CN106531569A - 一种分合闸线圈防烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分合闸线圈防烧装置,包括内部电源、定时器、故障判别及保护控制芯片、LED警报灯、故障提示器、两个开关管和两个金属接线头,所述两个开关管分别为第一开关管和第二开光管,所述内部电源的一端、第一开关管、故障判别及保护控制芯片、第二开关管和内部电源的另一端依次相连;所述第一开关管和第二开关管相连;所述内部电源分别与所述两个金属接线头相连;所述故障判别及保护控制芯片分别与所述两个金属接线头相连。本发明的分合闸线圈防烧装置,可用于所有35kV、10kV弹簧机构断路器分合闸线圈回路中,接线简单、安装方便,能够高效、简洁的实现按要求切断分合闸线圈的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种分合闸线圈防烧装置。
背景技术
微机继电保护技术在变电站广泛应用后,提高了保护的可靠性、选择性,同时使变电站无人值班得以实现。但凡是综合自动化站,无论是35KV还是10KV断路器分、合闸控制回路,都带有分、合闸保持电路。而断路器经常出现一些问题,诸如:辅助开关不切换,传动机构拒动等,使分、合闸线圈在断路器分、合闸过程中会长时间通电而烧毁。因此很有必要对断路器分、合闸线圈烧毁问题,提出防范措施和技术改进,彻底避免分、合闸线圈烧毁故障的发生,保证供电可靠性、稳定性。
我公司所辖35kV、10kV断路器,都是采用的电动式或弹簧储能式分、合闸操动机构。这种机构在操作过程中经常出现由于电流过大、分合闸时间过长等原因,致使断路器分、合闸线圈或分、合闸电磁铁烧毁,不仅影响变电站供电连续性,而且还使变电站设备不能安全、稳定、可靠运行,导致故障频发,严重影响电力系统的可靠运行。
首先分析分合闸线圈烧毁的原因:
分合闸线圈里面是一砸一砸的金属导线,电阻不会特别大,根据P=U×U/R得,热功率非常大,不能长时间通电。
断路器分闸线圈烧毁的主要原因有:
(1)分闸电磁铁机械故障:主要是由于线圈松动或由于铁芯的活动行程过短,当接通分闸回路的内部电源时,铁芯顶不开脱扣机构而使线圈长时间通电烧毁;
(2)连杆机构问题:顶点调整不当,使机构不能及时脱扣,导致线圈过载;
(3)辅助开关分闸状态行程调整不当:而辅助开关分合位置的初始状态未调整准确,将导致辅助开关不能正常切换分合闸回路;
(4)分闸控制回路辅助开关接点使用不当:该延时接点在分闸过程中,由于辅助开关动静触头绝缘间隙较小,经常出现拉弧现象,频繁拉弧,久而久之使辅助开关的触头烧毁,继而引起分闸线圈烧毁;
(5)分闸回路电阻偏大:分闸线圈回路绝缘降低,或者线路过细造成电阻偏大,使得分闸回路电压有衰减,导致控制电压达不到线圈分闸电压的动作值,分闸线圈长期带电,线圈烧毁。
断路器合闸线圈烧毁的主要原因:
(1)断路器机构故障:死点调得偏高,导致断路器拒合闸,使合闸铁芯过载,引起线圈烧坏;
(2)辅助开关位置不当:辅助接点打不开或拉弧,合闸接触器通过重合闸回路自保持,合闸线圈长时间带电而被烧毁;
(3)合闸内部电源容量下降,或者合闸回路电阻偏大,使合闸瞬间合闸线圈两端电压低于的额定值的80%。
根据分合闸线圈烧毁的原因,提出思路,可否通过一个类似于延时继电器的设备来控制线圈回路,从根本上解决线圈被烧毁的可能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷,提供一种分合闸线圈防烧装置,可用于所有35kV、10kV弹簧机构断路器分合闸线圈回路中,接线简单、安装方便,能够高效、简洁的实现按要求切断分合闸线圈的功能。
实现上述目的的技术方案是:一种分合闸线圈防烧装置,包括内部电源、定时器、故障判别及保护控制芯片、LED警报灯、故障提示器、两个开关管和两个金属接线头,所述两个开关管分别为第一开关管和第二开光管,其中:
所述内部电源的一端、第一开关管、故障判别及保护控制芯片、第二开关管和内部电源的另一端依次相连;
所述第一开关管和第二开关管相连;
所述内部电源分别与所述两个金属接线头相连;
所述故障判别及保护控制芯片分别与所述两个金属接线头相连;
所述定时器与所述故障判别及保护控制芯片相连;
所述内部电源与所述故障判别及保护控制芯片相连;
所述LED警报灯与所述故障判别及保护控制芯片相连;
所述故障提示器与所述故障判别及保护控制芯片相连。
上述的一种分合闸线圈防烧装置,其中,所述分合闸线圈防烧装置还包括绝缘盒,所述内部电源、定时器、故障判别及保护控制芯片和两个开关管分别设置在所述绝缘盒内,所述LED警报灯、故障提示器和两个金属接线头分别位于所述绝缘盒的外部。
上述的一种分合闸线圈防烧装置,其中,
所述内部电源用于为所述分合闸线圈防烧装置供电;
所述定时器用于延时关闭所述两个开关管;
所述两个开关管用于控制关闭分合闸线圈;
所述故障判别及保护控制芯片用于保护所述分合闸线圈防烧装置,避免所述分合闸线圈防烧装置受线路冲击,并用于发送报警信号给所述LED警报灯,发送故障提示信号给所述故障提示器。
上述的一种分合闸线圈防烧装置,其中,所述内部电源采用电容器。
上述的一种分合闸线圈防烧装置,其中,所述开关管采用MOS管或可控硅。
上述的一种分合闸线圈防烧装置,其中,所述定时器的整定时间为100mS。
上述的一种分合闸线圈防烧装置,其中,所述分合闸线圈防烧装置串联在分合闸线圈回路中。
上述的一种分合闸线圈防烧装置,其中,分合闸线圈的通电时间为50mS时,所述分合闸线圈防烧装置不动作;分合闸线圈通电时间超过100mS,所述分合闸线圈防烧装置自动断电。
本发明的分合闸线圈防烧装置,可用于所有35kV、10kV弹簧机构断路器分合闸线圈回路中,接线简单、安装方便,能够高效、简洁的实现按要求切断分合闸线圈的功能。
附图说明
图1为本发明的分合闸线圈防烧装置的结构框图;
图2为本发明的分合闸线圈防烧装置的使用状态图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明:
所述内部电源用于为所述分合闸线圈防烧装置供电;
所述定时器用于延时关闭所述两个开关管;
所述两个开关管用于控制关闭分合闸线圈;
所述故障判别及保护控制芯片用于保护所述分合闸线圈防烧装置,避免所述分合闸线圈防烧装置受线路冲击,
请参阅图1,本发明的最佳实施例,一种分合闸线圈防烧装置10,包括绝缘盒、内部电源1、定时器2、故障判别及保护控制芯片3、LED警报灯4、故障提示器7、两个开关管和两个金属接线头61、62,两个开关管分别为第一开关管51和第二开光管52。
内部电源1的一端、第一开关管51、故障判别及保护控制芯片3、第二开关管52和内部电源1的另一端依次相连;第一开关管51和第二开关管52相连;内部电源1分别与两个金属接线头61、62相连;故障判别及保护控制芯片3分别与两个金属接线头61、62相连;定时器2与故障判别及保护控制芯片3相连;内部电源1与故障判别及保护控制芯片3相连;LED警报灯4与故障判别及保护控制芯片3相连;故障提示器7与故障判别及保护控制芯片3相连。
内部电源1、定时器2、故障判别及保护控制芯片3和两个开关管51、52分别设置在绝缘盒内,LED警报灯4、故障提示器7和两个金属接线头61、62分别位于绝缘盒的外部。
内部电源1采用电容器。开关管51、52采用MOS管或可控硅。定时器2的整定时间为100mS。
请参阅图2,本发明的分合闸线圈防烧装置10串联在分合闸线圈回路中。
内部电源1用于为分合闸线圈防烧装置供电;定时器2用于延时关闭两个开关管51、52;两个开关管51、52用于控制关闭分合闸线圈;故障判别及保护控制芯片3用于保护分合闸线圈防烧装置,避免分合闸线圈防烧装置受分合闸线圈回路的冲击,并用于发送报警信号给LED警报灯4,发送故障提示信号给故障提示器7。
本发明的分合闸线圈防烧装置的功能分解一下,即为:
(1)启动装置,即内部电源。无电流不启动,装置电阻视为很大。当加入正常电压后,装置电阻变为零,分合闸线圈导通电流。
(2)计时装置,即定时器。电流导通后,定时装置开始计时。整定时间为100mS。此整定时间大于线圈正常工作通电时间50~60mS,小于线圈通电极限时间。
(3)分合闸线圈防烧装置根据逻辑关系判定是否动作。分合闸线圈正常通电时间在50mS左右,该分合闸线圈防烧装置可靠不动作。当产生拒动时,线圈通电时间一旦超过100mS,分合闸线圈防烧装置自动断电,电阻变为无限大。
(4)LED报警显示装置,即LED警报灯和故障提示器。
本发明的分合闸线圈防烧装置,有两个创新点:
(1)串联接入的内部电源选取问题
为了实现接线简单、安装方便,本设计采用了串联接入方法。但是选择串入接入方式,会出现内部电源问题。因为当串联运行的时候,若装置本身电阻为0,那么装置两边电势差即为0,无法提供工作电压;而另一方面,装置本身若要实现既定功能,必定需要耗电。但此装置电能需求量很小,所以采用通电瞬间充电的设计。即通电瞬间,电容器充满电,可以为接下来的逻辑、动作提供内部电源。
(2)与继电保护装置配合问题
如果不采用任何措施,故障时直接切断线圈电路或其控制回路,继电保护装置的跳位监控保护会启动。具体表现为,微机保护的“合位”“分位”灯都不亮,保护报警,且停止所有功能。因为保持各线路联通,信息通道畅通,是微机保护的最底层要求;本发明的分合闸线圈防烧装置为此专门设计了一个机制,当分合闸线圈故障发生,本发明的分合闸线圈防烧装置动作的时候,装置本身会同时产生一个模拟小电流,骗过微机保护的跳位监控保护,使本装置,能够很好的与继电保护配合。
本发明的分合闸线圈防烧装置的内部电源选为电容器。当电流导通,开始充电,产生电动势为计时器即时间控制电子回路提供内部电源。
本发明的分合闸线圈防烧装置,控制线路开断与否,是通过分合闸线圈防烧装置本身的电阻来实现。线圈回路通电时,装置电阻约为0。当线路故障,装置动作电阻变为很大值,可以视为断开。本身采用无触点控制,没有烧蚀,保证了使用寿命。
本发明的分合闸线圈防烧装置,功能专一、结构简单,集成在了一个很小的绝缘盒里,只露有LED警报灯、故障提示器跟两个金属接线头。由于全身由绝缘材料包裹,接线头突出,所以无论是安全性,还是安装便利性表现都很优秀。
本发明的分合闸线圈防烧装置,能够方便、容易的接入现有设备,且与断路器本身以及微机保护装置配合良好。
本发明的分合闸线圈防烧装置可用于所有35KV、10KV弹簧机构断路器分合闸线圈回路中。其安装时的注意事项:
a.本保护器必须与负载线圈串联使用,严禁直接接入内部电源;
b.被保护线圈电阻要大于50欧姆;
c.输入交流或直流电压最大不超过270V。
本发明的分合闸线圈防烧装置已经展开了试用工作。在电网运行方式改变时,此装置能够在分、合闸操作过程中对分、合闸线圈起到保护作用。开关在检修试验中,不管是保护动作还是自动装置动作,分、合闸线圈防烧装置都能够起到可靠地保护作用,保证了设备的安全稳定运行,减少了对设备的检修维护率,缩小了停电面积和事故范围,效果显著。
综上所述,本发明的分合闸线圈防烧装置,由于可以串联在分、合闸回路任意位置,所以安装非常简单。装置又全身被绝缘材料环绕,增加了它的安全性。而在绝缘材料“装甲”中,留了两个接线头,方便设备接入。它以不到断路器百分之一的成本,极大的提高了断路器的可靠性。其经济效益无庸赘述。
经过样品在本单位一段时间的试用,采用此分合闸线圈防烧装置保护的断路器分、合闸烧毁率变为了零。再加上其简单的原理,安全的材质,方便的安装,必定可以推行到国网甚至所有电力企业所有35kV及10kV的断路器中去。
本发明的分合闸线圈防烧装置,稍加更改便可以用于所有需要时间触发来导通、断开的场合,发展前景可观。
本发明的分合闸线圈防烧装置,也有些许需要改进的部分。未来将朝着更小型化、模块化努力,并且可实现时间的可调性,LED灯传递内容的丰富性。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (8)
1.一种分合闸线圈防烧装置,其特征在于,包括内部电源、定时器、故障判别及保护控制芯片、LED警报灯、故障提示器、两个开关管和两个金属接线头,所述两个开关管分别为第一开关管和第二开光管,其中:
所述内部电源的一端、第一开关管、故障判别及保护控制芯片、第二开关管和内部电源的另一端依次相连;
所述第一开关管和第二开关管相连;
所述内部电源分别与所述两个金属接线头相连;
所述故障判别及保护控制芯片分别与所述两个金属接线头相连;
所述定时器与所述故障判别及保护控制芯片相连;
所述内部电源与所述故障判别及保护控制芯片相连;
所述LED警报灯与所述故障判别及保护控制芯片相连;
所述故障提示器与所述故障判别及保护控制芯片相连。
2.根据权利要求1所述的一种分合闸线圈防烧装置,其特征在于,所述分合闸线圈防烧装置还包括绝缘盒,所述内部电源、定时器、故障判别及保护控制芯片和两个开关管分别设置在所述绝缘盒内,所述LED警报灯、故障提示器和两个金属接线头分别位于所述绝缘盒的外部。
3.根据权利要求1所述的一种分合闸线圈防烧装置,其特征在于,
所述内部电源用于为所述分合闸线圈防烧装置供电;
所述定时器用于延时关闭所述两个开关管;
所述两个开关管用于控制关闭分合闸线圈;
所述故障判别及保护控制芯片用于保护所述分合闸线圈防烧装置,避免所述分合闸线圈防烧装置受线路冲击,并用于发送报警信号给所述LED警报灯,发送故障提示信号给所述故障提示器。
4.根据权利要求1所述的一种分合闸线圈防烧装置,其特征在于,所述内部电源采用电容器。
5.根据权利要求1所述的一种分合闸线圈防烧装置,其特征在于,所述开关管采用MOS管或可控硅。
6.根据权利要求1所述的一种分合闸线圈防烧装置,其特征在于,所述定时器的整定时间为100mS。
7.根据权利要求1所述的一种分合闸线圈防烧装置,其特征在于,所述分合闸线圈防烧装置串联在分合闸线圈回路中。
8.根据权利要求7所述的一种分合闸线圈防烧装置,其特征在于,分合闸线圈的通电时间为50mS时,所述分合闸线圈防烧装置不动作;分合闸线圈通电时间超过100mS,所述分合闸线圈防烧装置自动断电。
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