CN106531569A - 一种分合闸线圈防烧装置 - Google Patents

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

一种分合闸线圈防烧装置

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。