 擎、燃气轮机等原动机驱动发电机,向区域内负载供给电力的同 时,利用原动机的排热供给暖气、供热水或者冷气。是提高能源综 合效率的系统,也称为热电联产系统。面对21世纪的能源目标,提 倡利用该家发电系统,拉开复合能源时代的帷幕。
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器
●为什么需要连接用保护继电器?
在以前的受电端保护系统中,仅处理需要方区域内的事故(短路·接地),使受电端的断路器动作。
但是,在连接电力系统的分散型电源中,需要实现以下几方面:
①确保群众及操作人员的安全,不应对电力供给设备或者其他需要方的设备产生影响。
②在供给可靠性和电气的质量方面,不应对其他需要方产生不好的影响。
即,不仅是需要方区域内事故,在电力系统侧的停电及事故中也应进行检测,必须从系统中分离发电机。

具体示例如下:
①发电机不向系统的事故点供给事故电流。
②不容许逆流时,不向系统侧发送电力。
③系统中再开路时,不在非同步状态下结合两者的电压。
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器
连接用保护继电器根据连接的系统种类(高压连接或特高连接)、分散型电源需要方的发电机类型(同步发电机或感应发电机)、系统的重要性,决定必须设置的机型。
必须可以确切检测所有条件下的系统事故。
●连接用保护继电器构成示例(高压受电需要方、同步发电机)

欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器 连接用保护继电器:不设置线路无电压确认装置时需要将保护装置双重化。(参见下页)
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器 发电机控制、保护继电器

●继电器根据事故形态的不同动作
下表简单显示了各个继电器对于各种事故的动作。
根据该矩阵图进行验证,选定必要的机型。
机型 名称 保护目的 设置相数等的条件 区域内事故 系统侧事故 动作的断路器(例)
接地 短路 接地 短路 继线·停电
OCR-H 过电流继电器 检测区域内设备的过载、短路事故 2相 受电端CB
OCGR 接地继电器 检测区域内设备的接地事故 1相(零相电路)区域内设备的对地静电容量较大时为DGR
DGR 接地方向继电器 1相(零相电路) ○ *1 发电机CB
OVGR 接地过电压继电器 继续检测系统侧的接地事故 1相(零相电路)零相电压检测以电容器型为基本 ○ *1 ○ *2
UVR 欠电压继电器 检测系统侧的短路事故、停电 3相
OVR 过电压继电器 根据发电机的控制异常检测
系统过电压
1相 发电机自身有保护装置时无需设置
DSR 方向短路继电器 检测系统侧的短路事故 以3相为基本同步发电机时需要
RPR 逆电力继电器 检测系统侧的逆流 1相 ○ *3
UFR 欠频率继电器 检测高位送电侧事故时的频率下降 1相 无逆流,在RPR可高速保
护时无需设置
○ *2
OFR 过频率继电器 根据电压下降检测负载脱落
时的频率上升
UPR 欠电力继电器 检测系统侧的短路事故、停电 2相 ○ *4
△f 检测频率急剧变化继电器 检测系统侧的停电 1相
*1. 继电器进行检测,与电力系统侧(变电站)保护继电器取得时间协调,不到达动作。
*2. 发电机容量和系统的负载取得平衡时可能不动作。
*3. 电压极端下降(至近端短路时)时可能不动作。
*4. 根据变电站接地方向继电器的动作,系统停电,进行动作。
注.   不设置线路无电压确认装置,进行系统双重化时,对1个事故需要有2个以上的继电器动作。

●各继电器的整定示例
以下表示连接用保护继电器的标准整定。
请根据向电力公司申请连接时进行的系统故障计算及在此基础上的协调确认,做最终决定。
机型 整定示例 背景
动作值 动作时间
OCR-H 应与配电用变电站OCR取得协调   与以前的受电端保护相同
OCGR 零相电流:0.2A (JIS C 4601中规定的时间)
DGR 零相电流:0.2A,零相电压:5% 0.2s
OVGR 零相电压:10% 5s 与配电用变电站,其他馈电网的DGR取得协调
UVR 欠电压:85V 2s 与配电用变电站,其他馈电网的OCR取得时间协调
OVR 过电压:125V 2s  
DSR 电流:*1,欠电压:90V 0.7s 与配电用变电站,其他馈电网的OCR取得时间协调
RPR 逆功率:发电机容量的10%*2 0.5s *3  
UFR 欠频率:额定值频率-1Hz 1s  
OFR 过频率:额定值频率+1 Hz 1s  
UPR 欠功率、合同电量的10% 0.5s 为CGS需要方的最小消耗功率以下
*1. 电网送出点的2相短路时,需要保持在发电机流出的电流值以下,按照下式进行计算。
欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器 IG: 发电机的额定电流
%x:从CGS需要方到变电站的百分比线路阻抗
%G:发电机的百分比阻抗
*2. RPR连接受电端CT,因此逆功率整定值 欧姆龙OMRON电力·设备用保护设备/电量传感器

*3. 请考虑接通发电机的并联时的动摇时间。

●作为其他连接用保护继电器的要求事项
从分散型电源设备对系统产生的影响的重要性出发,对连接用保护系统及继电器的功能提出以下要求项目,以提高其可靠性。

不设置线路无电压确认装置时,将系统双重化
添加了在分散型电源需要方,在变电站设置线路无电压确认装置(再断路时,确认有无线路电压的装置)的义务。但是在同系统中存在多个分散型电源需要方时、考虑到设置成本等,很难设置本装置。因此,系统停电状态时,通过使继电器双重化(该继电器使发电机从系统中分离),可以无需设置本装置。作为实现二重化的手段,也认可UPR的设置。这种情况下,有必要在二相进行设置。
由专用的直流电路提供继电器的控制电源
连接用保护继电器的控制电源必须由专用的直流电路提供。因为确保电源供给可靠性的同时,在系统发生短路事故时也需要动作。(计量仪器用变压器VT的电源在短路时没有输出电压)。

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