1 主题内容与适用范围

 

本标准规定了静态发电机匝间短路保护装置的型式、额定参数、技术要求、试验方法及检验规则等。

 

本标准适用于单元件式横差、零序电压和转子二次谐波电流原理的静态发电机匝间短路保护装置。

 

 

2 引用标准

 

GB6162 静态继电器及保护装置的电气干扰试验

 

GB7261 继电器及继电保护装置基本试验方法

 

DL478 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件

 

 

3 产品分类、额定参数

 

3.1 产品分类

 

按构成发电机匝间保护的原理划分，有如下三种：

 

a.单元件横差式匝间保护装置

 

装于发电机中性点的直接反应发电机两个并联分支的不平衡电流的匝间保护装置。

 

b.零序电压式匝间保护装置

 

装于中性点直接与发电机中性点相连的电压互感器开口三角侧的滤过式过电压继电器，直接反应发电机三相电压不平衡的匝间保护装置。

 

c.转子二次谐波电流式匝间保护装置

 

装于发电机转子回路电抗互感器的副方，直接反应转子中的二次谐波电流分量的匝间保护装置。

 

以上不同原理构成的发电机匝间保护，按所用元件又分为晶体管型、集成电路型和微机型。

 

3.2 额定参数

 

3.2.1 交流额定电压：100V。

 

3.2.2 交流额定电流：1、5A。

 

3.2.3 额定频率：50Hz。

 

3.3 外形尺寸

 

装置的外形尺寸由企业标准规定。

 

3.4 重量

 

装置的重量由企业标准规定。

 

 

4 技术要求

 

4.1 工作大气条件

 

a.环境温度：-5～+40℃；

 

b.相对湿度：5%～95%；

 

c.大气压力：86～106kPa。

 

4.2 仲裁大气条件

 

a.环境温度：20±2℃；

 

b.相对湿度：60%～70%；

 

c.大气压力：86～106kPa。

 

4.3 正常试验大气条件

 

a.环境温度：+15～+35℃；

 

b.相对湿度：45%～75%；

 

c.大气压力：86～106kPa。

 

4.4 运输、贮存极限温度

 

装置的运输、贮存、安装允许的环境温度为-25～+70℃，在不施加任何激励量的条件下，不出现不可逆变化，温度恢复后，装置的误差应符合本标准4.11条要求。

 

4.5 周围环境

 

装置的使用地点应无爆炸危险，无腐蚀性气体及导电尘埃，无严重霉菌，无剧烈振动源，有防御雨、雪、风、沙、尘及防静电措施。

 

4.6 直流电源

 

4.6.1 输入电压

 

a.额定电压：110、220V；

 

b.允许偏差：-20%～+10%；

 

c.纹波系数：不大于±5%。

 

4.6.2 逆变电源输出电压

 

a.额定电压：+24V、±12V(±15V)、+5V；

 

b.允许偏差及纹波系数由企业标准规定。

 

4.7 直流电源功率消耗

 

由企业标准规定。

 

4.8 交流回路功率消耗

 

a.交流电压回路在额定电压下每相功率消耗小于1VA；

 

b.交流电流回路在额定电流下每相功率消耗小于1VA。

 

4.9 特征量和其他性能要求

 

4.9.1 单元件式横差继电器

 

a.动作电流整定范围：额定电流5A时，0.5～3.5A，额定电流1A时，0.1～0.7A；

 

b.滤过比：基波对三次谐波滤过比大于50；

 

c.返回系数：大于0.9；

 

d.最大动作时间：在1.2倍动作值下小于35ms；

 

e.最大返回时间：激励电流由1.2倍动作值突然下降到零时，最大返回时间小于50ms。

 

4.9.2 零序电压继电器

 

a.动作电压整定范围：2～10V；

 

b.滤过比：基波对三次谐波滤过比大于50；

 

c.返回系数：大于0.9；

 

d.最大动作时间：在1.2倍动作值下小于35ms；

 

e.最大返回时间：激励电压由1.2倍动作值突然下降到零时，最大返回时间小于50ms。

 

4.9.3 转子二次谐波电流式继电器

 

a.动作电压整定范围：1～10V；

 

b.滤过比：二次谐波对基波滤过比大于100；

 

c.返回系数：大于0.9；

 

d.最大动作时间：1.2倍动作值下小于35ms；

 

e.最大返回时间：激励电压由1.2倍动作值突然下降到零时，最大返回时间不大于50ms。

 

4.9.4 电压互感器断线闭锁继电器

 

a.电压互感器一次侧和二次侧断线都能发信号，在电压互感器一次侧断线时闭锁保护出口；

 

b.动作时间小于20ms。

 

4.9.5 负序功率方向继电器

 

a.最大灵敏角：-100±5°；

 

b.动作范围：160°～180°；

 

c.最小动作负序相电压：小于0.2V；

 

d.最小动作负序电流：5A时小于0.5A，1A时小于0.1A；

 

e.最大动作时间：小于30ms；

 

f.最小返回时间：不大于60ms。

 

4.9.6 触点要求

 

a.各种型式保护输出触点数均不少于2对；

 

b.触点的技术要求应符合DL 478的规定。

 

4.9.7 其他性能要求

 

a.发电机匝间短路保护装置应能反应发电机定子绕组的匝间短路故障和定子绕组的开焊故障；

 

b.零序电压式匝间保护应具备电压互感器断线闭锁措施，使在匝间保护用电压互感器的高压熔丝熔断时也不应误动；

 

c.转子二次谐波电流式匝间保护应具备负序功率方向闭锁功能。当发电机外部不对称短路时不应误动。励磁可控硅掉相时不应误动。

 

4.10 过载能力

 

4.10.1 交流电压回路：1.1倍额定电压连续运行。

 

4.10.2 交流电流回路

 

a. 2倍额定电流连续运行；

 

b. 10倍额定电流允许16s；

 

c. 40倍额定电流允许1s。

 

4.11 误差要求

 

4.11.1 刻度误差：不大于±5%。

 

4.11.2 温度变差：在工作环境温度范围内不大于±5%。

 

4.12 绝缘性能

 

4.12.1 绝缘电阻

 

装置的带电部分和非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各带电电路之间，用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值应不小于10MΩ。

 

4.12.2 介质强度

 

a.装置应能承受频率为50Hz、历时1min的工频耐压试验，无绝缘击穿或闪络现象出现；

 

b.试验电压值按表1进行选择；

 

 

表1 V

 

 

c.试验过程中，任一被试回路施加试验电压时，其余回路应等电位互联接地。

 

4.12.3 冲击电压

 

装置的直流电压输入回路、信号报警输出触点回路对地及回路之间，应能承受1.2/50μs的标准雷电波短时冲击电压试验，开路试验电压5kV，装置应无绝缘损坏。

 

4.13 耐湿热性能

 

装置应能承受GB7261第21章规定的湿热试验，即最高试验温度+40±2℃，最大湿度95%，试验周期数为2d，每一周期历时24h的交变湿热试验。在试验结束前2h内，用开路电压500V的兆欧表测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间，电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻值，应不小于1.5MΩ。介质强度不低于第4.12.2条规定的工频耐压试验电压幅值的75%。

 

4.14 高频电气干扰

 

装置应能承受GB6162规定的电气干扰试验，试验电源频率为100kHz和1MHz，试验电压幅值：共模2500V、差模1000V的衰减振荡波。试验时对被试装置加直流电源，按GB6162第3.3条表1所列临界条件下叠加干扰试验电压。装置不应误动和拒动。装置内电气元件不应损坏。

 

4.15 振动

 

装置应能承受GB7261第16.3条规定的严酷等级为1级的振动耐久能力试验。试验后，装置应无机械损伤及紧固件松动、脱落。

 

4.16 冲击

 

装置应能承受GB7261第17.5条规定的严酷等级为1级的冲击耐久能力试验。试验后，装置应无机械损伤及紧固件松动、脱落。

 

4.17 碰撞

 

装置应能承受GB7261第18章规定的严酷等级为1级的碰撞试验。试验后，装置应无机械损伤及紧固件松动、脱落。

 

4.18 外观及其他

 

4.18.1 装置应有金属机箱保护，机箱前面应有透明面罩。

 

4.18.2 装置机箱应采取必要的防静电及电磁辐射干扰的防护措施，机箱的不带电金属部分应在电气上连成一体，可靠接地。

 

4.18.3 装置面罩应设置铅封，启封后方可进行检查或调试。

 

4.18.4 装置模件应插拔灵活，接触可靠，互换性好。

 

 

5 试验方法

 

5.1 试验条件

 

5.1.1 除另有规定外，各项试验均应在第4.3条规定的正常试验大气条件下进行。

 

5.1.2 被试装置和测试仪表必须良好接地。

 

5.2 外观检查

 

按第4.18条的要求逐项进行检查。

 

5.3 技术性能试验

 

5.3.1 单元件式横差继电器

 

a.整定值范围试验：将继电器先后整定在最小和最大电流值上，从继电器的输入端加入频率为50Hz的试验电流，检查继电器的最小动作值和最大动作值。

 

b.滤过比试验：将继电器整定在最小整定值上，先从继电器输入端加入频率为50Hz的试验电流，测量动作值，再加入150Hz试验电流，测量动作值，后者与前者之比即为继电器的滤过比。

 

c.动作时间与返回时间试验：用二极控制开关元件的一极施加50Hz试验电流，另一极同时起动毫秒计。用继电器的输出触点停毫秒计，测量继电器的动作时间和返回时间。重复测量10次，取最大值。要求控制开关元件二极之间同期误差不大于1ms。

 

5.3.2 零序电压式继电器

 

a.整定值范围试验：将继电器先后整定在最小和最大整定电压值上，从继电器的输入端加入频率为50Hz的试验电压，检查继电器的最小和最大动作电流值。

 

b.滤过比试验：将继电器整定在最小整定值上，先从继电器的输入端加入50Hz试验电压，测量动作电压值，再加入150Hz试验电压，测量动作值，后者与前者之比即为继电器的滤过比。

 

c.动作时间与返回时间试验：用二极控制开关元件的一极施加50Hz电压，另一极同时起动毫秒计，用继电器的输出触点停毫秒计，测量继电器的动作时间和返回时间，重复测量10次，取最大值。要求控制开关元件两极之间同期误差不大于1ms。

 

5.3.3 转子二次谐波电流式继电器

 

a.整定值范围试验：将继电器先后整定在最小和最大整定电压值上，从继电器的输入端加入频率为100Hz的试验电压，检查继电器的最小动作值和最大动作值。

 

b.滤过比试验：将继电器整定在最小整定值上，先从继电器的输入端输入频率为100Hz的试验电压，测量动作值，再加入50Hz试验电压，测量动作值，后者与前者之比即为继电器的滤过比。

 

c.动作时间与返回时间试验：用二极控制开关元件的一极施加100Hz试验电压，另一极同时起动毫秒计，用继电器的输出触点停毫秒计，测量继电器的动作时间和返回时间。重复测量10次，取最大值。要求控制开关元件两极之间同期误差不大于1ms。

 

5.3.4 电压互感器断线闭锁继电器

 

a.基本性能试验：分别模拟电压互感器二次侧和一次侧不同相别断线，证实只有电压互感器一次侧断线时才闭锁保护出口，电压互感器一次侧和二次侧断线时都发信号。

 

b.动作时间试验：取任一相(当三相分别断线，灵敏度不同时，取灵敏度最低的一相)进行，重复测量10次，取最大值。

 

5.3.5 负序功率方向继电器

 

a.动作区和最大灵敏角试验：采用模拟短路的方法进行试验。电压回路模拟BC相短路，在A相对BC相之间加电压，此时负序电压U_2A与所加电压同相；电流回路模拟A相接地，此时负序电流与所加电流同相，加100V电压和额定电流(5A或1A)进行试验，测定继电器的两个动作边界角为q₁和q₂，则继电器的动作区为 ，最大灵敏角为 ，并校验θ=0°，继电器应不动作。

 

b.最小动作负序相电压和最小动作负序电流试验：在最大灵敏角下，加单相电流相当于负序电流为额定值(5A或1A)，测量最小动作负序相电压，在最大灵敏角下，加单相电压相当于负序电压为额定值，测量最小动作负序电流。

 

c.动作时间与返回时间试验：在最大灵敏角下，用二极控制开关元件的一极施加电流或电压，另一极同时起动毫秒计，用继电器的输出触点停毫秒计，测量继电器的动作时间和返回时间，重复测量10次，动作时间取最大值，返回时间取最小值。

 

5.4 绝缘性能试验

 

根据第4.12条绝缘性能要求，按GB7261第20章规定，分别进行绝缘电阻测量和介质强度及冲击电压试验。试验后，对装置进行电气性能复测。

 

5.5 潮湿试验

 

根据第4.13条耐湿热性能要求，按GB7261第21章的规定，对装置进行潮湿试验。

 

5.6 电气干扰试验

 

根据第4.14条要求，按GB6162的规定和方法，对装置进行高频电气干扰试验。试验后，对装置进行复测。

 

5.7 连续通电试验

 

5.7.1 连续通电是装置出厂检验的重要项目。

 

5.7.2 连续通电试验的被试装置只施加直流电源，必要时可施加其他激励量进行功能检测。

 

5.7.3 连续通电试验时间为100h。

 

5.7.4 在连续通电试验过程中，装置应工作正常、信号指示正确，不应有元器件损坏或其他异常情况出现。

 

5.8 温度贮存试验

 

按GB7261第22章的规定，进行温度贮存试验，严酷等级采用22.2.1条方法1。

 

低温温度：-25℃；

 

高温温度：+70℃；

 

循环次数：1次；

 

每一温度下试验持续时间：3h；

 

从低温转为高温的转换时间：2～3min。

 

试验后装置的电气性能应满足本标准第4.9条的要求。

 

5.9 振动试验

 

根据第4.5条要求，按GB7261第16章规定，对装置进行振动试验后进行复测和检查。

 

5.10 冲击试验

 

根据第4.16条要求，按GB7261第17章规定，对装置进行冲击耐久试验。试验后进行复测和检查。

 

5.11 碰撞试验

 

根据第4.17条要求，按GB7261第18章规定，对装置进行碰撞试验。试验后进行复测和检查。

 

 

6 检验规则

 

产品检验分出厂检验(交收检验)和型式检验(例行检验)两种。

 

6.1 出厂检验

 

每台装置出厂前必须由制造厂检验部门进行出厂检验，出厂检验在正常试验大气条件下进行，检验项目如下：

 

a.外观检验；

 

b.性能检验；

 

c.绝缘电阻检验；

 

d.介质强度试验；

 

e.连续通电试验。

 

6.2 型式检验

 

由制造厂技术检验部门在出厂检验合格的装置中抽取样品进行型式检验。型式检验在正常试验大气条件下进行。

 

6.2.1 凡遇下列情况之一，应进行型式检验：

 

a.新产品定型鉴定前；

 

b.产品转厂生产定型鉴定前；

 

c.连续批量生产的装置每四年一次；

 

d.正式投产后，如设计、工艺材料、元器件有较大改变，可能影响产品性能时；

 

e.产品停产一年以上又重新恢复生产时；

 

f.国家技术监督机构或受其委托的技术检验部门提出型式检验要求时；

 

g.出厂检验结果与上批产品检验有较大差异时。

 

6.2.2 型式检验项目与顺序

 

a.外观检查；

 

b.性能检查；

 

c.功率消耗；

 

d.高低温试验；

 

e.温度贮存试验；

 

f.抗干扰试验；

 

g.湿热试验；

 

h.振动试验；

 

i.冲击试验；

 

j.碰撞试验。

 

上述试验项目中f、g、h、i、j五项具有破坏性，在产品设计定型时进行，在一般型式检验中慎做。

 

6.2.3 型式检验的抽样与判定

 

6.2.3.1 型式检验从出厂检验合格的产品中任意抽取2台作为检验样品，然后分两组分别进行检验。

 

A组样品按6.2.2条规定的a、b、c、d、e各条进行技术性能检验。

 

B组样品按6.2.2条规定的f、g、h、i、j检验内容进行具有某种破坏性的极限性能检验。

 

6.2.3.2 样品经过型式检验，未发现主要缺陷，则判定产品合格。检验中如发现有一个主要缺陷，则进行第二次抽样，重复进行型式检验，如未发现主要缺陷，仍判定该装置型式检验合格。如第二次抽样产品仍存在主要缺陷，则判定型式检验不合格。

 

6.2.3.3 装置样品型式检验结果达不到4.9～4.14条要求中任一条时，均按存在主要缺陷判定。

 

6.2.3.4 检验中装置出现故障允许进行修复，修复内容如对已做过检验项目的检验结果没有影响，可继续往下进行检验；反之，受影响的检验项目要重做。

 

 

7 标志、包装、运输、贮存

 

7.1 标志

 

7.1.1 每台装置必须在机箱的显著位置设置持久清晰的标志。产品标志的基本内容包括：

 

a.装置型号及代号；

 

b.产品名称的全称；

 

c.制造厂名全称及商标；

 

d.额定参数；

 

e.对外端子接线图(或表)；

 

f.出厂年月及编号。

 

7.1.2 外包装箱上以不易洗刷或脱落的涂料作如下标记：

 

a.发货厂名、产品名称、型号；

 

b.收货单位名称、地址、到站；

 

c.包装箱外形尺寸(长×宽×高)及毛重；

 

d.包装箱外书写“防潮”、“向上”、“小心轻放”等标志字样。

 

7.2 包装

 

7.2.1 产品包装前的检查：

 

a.产品的合格证书和技术文件、附件、备品备件齐全；

 

b.产品外观无损伤；

 

c.产品表面无灰尘。

 

7.2.2 包装的一般要求：

 

产品应有内包装和外包装，插件机箱及可动部分应锁紧扎牢，包装应有防尘、防雨、防水、防潮、防震等措施。

 

7.3 产品应适于陆运、空运、水运(海运)，运输装卸按包装箱上的标志进行操作。

 

7.4 贮存

 

包装完好的装置应满足4.4条规定的贮存运输的要求，长期不用的装置应保留原包装，在相对湿度不大于85%的库房内贮存，并不受酸、碱、盐及腐蚀性、爆炸性气体和灰尘、雨、雪侵害。

 

 

 

附加说明：

 

本标准由中华人民共和国电力工业部提出。

 

本标准由全国静态继电保护装置分技术委员会归口。

 

本标准由电力工业部南京电力自动化设备总厂负责起草。

 

本标准主要起草人：乔焕儒、艾德胜。