过电流和接地故障组合继电器.

SPAJ 142 C型
过电流和接地故障组合继电器用户手册和技术说明
ABB Network Partner
1MRS 750873-MUM EN
1997 10 14 发行
A版(替换34 SPAJ 18 EN1)
检查：PH
批准：PH
资料中的数据如有改变，恕不通知。

目录
性能------------------------------------------------------------------------------------- 3 用途------------------------------------------------------------------------------------- 3 操作说明-------------------------------------------------------------------------------- 3 连接图----------------------------------------------------------------------------------- 5 连接------------------------------------------------------------------------------------- 6 模块之间的控制信号----------------------------------------------------------------- 8 所用信号的缩写----------------------------------------------------------------------- 9 操作指示器----------------------------------------------------------------------------- 10 电源和输出继电器模块-------------------------------------------------------------- 12 技术数据-------------------------------------------------------------------------------- 13 维护和维修----------------------------------------------------------------------------- 17 备件------------------------------------------------------------------------------------- 18 外形尺寸和安装说明----------------------------------------------------------------- 18 订购须知-------------------------------------------------------------------------------- 19
SPAJ 142 C型继电器手册包含下列各分手册：
对继电器的一般说明1MRS 750873-MUM EN
D-型继电器模块的一般性能1MRS 750066-MUM EN
SPCJ 4D29型过电流和接地故障模块1MRS 750119-MUM EN
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性能
三相低设置的过流装置带有有限时间或反时间(IDMT)的性能。

三相高设置的过流装置带有瞬时或有限时间的功能。

低设置的无方向性的接地保护带有有限时间或反时间(IDMT)的性能。

高设置的无方向性的接地保护带有瞬时或有限时间的功能。

内装的断路器故障保护图。

全可选的输出继电器配置。

在串行口的扩展数据通信特性。

出色的设计便于按各种用途灵活选择合适的操作图。

设置值、电流测量值、存储的故障值等的数字显示。

对内部故障的自动诊断的持续自我监测。

用途
SPAJ 142 C过流和接地故障组合继电器准备用于直接接地、阻性接地或抗性接地的电源系统中选用短路和接地故障保护的放射形配电线路。

这一综合性的保护继电器由一台过流装置和一台接地故障装置组成，具有高度灵活的短路和信号性能。

这一馈电线路保护可用于需要单相、二相或3相过流保护和性的接地保护的场合。

这一过流和接地故障组合继电器还备有断路器故障保护。

操作说明
SPAJ 142 C过流和接地故障组合继电器是一台二级继电器设备，它接在要加以保护的电流互感器的配电线路中。

3相过流装置和无方向性的接地故障装置不断测量要进行保护的配电线路中的相电流和中线电流。

在有故障的情况下，它们通过选用的保护方案启动外部自动重新闭合功能或断开断路器。

当某一相的电流超过低设置过流装置的起始值时，则此设备启动同时启动相应的定时电路。

如何经过所设置的操作时间之后，将发出一个断路器断开的命令。

相应地，在超过起始值时，过流装置的高设置级启动，启动其定时线路，并在经过所设置的时间之后，执行断路命令。

无方向性的接地故障装置的低设置级按同样方式操作。

根据保护方案，它
3
要么发出信号执行断路命令，或启动外部自动重新闭合继电器的功能。

过流装置的低设置级和接地故障保护装置的低设置级可以给出有限的时间特性或反向有限最少时间(IDMT)特性。

如果选用IDMT特性则将由继电器提供6 类曲线。

其中4类和BS142和IEC255是一致的，称为逆、甚逆、最逆和长时间逆。

另2类曲线称为R1曲线和RXIDC曲线。

通过对断路继电器矩阵的合适编程，作为触头功能接收到过流和无方向性接地故障模块的启动信号。

这一触头信息用来断开运行于上游的保护继电器。

这一继电器有一个外逻辑控制输入，它由辅助电压水平的控制信号来作动。

控制输入对继电器的作用由在测量模块内的编程开关来确定。

此控制输入可用于断开1个或几个保护级，或以手动重新设置的方式或以远程控制的方式选用一组新的继电器设置来重新设置一锁定的输出。

p.3 图
图 1 SPAJ 142 C型过流和接地故障继电器的保护功能
连接图
4
p.4 图
图 2 SPAJ 142 C型过流和接地故障组合继电器和
所有继电器矩阵开关组的连接图
图中符号说明：
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U AU X辅助电压
ABCDEF 输出继电器
IRF 自行监测
SGR 配置断开和信号的开关组
SGB 配置阻断和控制信号的开关组
TRIP 断开输出继电器
SIGNAL1 过流断开的信号
SIGNAL2 接地故障断开的信号
START1 用开关组SGR3选用时的启动或辅助断开信号
START2 过流低设置级1的启动
U1 3相过流和无方向接地故障模块SPCJ4D29
U3 输入模块SPTE 4E2
U2 电源和输出继电器模块SPTU 240 R1或SPTU 48 R1
T1…T8 启动和断路指示器
串行通信接口
SERIAL
PORT
SPA-ZC_ 总线连接模块
R X/T X总线连接模块的接收器总线接线端子(R x)和传输总线接线端子(T x)
连接
当次级电流的额定电流为In=5A时，过流保护的3相电流连至接线端子1-2、4-5和7-8。

当使用电流互感器的额定电流为1A时，则用接线端子1-3、4-6和7-9。

过流保护也可应用于单相或两相的场合，这时不用的接头留着不接。

在单相的场合下，通过串联的两个电流输入来连接相电流可增加继电器的运行速度，特别是在瞬时操作情况下。

当额定电流为1A时，接地故障保护的中线电流和接线端子25-27相连接，当额定电流为0.2A时，则与端子25-28相连接。

控制输入有3种不同的用法，即用作测量模块的外部截断信号、用来为断开
6
p.5 图
图 3 SPAJ 142 C型继电器的后视图
开继电器解锁时，或用作设置值的远程控制。

这一功能通过在测量继电器模块菜单内的开关组SGB中的开关1…8来进行选择。

继电器的辅助电源电压节至接线端子61-62。

在直流辅助电源电压时，直接引线和接线端子61相连接。

加在端子上的电压值由电源的和插在保护器内的输出继电器模块的类型来确定。

有关进一步的详细情况，参看电源模块的说明。

继电器的辅助电源电压的范围已在前面板时标明。

输出继电器A提供CB的断开命令，使CB在过流或无方向性的截断故障模块的低设置的或高设置级的运行时间一旦结束时就运行。

执行断开的各级由开关组SGR1的开关2、4、6和8来确定。

在从工厂发运时，选择所有的级进行断开。

对过流和截断故障的断开，可通过开关SGB6和7来选择输出继电器A的锁定功能。

来自测量模块的断开报警信号是通过输出继电器B和C获得的。

要送往输出继电器B和C的信号是用测量模块的开关组SGR2的开关1…8来进行选择
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的。

配置输出继电器B和C控制信号的开关列阵是相同的。

通常给出的输出继电器B和C的配置是使低设置的和高设置的过流报警信号从继电器C获得；而相应的截断故障断开信号是从输出继电器B获得的。

这也是设备发运时的故障设置。

来自继电器各保护级的启动信号是通过输出继电器D收到的。

要送往输出继电器D的信号是用测量模块主菜单的开关组SGR1的开关1、3、5和7来进行选择的。

过流装置的低设置的和高设置的启动信号是通过开关1和3来选择的，而无方向的接地装置的相应信号是从开关5和7 传送的。

像主断开继电器A一样，输出继电器E，端子74-75，是一个可控制一台断路器的大型输出继电器。

继电器E主要为启动自动重新闭合带来启动或延时信号，主要用于发信号或计数，或辅助断开。

在使用CBFP功能时，输出继电器E还用作断路器故障保护的断开输出。

在上述情况下，断开信号可用来控制上一个断路器，或控制电源断路器上的一个次级断开线圈，以给断路器的操作一个较高的余量。

输出继电器F，接线端子70-71-72，用作继电器自身监测系统的输出继电器。

此继电器按闭合线路原理运行，因而在正常运行状态下，触头间隙70-72是闭合的。

如果自身监测系统检测出一个故障，或在辅助电源内存在一个故障，则输出继电器脱开，用闭合常开触头71－72来提供一个报警信号。

继电器是通过一个位于继电器后面板上的9极的D型超小型连接器来和数据传输总线接口的。

通过总线连接模块SPA-ZC17或SPA-ZC21，过流和接地故障继电器可与光纤总线链接。

光纤电缆的接线端子和总线接线模块的计时器接线端子R X和T X连接。

光纤电缆从一个保护链接至另一个保护，并链接至分站级，例如SRIO 1000M型，的通信。

模块之间的控制信号
下图示意地说明如何对启动、断开、控制和接地信号进行编程，以获得缩写的保护功能。

8
p. 7 图
图 4 SPAJ 142 C型过流和接地故障继电器各模块直接的控制信号
截断和启动信号的功能是由开关组SGF、SGB和SGR的各个开关来选用的。

开关组的校验和可在测量继电器模块的设置菜单中找到。

不同开关的功能在SPCJ 4D29测量模块用户手册中给出说明。

所用信号的缩写
I L1I L2 I L3要测量的相电缆
I0中线电流
BS 截断或控制信号
SS1 启动信号1
SS2 启动信号2
SS3 启动信号3
TS1 断开信号1
TS2 断开信号2
BS 截断信号
AR1…3 自动重新闭合信号(在SPAJ 142C中不使
用)
IRF 内部继电器故障信号
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SGF 功能开关组
SGB 截断开关组
SGR 继电器配置开关组
IRF 内部继电器故障
R X/T X接收器/发送器通道
操作指示器
A)在任一保护级运行时，操作指示器
TRIP接通。

在保护级复位时红色指
示器仍发亮。

B)如果任一保护级I>、I>>、I0>或I0>>
调用断开时显示发暗，则用黄色LED
指示故障的相或中线。

例如，TRIP
指示灯变红，且指示器I L1和I L2同
时发亮，则相L1和L2发生过流。

C)除了在数据显示处的代码之外，在
最左侧的红色数字或显示作为可见
的功能指示器。

功能指示器是通过
红色数字单独发亮的这样事实来认
识的。

下表操作指示器表是对所有
功能代码的说明。

指示说明
1 I>START = 过流装置的低设置级I>启动
2 I>TRIP = 过流装置的低设置级I>断开
3 I>START = 过流装置的高设置级I>启动
4 I>TRIP = 过流装置的高设置级I>断开
5 I>START = 接地故障装置的低设置级I0>启动
6 I>TRIP = 接地故障装置的低设置级I0>断开
7 I>START = 接地故障装置的高设置级I0>>启动
8 I>TRIP = 接地故障装置的高设置级I0>>断开
9 CBFP = 断路器故障保护运行
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D)当保护级返回至正常时，TRIP指示维持不变。

按下RESET、STEP按钮，
指示器复位。

其次，如果微型开关SGB/8位于位置1上，将控制电压接至输入，可通过外部控制输入10-11使指示器复位。

保护继电器的基本功能并不取决于操作指示器的状态，即复位或非复位。

继电器始终是运行的。

如果某一保护级启动，但并没有发生断开，这时因为其能量在延时电路暂停并未到达启动的水平，启动指示器通常自动关断。

但是通过开关SGF2/1 (4)
可使启动指示器维持不变，这就是说按下RESET、STEP按钮，可使指示器复位。

通过下列编程可获得维持不变的指示：
开关SGF2/1=1
在I>维持值时，启动指示。

开关SGF2/2=1
在I>>维持值时，启动指示。

开关SGF2/3=1
在I0>维持值时，启动指示。

开关SGF2/4=1
在I0>>维持值时，启动指示。

在从工厂发运时，开关SGF2/1…4预置数字为0。

E)就在内部自身监测系统检测一永久性继电器故障之后，红色指示器IRF接通，自身监测系统的输出继电器运行。

其次，在故障最严重的情况下，在显示上将出现一自动诊断故障代码。

此故障代码由一个红色的数字1和指示故障类型的绿色数字组成。

当故障存在时，此故障代码不能复位。

当故障代码在显示上出现时，应将这一代码数字记录在一张纸上，以便在进行大修时交给接受维修的工厂。

电源和输出继电器模块
为操作继电器需要有一个固定的辅助电压电源。

电源模块形成一个测量继
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电器模块和辅助继电器所需要的电压。

此可抽出的电源和输出继电器模块位于系统前面板值后，它是通过十字槽螺钉来固定的。

电源和输出继电器模块包括电源装置、所有的输出继电器和输出继电器的控制电路以及外部控制输入的电子电路。

在拆除系统前面板之后，可将电源和输出继电器模块抽出。

电源模块的原边用一熔断丝F1来保护，它位于模块的PCB上。

熔断丝的规格为1A(慢熔型）。

电源装置为一个连接好的变压器，即逆向式dc/dc变换器，其原边和次边在电气上是绝缘的。

它在此边形成测量继电器模块所需的电压＋24V、±12V和＋8V。

当由继电器模块的稳定器构成测量继电器模块所需的＋5V逻辑电压时，在电源模块上稳定的输出电压为±12V和＋24V。

p. 9 图
图 5 电源模块的电压值
当电源模块运行时，在系统前面板上的绿色LED指示器U M AX发亮。

作用于电子设备上的电压监测部分位于测量模块上。

如果次级电压偏离其额定值超过25％时，将出现自身监测报警。

当电源模块从继电器盒内抽出时，或在去继电器的辅助电源中断时，仍能接收报警。

可提供两种电源和输出继电器模块。

这两种的次边和继电器的结构是完全一样的，只是输入电压的范围不同。

原边和次边以及保护性接地直接的绝缘电压为2kV, 50Hz, 1分钟。

额定功率Pn为5W。

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电源模块的电压范围：
- SPTU 240 R1 U M A X＝80…265 Vdc/ac
- SPTU 48 R1 U M A X＝18…80 Vdc(在申请时提供)
SPTU 240 R1模块可用于直流和交电压两种情况。

SPTU 48 R1模块只能用于直流电压情况。

继电器的系统前面板上指示继电器组件电源模块的辅助电压范围。

技术数据
激励输入
额定电流In
过流装置1A 5A
接地保护装置0.2A 1A
耐热能力
-持续的 1.5A 4A 20A
- 1秒钟50A 100A 500A
动态电流承受，半波值100A 250A 1250A
输入阻抗<750mΩ<100mΩ<20mΩ
额定频率fn 50Hz
额定频率(提出申请时) 60Hz
输出触头额定值
断开触头,
接线端子, 65-66, 74-75
-额定电压, 250 Vdc/ac
-连续载流, 5A
-接通并载流0.5秒, 30A
-接通并载流3秒, 15A
1A/0.25A/0.15A
-直流断开容量，在控制电路数据
常数L/R<40ms 48/110/220 V下
触头材料, AgCdO2
信号触头
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接线端子70-71-72,68-69,77-78,80-81 -额定电压250 Vdc/ac
-额定电流5A
-接通并载流0.5秒10A
-接通并载流3秒8A
-直流断开容量在控制电路数据
常数L/R<40ms 48/110/220 V下
1A/0.25A/0.125A
触头材料AgCdO2
外部控制输入
截断远程复位或远程设置输入10-11
外部控制电压值18…265 Vdc或80…265 Vac 输入电路的典型控制电流2…20mA
电源和输出继电器模块
电源和继电器模块SPTU 240 R1型80…265 Vdc/ac
电源和继电器模块SPTU 48 R1型18…80 Vdc(在申请时提供) 在静态/运行状态下的功率消耗4W/6W
SPDJ 4D29的过流装置,
低设置过流级I>
设置范围0.5…5.0×In
选择的操作方式
-有限时间操作0.05…300秒
-操作时间t>
-按IEC255-4和BS 142的逆有限最小时间(IDMT)操作方式最逆
甚逆
一般逆
长时间逆
-特殊类型的逆性能RI-型逆
RXIDG-型逆-时间乘数k 0.05…1.0
高设置过流级I>>
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设置范围0.5…40×In和∝
操作时间t>> 0.04…300秒
注!
如果设置值高于2.5×In，则必须注明最大连续载流(4×In)和IDMT曲线在高电流水平处变平。

注!
任何逆时间性能的高电流端在启动时由高设置级来确定，禁止低设置级操作。

因此对任何高于I>>的电流，断开时间等于设置t>>。

为获得一断开信号，级I>>还必须链接至一断开输出继电器。

SPDJ 4D29的接地故障装置,
低设置过流级I0>
设置范围0.1…0.8×In
选择的操作方式
-有限时间操作
-操作时间t0> 0.05…300秒
-按IEC255-4和BS 142的逆有限最小时间(IDMT)操作方式最逆
甚逆
一般逆
长时间逆
-特殊类型的逆性能RI-型逆
RXIDG-型逆
-时间乘数k00.05…1.0
注!
任何逆时间性能的高电流端在启动时由高设置级来确定，禁止低设置级操作。

因此对任何高于I0>>的电流，断开时间等于设置t0>>。

为获得一断开信号，级I0>>还必须链接至一断开输出继电器。

高设置过流级I0>>
设置范围0.1…10.0×In和∝
操作时间t0>> 0.05…300秒
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数据传输
传输方式光纤串行总线
数据代码ASCII
可选的数据传输率4800或9600波特光纤总线连接模块带一体电源的
-对塑料芯的电缆SPA-ZC 21 BB
-对玻璃纤维的电缆SPA-ZC 21 MM
光纤总线连接模块由主继电器供
电的
-对塑料芯的电缆SPA-ZC 21 BB
-对玻璃纤维的电缆SPA-ZC 21 MM
测试电压*)
绝缘强度测试电压(IEC255-5) 2kV, 50Hz, 1分钟脉冲测试电压(IEC255-5) 5kV, 1.2/50μs, 0.5J 绝缘阻抗(IEC255-5) >100MΩ, 500Vdc 干扰测试*)
高频(1MHz)干扰测试
(IEC255-22-1)
-共用方式 2.5kV
-差异方式 1.0kV
静电放电测试(IEC255-22-1和
IEC801-2)III级
-空气放电8kV
-触头放电6kV
快速(5/50 ns)瞬变
- IEC255-22-4 III级
- IEC801-4 IV级：
电源输入4kV
其他输入2kV
环境状态
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特定环境运行稳定范围-10…+55︒C
长期阻尼耐热按IEC 68-2-3 <95%,在40︒C56日的情况下
装运和存储温度范围-40…+70︒C
继电器壳体封装保护级
按IEC529 面板安装IP54
继电器组平齐安装 3.5kg
*)上述测试不适合于仅用于总线连接模块的串行接口。

维护和维修
当保护性继电器在“技术数据”一节中所定的环境下运行时，继电器实际上是无需维护的。

继电器模块内不含有在正常运行情况下承受异常物理或电气损坏的零件或部件。

如果继电器运行现场的环境条件不同于所规定的，如温度、湿度，或在继电器周围大气含有化学活性的气体或尘土，则应对继电器进行目视检查，或将继电器模块从壳体内抽出并进行补充测试。

在进行目视检查时，应注意下列事项：
-在继电器模块、触头和壳体上有机械性损坏的迹象。

-在继电器壳体或盖内有灰尘积累，应小心地用空气吹除。

-在接线端子上、壳体或继电器内部有锈点或锈蚀迹象。

在提出申请时，可对印刷线路板材料对抗异常环境的强度进行特殊的处理。

如果继电器在运行时出现故障，或其运行值明显不同于继电器的规格要求，则应对继电器进行适当的大修。

有关对继电器采取的次要措施，例如更换辅助继电器模块，可由用户工厂的仪表工人进行。

所有主要的措施，包括对电子元件的大修，必须由生产工厂来进行。

有关继电器的检查、大修和重新校正的进一步信息，请与生产工厂或最近的代理商进行联系。

注！
静态保护性继电器是测量仪器，应小心搬运，要防止潮湿和受到机械应力，特别是在搬运过程中。

备件
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3相过流和接地故障模块SPCJ 4D29
电源和输出继电器模块
U M AX = 80…265 Vdc/ac SPTU 240 R1
U M AX = 18…80 Vdc SPTU 48 R1
输入模块SPTE 4E2
总线连接模块SPA-ZC17_或SPA-ZC21_
外形尺寸和安装说明
继电器一般是安装在平齐固定的壳体内。

在采用40mm、80mm或120mm 的框架时，还可以布置为半平齐的固定，在同样的外形尺寸下这样做可减少继电器在面板后的深度。

所用框架的型号对40mm的为SPA-ZX111，对80mm的为SPA-ZX112，对120mm的为SPA-ZX113。

还提供表面固定的壳体SPA-ZX110。

继电器壳体用型材铝制成，外涂米色漆。

当继电器为面板固定时，在壳体的铝合金框上的橡胶垫片在继电器壳体和面板表面之间提供封装的防护度至IP54。

继电器壳体用铰接衬垫的透明的UV-稳定的聚碳酸酯的盖，并用可密封的紧固螺钉拧紧。

该的封装防护级也是IP54。

在继电器壳体的后盖上有一个接线条和2个多头的连接器，为进行所有的输入和输出的连接提供方便。

在每个大型的接线端子，如测量输入、电源或断开输出端子上，可连接1～2根2.5mm2的接线。

无需用接线片。

在6个头的可拆卸的连接器上提供各信号输出，串行总线连接采用一个9针的D型连接器。

p.14 图
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订购须知
在订货时请说明：
1.型号例如：SPAJ 142C
2.额定频率Fn = 50 Hz
3.辅助电源U M AX = 110 Vdc
4.订货号RS611 008-AA
5.附件
-总线连接模块SPA-ZC 21 BB
-光纤电缆SPA-ZF AA5, 2件
-光纤电缆SPA-ZF AA20, 5件
SPAJ 141 C 的订货号
订货号的最后两个字符说明额定频率f n和继电器辅助电压U M AX的范围如
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下：
AA：f n = 50 Hz和U M A X = 80…265 Vdc/ac
CA：f n = 50 Hz和U M A X = 18…80 Vdc
DA：f n = 60 Hz和U M A X = 80…265 Vdc/ac FA：f n = 60 Hz和U M AX = 18…80 Vdc
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