發電機繼電器的工作原理及作用
發布時間：2024-08-28 點擊：121
發電機繼電器的工作原理及作用
（一）同步發電機晶體管繼電保護裝置
同步發電機晶體管繼電保護裝置電路如圖1所示。
圖1 同步發電機晶體管自動跳閘繼電保護裝置電路
1．功能
該裝置具有欠壓延時跳閘保護；特大短路瞬時跳閘保護；短路短延時跳閘保護及過載長延時跳閘保護功能。
2．繼電保護電路原理
1）直流穩壓工作電源電路
當發電機建立電壓后，其輸出的線電壓uac加到變壓器b1的原邊，經降壓后，從第二個副邊繞組得74v電壓，再經單相橋式整流電路整流，r34、c10阻容濾波及穩壓管w5穩壓后，作為電路直流穩壓工作電源。
2）欠壓延時保護電路
①欠壓保護的電壓形成 從變壓器b1第一個副邊繞組降壓后，得15v電壓經二極管．vd15半波整流，電容c5濾波，電阻r19、r20分壓，在電阻r20上取出直流電壓控制信號ur20。此電壓信號ur20與發電機輸出電壓uac成正比，加到后面啟動電路上。
當發電機輸出正常電壓時，電阻r20上的電壓ur20將穩壓管w4擊穿，三極管vt5處于飽和導通，時限電路的延時電容c6被短路。由于三極管vt5飽和導通，因此，vt 5集電極電位vc3，約0.3v，故二極管vd17截止，其單結晶體管vu和可控硅scr組成的出口電路，不輸出欠壓信號。
②欠壓保護啟動及延時電路 欠壓保護啟動及延時電路由電阻r22、r23和電容c6、c7組成。當發電機輸出電壓下降到65％額定電壓ufe時，由于發電機輸出的電壓已低于欠壓保護啟動電壓的整定值，此時，電阻r20上的電壓ur20隨之下降，低到不能使穩壓管w4擊穿，因此，三極管vt5由飽和導通轉為截止。此時，工作電源通過電阻r22、r23及二極管vd17對電容c6、c7進行并聯充電，隨著充電過程，電容c6、c7的電壓逐漸升高，電容c6、c7充電達單結晶體管vu的峰點電壓所需的時間，就是欠壓保護的延時時限。
③出口電路 它由單結晶體管vu和可控硅scr等零件組成無觸點出口電路。欠壓延時、特大短路電流瞬時、短路短延時及過載長延時跳閘保護信號，由二極管vd17、vd18、vd19組成的三端或門進行控制，只要前述保護其中的一種，就能啟動出口電路，使單結晶體管觸發器輸出觸發脈沖，觸發可控硅scr導通，通過出口電路輸出跳閘控制信號。
圖1中s是脫扣器線圈，當它失電時，開關就會自動跳閘。發電機在正常供電時，其輸出電壓經變壓器b1降壓，第三個副邊繞組得到84v電壓，經單相橋式整流電路整流，經可調繞線電阻r25下半部分，對脫扣器線圈s供電，其電流的流向由7端流向8端，使自動開關處于合閘狀態。
④欠壓保護的控制過程 當發電機輸出電壓低于欠壓保護啟動電壓的整定值時，三極管vt5由飽和導通轉為截止，電容c6、c7被充電，電容器電壓達到vu管的峰點電壓時，vu管導通，電容c6、c7通過vu管對電阻r33放電，電阻r33得到尖脈沖電壓ur33去觸發可控硅scr導通，整流電路zl1經r25上半部向脫扣器線圈s反方向（由8端到7端）提供電流，相互抵消，脫扣器線圈s失壓，開關自動跳閘。
3）過流保護的電壓形成電路
當發電機對負載供電時，其三相電流分別由三只電流互感器lh1～lh3進行檢測，經三個單相橋式整流電路vd1～vd12進行整流，再經電容c1、c2、r1濾波和三相并聯的分壓器分壓，將電流信號變換為直流電壓控制信號。各組分壓器輸出的直流電壓控制信號與發電機輸出的交流電流成正比。
圖2電路中，從左至右，第1組由電阻r2、r3、電位器r26組成的分壓器為特大短路電流瞬時跳閘保護的信號u1檢測電路；第2組由電阻r4、r5、電位器r27組成的分壓器為短路短延時保護的信號u2檢測電路；第3組由電阻r6、電位器r28組成的分壓器為過載長延時保護的信號u3檢測電路。
4）短路短延時保護電路
①啟動和充電延時電路 該保護電路由穩壓管w2及三極管vt3、vt4構成射極耦合觸發器式的啟動電路，由電容器c4、電阻r16、r32組成充電延時電路。
短路短延時保護電路的控制信號從電阻r4、r5和電位器r27分壓電路中的檢測環節輸出，經二極管vd14、穩壓管w2及電阻r14加在三極管vt3的基極上。
短路短延時保護啟動電流值的調整，可調整電位器r27/1，在（3～5）ilh·e范圍內整定啟動電流值。ilh·e為電流變換器lh的額定電流。延時的時間可調整電位器r32阻值的大小，可在0.2～0.6s范圍內整定延時時限。
②短路短延時保護的控制過程 發電機輸出的電流在正常情況下，由于正常輸出的電流小于短路延時的啟動電流，因此，分壓器r4、r5、r27輸出的信號電壓u2低于穩壓管w2的擊穿電壓，故w2截止，三極管vt3無基極電流而截止，三極管vt4飽和導通，電容量c4的電壓很低，二極管vd19截止，出口電路不工作，短路短延時保護不起作用。
當發電機供電系統發生短路時，其系統中的電流增大，整流電路vd1～vd12輸出的電壓升高，第2組分壓電路中電位器r27整定輸出的直流控制電壓u2使穩壓管w2擊穿，經二極管vd14和電阻r14，將檢測信號u2加到三極管vt3的基極，使其導通，三極管vt4截止，于是工作電源經電阻r16、r32對電容c4進行充電，隨著c4充電其電壓使二極管vd19正向導通后，c4和c7被并聯充電。電容c4、c7的電壓達到單結晶體管vu的峰點電壓時間，即為時限電路的延時時間，一般為0.2～0.6s。當c4、c充電到vu管的峰點電壓時，vu管導通，電容c4、c7經vu管對電阻r33進行放電，輸出尖脈沖電壓ur3，使可控硅scr導通，使脫扣器線圈s失壓，開關自動跳閘。
5）過載長延時保護電路
①啟動和充電延時電路 它由穩壓管w1、三極管vt1、vt2構成射極耦合觸發器式的啟動電路，由電阻r11、r30、電容c3組成充電延時電路。
過載長延時保護啟動電流值的調整，可調整電位器r28/1，在（1.0～2.5）ilh·e范圍內整定啟動電流值。當啟動電流值整定在1.2ilh·e時，充電延時時間，可調整電阻r30在5～30s之間整定。
②過載長延時保護的控制過程 發電機輸出的電流在正常情況下，其電流小于過載電流，第3組分壓電路較低，電阻r8兩端的電壓也較低，穩壓管w1截止，保護電路不起作用。
當發電機輸出的電流出現過載時，分壓電路中電阻r8的電壓ur8升高，穩壓管w1擊穿，信號加到三極管vt1飽和導通，vt2截止。vt1、vt2的工作電源經電阻r11、r30對電容c3進行充電，充電的時間常數τ3＝c3（r11＋r30）而定，隨著充電c3的電壓uc3，逐漸升高，當uc，上升到足以使穩壓管w2擊穿時，延時結束，穩壓管w2擊穿后，其后面的控制過程同短路短延時過程相同，使開關自動跳閘，不再贅述。
6）特大短路電流瞬時跳閘保護
如果短路故障發生在靠近電源的地方，由于短路徑特短，其阻抗特小，因此，短路電流特大，要求電流速斷保護，即瞬時跳閘。
特大電流保護檢測信號u1從電阻r2、r3及電位器r26/1分壓電路取得，經由穩壓管w3和二極管vd18組成的啟動電路送到出口電路。
當發電機輸出電流正常時，穩壓管w3截止，出口電路無信號輸出，保護電路不起作用。
當發生特大短路時，電流特大，分壓電路檢測信號電壓足以將穩壓管w3擊穿，經二極管vd18，對電容c7迅速充電到vu管峰點電壓，使vu管導通，電容c7經vu管對電阻 r33放電，其電壓uc3觸發可控硅scr導通，使脫扣器線圈s失壓，開關瞬時迅速跳閘保護。
（二）同步發電機逆功率保護
1．何謂逆功率保護
當兩臺以上柴油發電機組并聯運行時，若其中一臺柴油發電機組的柴油機工作不正常或柴油機與發電機并聯器損壞等原因，使該機組的發電機不但不能輸出有功功率，反而從供電系統中吸收功率，同步發電機變成同步電動機，即同步發電機處于逆功率狀態下運行。
如果同步發電機在逆功率狀態下運行，對供電系統是不利的，造成參與并聯運行其他機組過載跳閘，供電中斷，因此，應采取措施進行逆功率保護。
2．晶體管逆功率保護裝置
晶體管逆功率保護裝置電路如圖2所示。
圖2 晶體管逆功率保護裝置電路
由于逆功率保護是有功功率方向保護，因此，它的檢測信號應取電壓、電流兩方面的信號及其相位關系，并將其轉換為反應有功功率的方向和大小的直流電壓控制信號。
該裝置逆功率保護信號是取自發電機s相的電壓和電流來進行單相逆功率檢測。它的電壓形成回路中，電壓變換器m1、m2的原邊接成對稱星形，取出電壓úso′作為電壓信號，并使úso′與發電機輸出的相電壓úso′同相位，其電流信號is，由s相的電流互感器取得，經兩個單相橋式整流電路vd1、vd2整流，在電阻r3得電壓u1，電阻r4得電壓u2，功率檢測環節是應有絕對值比較原理進行檢測，當r1＝r2時，功率檢測環節輸出的直流控制信號電壓umn與有功功率p成正比，并反映p的方向。在逆功率時，直流控制信號電壓umn為負值，即n點電位高于m點電位。當逆功率達8％發電機額定功率時，三極管vt1導通，vt2截止，工作電源經電阻r15、r16對電
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（一）同步發電機晶體管繼電保護裝置
同步發電機晶體管繼電保護裝置電路如圖1所示。
圖1 同步發電機晶體管自動跳閘繼電保護裝置電路
1．功能
該裝置具有欠壓延時跳閘保護；特大短路瞬時跳閘保護；短路短延時跳閘保護及過載長延時跳閘保護功能。
2．繼電保護電路原理
1）直流穩壓工作電源電路
當發電機建立電壓后，其輸出的線電壓uac加到變壓器b1的原邊，經降壓后，從第二個副邊繞組得74v電壓，再經單相橋式整流電路整流，r34、c10阻容濾波及穩壓管w5穩壓后，作為電路直流穩壓工作電源。
2）欠壓延時保護電路
①欠壓保護的電壓形成 從變壓器b1第一個副邊繞組降壓后，得15v電壓經二極管．vd15半波整流，電容c5濾波，電阻r19、r20分壓，在電阻r20上取出直流電壓控制信號ur20。此電壓信號ur20與發電機輸出電壓uac成正比，加到后面啟動電路上。
當發電機輸出正常電壓時，電阻r20上的電壓ur20將穩壓管w4擊穿，三極管vt5處于飽和導通，時限電路的延時電容c6被短路。由于三極管vt5飽和導通，因此，vt 5集電極電位vc3，約0.3v，故二極管vd17截止，其單結晶體管vu和可控硅scr組成的出口電路，不輸出欠壓信號。
②欠壓保護啟動及延時電路 欠壓保護啟動及延時電路由電阻r22、r23和電容c6、c7組成。當發電機輸出電壓下降到65％額定電壓ufe時，由于發電機輸出的電壓已低于欠壓保護啟動電壓的整定值，此時，電阻r20上的電壓ur20隨之下降，低到不能使穩壓管w4擊穿，因此，三極管vt5由飽和導通轉為截止。此時，工作電源通過電阻r22、r23及二極管vd17對電容c6、c7進行并聯充電，隨著充電過程，電容c6、c7的電壓逐漸升高，電容c6、c7充電達單結晶體管vu的峰點電壓所需的時間，就是欠壓保護的延時時限。
③出口電路 它由單結晶體管vu和可控硅scr等零件組成無觸點出口電路。欠壓延時、特大短路電流瞬時、短路短延時及過載長延時跳閘保護信號，由二極管vd17、vd18、vd19組成的三端或門進行控制，只要前述保護其中的一種，就能啟動出口電路，使單結晶體管觸發器輸出觸發脈沖，觸發可控硅scr導通，通過出口電路輸出跳閘控制信號。
圖1中s是脫扣器線圈，當它失電時，開關就會自動跳閘。發電機在正常供電時，其輸出電壓經變壓器b1降壓，第三個副邊繞組得到84v電壓，經單相橋式整流電路整流，經可調繞線電阻r25下半部分，對脫扣器線圈s供電，其電流的流向由7端流向8端，使自動開關處于合閘狀態。
④欠壓保護的控制過程 當發電機輸出電壓低于欠壓保護啟動電壓的整定值時，三極管vt5由飽和導通轉為截止，電容c6、c7被充電，電容器電壓達到vu管的峰點電壓時，vu管導通，電容c6、c7通過vu管對電阻r33放電，電阻r33得到尖脈沖電壓ur33去觸發可控硅scr導通，整流電路zl1經r25上半部向脫扣器線圈s反方向（由8端到7端）提供電流，相互抵消，脫扣器線圈s失壓，開關自動跳閘。
3）過流保護的電壓形成電路
當發電機對負載供電時，其三相電流分別由三只電流互感器lh1～lh3進行檢測，經三個單相橋式整流電路vd1～vd12進行整流，再經電容c1、c2、r1濾波和三相并聯的分壓器分壓，將電流信號變換為直流電壓控制信號。各組分壓器輸出的直流電壓控制信號與發電機輸出的交流電流成正比。
圖2電路中，從左至右，第1組由電阻r2、r3、電位器r26組成的分壓器為特大短路電流瞬時跳閘保護的信號u1檢測電路；第2組由電阻r4、r5、電位器r27組成的分壓器為短路短延時保護的信號u2檢測電路；第3組由電阻r6、電位器r28組成的分壓器為過載長延時保護的信號u3檢測電路。
4）短路短延時保護電路
①啟動和充電延時電路 該保護電路由穩壓管w2及三極管vt3、vt4構成射極耦合觸發器式的啟動電路，由電容器c4、電阻r16、r32組成充電延時電路。
短路短延時保護電路的控制信號從電阻r4、r5和電位器r27分壓電路中的檢測環節輸出，經二極管vd14、穩壓管w2及電阻r14加在三極管vt3的基極上。
短路短延時保護啟動電流值的調整，可調整電位器r27/1，在（3～5）ilh·e范圍內整定啟動電流值。ilh·e為電流變換器lh的額定電流。延時的時間可調整電位器r32阻值的大小，可在0.2～0.6s范圍內整定延時時限。
②短路短延時保護的控制過程 發電機輸出的電流在正常情況下，由于正常輸出的電流小于短路延時的啟動電流，因此，分壓器r4、r5、r27輸出的信號電壓u2低于穩壓管w2的擊穿電壓，故w2截止，三極管vt3無基極電流而截止，三極管vt4飽和導通，電容量c4的電壓很低，二極管vd19截止，出口電路不工作，短路短延時保護不起作用。
當發電機供電系統發生短路時，其系統中的電流增大，整流電路vd1～vd12輸出的電壓升高，第2組分壓電路中電位器r27整定輸出的直流控制電壓u2使穩壓管w2擊穿，經二極管vd14和電阻r14，將檢測信號u2加到三極管vt3的基極，使其導通，三極管vt4截止，于是工作電源經電阻r16、r32對電容c4進行充電，隨著c4充電其電壓使二極管vd19正向導通后，c4和c7被并聯充電。電容c4、c7的電壓達到單結晶體管vu的峰點電壓時間，即為時限電路的延時時間，一般為0.2～0.6s。當c4、c充電到vu管的峰點電壓時，vu管導通，電容c4、c7經vu管對電阻r33進行放電，輸出尖脈沖電壓ur3，使可控硅scr導通，使脫扣器線圈s失壓，開關自動跳閘。
5）過載長延時保護電路
①啟動和充電延時電路 它由穩壓管w1、三極管vt1、vt2構成射極耦合觸發器式的啟動電路，由電阻r11、r30、電容c3組成充電延時電路。
過載長延時保護啟動電流值的調整，可調整電位器r28/1，在（1.0～2.5）ilh·e范圍內整定啟動電流值。當啟動電流值整定在1.2ilh·e時，充電延時時間，可調整電阻r30在5～30s之間整定。
②過載長延時保護的控制過程 發電機輸出的電流在正常情況下，其電流小于過載電流，第3組分壓電路較低，電阻r8兩端的電壓也較低，穩壓管w1截止，保護電路不起作用。
當發電機輸出的電流出現過載時，分壓電路中電阻r8的電壓ur8升高，穩壓管w1擊穿，信號加到三極管vt1飽和導通，vt2截止。vt1、vt2的工作電源經電阻r11、r30對電容c3進行充電，充電的時間常數τ3＝c3（r11＋r30）而定，隨著充電c3的電壓uc3，逐漸升高，當uc，上升到足以使穩壓管w2擊穿時，延時結束，穩壓管w2擊穿后，其后面的控制過程同短路短延時過程相同，使開關自動跳閘，不再贅述。
6）特大短路電流瞬時跳閘保護
如果短路故障發生在靠近電源的地方，由于短路徑特短，其阻抗特小，因此，短路電流特大，要求電流速斷保護，即瞬時跳閘。
特大電流保護檢測信號u1從電阻r2、r3及電位器r26/1分壓電路取得，經由穩壓管w3和二極管vd18組成的啟動電路送到出口電路。
當發電機輸出電流正常時，穩壓管w3截止，出口電路無信號輸出，保護電路不起作用。
當發生特大短路時，電流特大，分壓電路檢測信號電壓足以將穩壓管w3擊穿，經二極管vd18，對電容c7迅速充電到vu管峰點電壓，使vu管導通，電容c7經vu管對電阻 r33放電，其電壓uc3觸發可控硅scr導通，使脫扣器線圈s失壓，開關瞬時迅速跳閘保護。
（二）同步發電機逆功率保護
1．何謂逆功率保護
當兩臺以上柴油發電機組并聯運行時，若其中一臺柴油發電機組的柴油機工作不正常或柴油機與發電機并聯器損壞等原因，使該機組的發電機不但不能輸出有功功率，反而從供電系統中吸收功率，同步發電機變成同步電動機，即同步發電機處于逆功率狀態下運行。
如果同步發電機在逆功率狀態下運行，對供電系統是不利的，造成參與并聯運行其他機組過載跳閘，供電中斷，因此，應采取措施進行逆功率保護。
2．晶體管逆功率保護裝置
晶體管逆功率保護裝置電路如圖2所示。
圖2 晶體管逆功率保護裝置電路
由于逆功率保護是有功功率方向保護，因此，它的檢測信號應取電壓、電流兩方面的信號及其相位關系，并將其轉換為反應有功功率的方向和大小的直流電壓控制信號。
該裝置逆功率保護信號是取自發電機s相的電壓和電流來進行單相逆功率檢測。它的電壓形成回路中，電壓變換器m1、m2的原邊接成對稱星形，取出電壓úso′作為電壓信號，并使úso′與發電機輸出的相電壓úso′同相位，其電流信號is，由s相的電流互感器取得，經兩個單相橋式整流電路vd1、vd2整流，在電阻r3得電壓u1，電阻r4得電壓u2，功率檢測環節是應有絕對值比較原理進行檢測，當r1＝r2時，功率檢測環節輸出的直流控制信號電壓umn與有功功率p成正比，并反映p的方向。在逆功率時，直流控制信號電壓umn為負值，即n點電位高于m點電位。當逆功率達8％發電機額定功率時，三極管vt1導通，vt2截止，工作電源經電阻r15、r16對電
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100千瓦柴油發電機組基礎維護保養內容
發電機勵磁電壓達不到額定值和失壓故障二例
汽車濰柴發電機組空氣加熱器、火焰預熱裝置使用注意事項
柴油發電機組工作時冒煙顏色異常白藍黑各是什么情況？
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