WHB-51,52说明书 - 图文

许继电气股份有限 公司 使用说明书 WHB-50系列微机综合保护装置 WHB-50系列微机综合保护装置说明书 0XJ 461 203 共 31 页 第 1 页 1 装置简介 WHB-50系列微机综合保护装置（以下简称装置）是功能先进的微机型综合保护装置，主要对10kV及以下电压等级的馈线、厂用变、电动机等设备进行保护。装置的安装深度仅130mm，特别适用于对安装深度有较高要求的环网柜等场所，装置也可安装于高压开关柜中或组屏安装。 1.1 保护功能配置 装置根据保护对象的不同，设有四种保护模式（可在“设置”菜单的“保护对象”一栏设定），分别适用于线路、电容器、电动机、厂用变四种不同保护对象。装置保护功能见表1。 表1 典型配置 线路 功能名称 WHB-51 模拟量输入 WHB-52 两段式电流保护 过流反时限保护 负序电流保护 过负荷保护 三相一次重合闸 后加速保护 过电压保护 △ 低电压保护 △ √ √ √ √ √ Ua，Ub，Uc，Ia，Ib,Ic，3I0 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ Ia，Ib，Ic，3I0 电容器 电动机 厂用变 模板版本v1.0 旧底图号 底图总号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 编 制 设计人 资料来源 校 核 校核人 审 核 审核人 标 准 化 标审人员 提出部门 审 定 审定人 批 准 批准人 日 期 日 期 日 期 日 期 日 期 日 期 设计日期 校核日期 审核日期 标审日期 审定日期 批准日期

0XJ 461 203 共 31 页 第 2 页 零序电流保护 低频减载 △ 启动时间过长 过热保护 控制回路异常告警 弹簧未储能告警 TV断线检测 △ 非电量保护Ⅰ 非电量保护Ⅱ 非电量保护Ⅲ 遥信、遥测、遥控功能 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 注： 带有△号的保护功能仅WHB-52装置具有。 典型配置下开入端子定义 表1-1 典型配置下开入端子定义表 端子号 17 18 19 20 旧底图总号 底图总号 签字 日期 线路 遥信开入1 遥信开入2 遥信开入3 遥信开入4 遥信开入5 闭锁重合闸 弹簧未储能 电容器 遥信开入1 遥信开入2 遥信开入3 遥信开入4 遥信开入5 遥信开入6 弹簧未储能 电动机 遥信开入1 遥信开入2 遥信开入3 遥信开入4 热复归 启动结束 弹簧未储能 厂用变 遥信开入1 遥信开入2 遥信开入3 非电量开入1 非电量开入2 非电量开入3 弹簧未储能 21 22 23

0XJ 461 203 共 31 页 第 3 页 24 远方/ 就地 远方/ 就地 远方/ 就地 远方/ 就地 1.2 装置主要特点 a. 本装置为微机保护装置，其元器件采用工业品，稳定性、可靠性高，可以在高压开关柜等恶劣的环境中工作；宽范围使用环境温度-25℃～+55℃。 b. 单台装置通过菜单设置，轻松实现对馈线、电容器、电动机、厂用变等设备的保护，降低装置和备件储备成本。 c. 抗干扰性能强，装置硬件设计中采用了多种隔离、屏蔽措施，软件设计采用数字滤波技术和良好的保护算法及其它抗干扰措施，使得装置抗干扰性能大大提高； d. 硬件、软件设计标准化、模块化，便于现场维护； e. 装置的人机接口功能强大，符合人机工程设计要求，菜单化设计，全中文显示，操作、调试方便，一般运行人员参考本说明书就能熟练操作； f. 可独立整定10套保护定值，定值区切换安全方便； g. 可保存最近发生的20个故障报告，带动作参数，掉电保持，便于事故分析； h. 工业级RS-485总线网络，组网经济、方便，可直接与微机监控或保护管理机联网通信； i. 装置通过通讯上传故障信息、实时状态量、实时模拟量、并可进行实时校时、定值调用和修改、定值区切换、遥控合闸、遥控跳闸等操作。 2 技术参数 2.1 装置额定数据 a. 额定辅助电压： 220V或110V（交直流通用）； b. 额定交流数据： 交流电流：5A； 交流电压: 100/3V，100V； 零序电流： 1A； 额定频率： c. 热稳定性： 交流电流回路： 长期运行 2In； 旧底图总号 底图总号 签字 日期 50Hz； 10s 10In； 1s 40In； 交流电压回路： 长期运行 1.2Un； 10s 1.4Un； d. 动稳定性：

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半周波： 100In。 2.2功率消耗（额定状态下）

a. 辅助电压回路：正常工作时不大于10W，动作时不大于15W；

b. 交流电流回路：In=5A时，每相不大于1VA；In=1A时，每相不大于0.5VA； c. 交流电压回路：每相不大于0.5VA 2.3 环境条件 a. 环境温度：

工作： -25℃～+55℃。

储存： -25℃～+70℃，相对湿度不大于80%，周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内；在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆转的变化，温度恢复后，装置应能正常工作。

b. 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90％，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面不凝露。最高温度为+40℃时，平均最大湿度不超过50％。 c. 大气压力：80kPa～110kPa（相对海拔高度2km以下）。 2.4 抗干扰性能

a. 装置能承受GB/T 14598.14-1998第4章规定的严酷等级为Ⅲ级的静电放电干扰试验； b. 装置能承受GB/T 14598.9-2002第4章规定的严酷等级的辐射电磁场干扰试验； c. 装置能承受GB/T 14598.10-2007第4章规定的严酷等级为A级的快速瞬变干扰试验； d. 装置能承受GB/T 14598.13-2008规定的频率为1MHz及100kHz（第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）脉冲群干扰试验；

e. 装置能承受IEC 60255-22-5：2002第4章规定的严酷等级的浪涌抗扰度试验； f. 装置能承受GB/T14598.17-2005第4章规定的严酷等级的传导骚扰抗扰度试验； g. 装置能承受IEC 60255-22-7：2003第4章规定的严酷等级的工频抗扰度试验； h. 装置能承受GB/T 17626.8-2006第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场抗扰度试验； i. 装置能承受GB/T 17626.9-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场抗扰度试验；

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日期

j. 装置能承受GB/T 17626.10-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。

2.5 绝缘性能

a. 绝缘电阻：各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,交流回路和直流回路之间,用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100MΩ；

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b.冲击电压：装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地,能承受1kV(峰值)的标准雷电波冲击检验；其余各带电的导电端子分别对地,交流回路和直流回路之间,能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验；

c. 介质强度：装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地能承受50Hz、500V(有效值)的交流电压,历时1min的检验,无击穿或闪络现象；其余各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,交流回路和直流回路之间,能承受50Hz、2kV(有效值)的交流电压,历时1min的检验,无击穿或闪络现象。 2.6 机械性能

a. 振动响应：装置能承受GB/T 11287-2000中3.2.1规定的严酷等级为I级振动响应检验。 b. 冲击响应：装置能承受GB/T 14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为I级冲击响应检验。 c. 振动耐久：装置能承受GB/T 11287-2000中3.2.2规定的严酷等级为I级振动耐久检验。 d. 冲击耐久：装置能承受GB/T 14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。 e. 碰撞：装置能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级碰撞检验。 2.7 动作时间精度

a. 在定时限情况下检测动作时间，动作时间在0s～2.5s(含2.5s)范围内，误差不超过±50ms；动作时间在2.5s以上，误差不超过整定时间的±2%；

b. 在反时限情况下检测动作时间，动作时间在0s～2s(含2s)范围内，误差不超过±100ms；动作时间在2s以上，误差不超过理论计算值的±5%。 2.8 精度

a.开关量输入(24V)分辨率不大于2ms；

b.动作电流（或电压）误差不超过整定值的±5%；

c.零序电流动作误差不超过±0.01In(In为零序额定电流)或整定值的±5%。 2.9 触点容量

a. 在电压不大于250V，电流不大于1A，时间常数为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为50W，长期允许通过电流不大于5A；

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签字

日期

b.在电压不大于250V，电流不大于2A的交流回路（cosφ＝0.4±0.1）中触点断开容量为250VA，长期允许通过电流不大于5A。

c.装置的输出触点在电压不大于250V，电流不大于1A，时间常数τ=5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中，断开容量为50W；其输出在此条件下，应可靠动作与返回104次。

104次。

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3 装置硬件

装置在整体设计、各插件设计上均充分考虑了可靠性的要求。 3.1 机箱结构

本装置采用铝合金拉伸壳体，体积小、密封性强，适合在开关柜上安装。装置的安装方式为嵌入式，接线为后接线方式。机箱外形尺寸及开孔尺寸参见说明书后的附图7。 3.2 主要插件设计

装置包括交流变换及电源插件、CPU插件和开入开出插件、人机对话插件。

a. 交流变换及电源插件:交流变换部分有电流变换器TA，用于将系统TA的二次侧电流信号转换为弱电信号，供CPU插件转换，并起强弱电隔离作用。装置电源采用交、直流两用开关电源。本插件输出两路5V、一路24V电压。一路5V用于装置数字器件工作，另一路用于通讯回路，24V用于继电器驱动及状态量输入使用。

b. CPU插件:CPU插件采用了多层印制板及表面贴装工艺，外观小巧，结构紧凑。其工作原理图见附图3。工业级RS-485总线网络，组网经济、方便，可直接与微机监控或保护管理机联网通信。

c.开入开出插件：本插件中含有保护跳闸、跳闸信号等出口继电器。

d.人机对话插件:此插件有液晶中文显示、键盘操作及信号灯指示功能，可实时显示各种运行状态及数据，信息详细直观，操作、调试方便。 4

保护原理

根据被保护对象的不同，装置可在菜单内将装置设置为：线路、电容器、电动机、厂用变四种保护用途，其全部保护配置如下（保护功能配置见表一）： 4.1 电流Ⅰ、Ⅱ段定时限保护

装置设有两段定时限电流保护。电流Ⅰ段电流整定值在电动机启动过程中自动升为2倍，启动结束后，定值恢复为原整定电流值。电流Ⅱ段在电动机启动过程中自动退出。保护原理如图1

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所示。

0XJ 461 203 共 31 页 第 7 页 图1 电流保护原理图 4.2 过负荷保护 装置设有过负荷保护功能。过负荷保护可选择作用于跳闸或告警。过负荷保护在电动机启动过程中自动退出。过负荷保护原理如图2所示。 图2 过负荷保护原理图 4.3电动机启动时间过长保护 装置设有电动机启动时间过长保护。能自动识别电动机启动过程，保护原理如图3所示。装置设有启动结束开入端子，当接入此端子，保护跳过电动机启动过程，电动机直接处于正常运行状态，本端子只在测试时使用。电动机若处于启动状态中则保护在液晶的右下角显示“启动结束显示“。” ，” 旧底图总号 底图总号 签字 日期

0XJ 461 203 共 31 页 第 8 页 图3 启动时间过长保护原理图 4.4过流反时限保护 装置设有过流反时限保护。过流反时限保护动作于跳闸。过流反时限电流整定值在电动机启动过程中自动升为2倍，启动结束后，定值恢复为原整定电流值。装置所采用的反时限公式符合GB/T14598.7-1995第3部分定义三种反时限特征曲线，整定时须明确使用何种曲线，其公式为： t?K*tp ?I????1?Iset??t——动作时间，K和α的定义见表2； I——故障电流，Iset——动作电流整定值； tp——时间常数 整定范围：0.05s～1.6s，步长0.01s。 GB/T14598.7-1995第3部分定义的三种反时限，如表2所示；反时限特性曲线如图4所示： 表2 曲线族 K α 标准反时限1--标准反时限 0.14 0.02 2--正常反时限 13.5 1 正常反时限3--极端反时限 80 2 极端反时限100100100t(s)t(s)10t(s)10101 旧底图总号 底图总号 签字 日期 110I/Iset1001110I/Iset1001110I/Iset100 图 4 反时限特性曲线图 注：曲线1适用于各故障点的故障电流幅值的变化很大的系统上（即与线路阻抗相比电源阻抗值要小得多）；曲线2适用于各故障点的故障电流幅值的变化相当大的系统上（即电源阻

0XJ 461 203 共 31 页 第 9 页 抗远远小于线路阻抗）；曲线3能更好的与配电系统或工业供电系统上的熔断器配合，适用于电动机的保护。 4.5后加速保护 装置设有后加速保护。后加速保护是在手动合闸（遥控合闸）或三相一次重合闸于故障线路上时，加速保护跳闸。有手动合闸（遥控合闸）或重合闸动作时启动，在3秒内有效。后加速保护原理如图5所示。 图5 后加速保护原理框图 4.6过热保护 装置设有过热保护。过热保护主要为了防止电动机过热，考虑了电动机正序电流和负序电流产生的综合热效应、热积累过程和散热过程，引入了等值发热电流Ieq，其表达式为： 22Ieq?K1?I12?K2?I2 式中：K1 = 0.5（启动过程中）；K1 = 1.0（启动结束后）； K2 = 3～10，负序发热系数，一般可取为6； I1—正序电流分量；I2—负序电流分量。 过热保护方程为： t??12Ieq 其中：Ie ---------电动机额定电流定值 Ieq——等值发热电流 旧底图总号 底图总号 签字 日期 Ie2?1.052τ1——发热时间常数 电动机的散热：散热时间常数 t—— 动作时间 ?2?Ksr??1，Ksr为散热系数，整定范围1～4.5，视电动机的工作环境而定。本保护用衰减指数过程模拟电动机的散热过程，散热时间 t=Ksrτ1Inτ1,式中Ksr为散热系数，τ1为发热时间常数，单位为秒。 过热保护跳闸后，不能立即再次启动，等散热结束后方可再次启动。

0XJ 461 203 共 31 页 第 10 页 装置设有过热预告警功能：当热积累值达到热跳闸值的80%时发过热告警信号，低于75%时告警返回。 4.7负序电流保护 装置设有负序电流保护。负序电流保护动作于跳闸。保护原理如图6所示。 图6 负序电流保护原理图 4.8 零序电流保护 装置设有零序电流保护，可选择作用于跳闸或告警。零序电流保护原理如图7所示。 图7 零序电流保护原理图 4.9 三相一次重合闸 装置设有三相一次重合闸功能，由压板投退。重合闸在开关位于合位时充电，充电时间为20s，当开关由合位变为跳位时启动。重合闸启动后10秒内若一直跳位有流，则重合闸放电；若10秒内任意时刻开始跳位无流，则按整定延时重合出口。三相一次重合闸原理框图如图8所示。重合闸充电过程中液晶的左下角显示“，”

0XJ 461 203 共 31 页 第 31 页 +KM-KM远方/就地切换手动跳闸手动合闸注：本图所示为断路器本身不带防跳功能时，控制回路接线示意 图。QK为切换开关，KK为控制开关，LP为连接片。+KM-KM远方/就地切换手动跳闸手动合闸 旧底图总号 底图总号 签字 日期 注：本图所示为断路器本身带有防跳功能时，控制回路接线示意 图。QK为切换开关，KK为控制开关，LP为连接片。WWHHB-51,52WHB-51,52 附图5 WHB-51、52控制回路接线示意图

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