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引言
高压断路器作为电力系统中的重要电气元件，是电力系统运行中必不可少的设备之一，在电力系统故障时，断路器接受继电保护及自动装置的跳、合闸命令，并要求以毫秒级的速度执行跳闸动作，以避免事故蔓延和扩大。因此，要求断路器在投运中，能随时处于待命状态，并能令行禁止。但断路器在正常运行过程中，经常由于某种原因造成断路器辅助接点不能正常切换或机构卡死造成跳合闸线圈长时间通电烧毁的事故，对电力系统的安全运行构成威胁。
1概述
在原有跳合闸保护器的原理基础上，本文推出了新型断路器跳合闸保护器，其应用原理上剔除了依靠电解电容器充放电获得延时的弊端，采用六反相施密特触发器构成时间延时电路，并作用于MOS管的通断，使出口继电器动作将跳合闸线圈从通电回路中切除。与同类保护器相比，有效的避免了电容反复充放电来进行延迟时间设定的弊端，并在原有保护器功能的基础上增加了“吸收反向电动势电路”、“消弧电路”、“抗干扰限幅电路”等保护回路，排除了易受外界信号干扰等缺点。大大降低了电容器损坏而导致保护器次生故障的发生。
2新型断路器跳合闸保护器原理
本文的目的在于为断路器的线圈机构提供一种有效可靠的保护措施，防止在断路器分合闸失灵时，断路器线圈短时持续通电，造成线圈烧毁。克服已有的电容式线圈保护器所存在的诸多缺点，如上所述反复充放电使电容老化，参数失准等缺陷，提出了一种有效可靠的高压断路器跳合闸线圈保护器。
新型断路器跳合闸保护器内部电路由继电器动作模块、稳压模块、直流供电模块和延迟滞环模块组成，由六反相施密特触发器构成时间延时电路，来设定延迟时间，并作用于MOS管的通断，使继电器动作将线圈从通电回路中切除。与原有装置相比，新型保护器有效的避免了电容反复充放电来进行延迟时间设定的弊端，并由内部稳压供电模块和滤波电路有效的保证了内部供电稳定，并且排除了信号干扰等缺点。如下图所示，分别为本保护器的现场接线图及装置内部电气原理图。
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图1 保护器与断路器外部接线图
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图2新型跳合闸线圈保护器电气原理图
结合图中所示，本装置外部有四个接线端子、信号指示灯和外壳组成，其中1和2端子接直流220V电源，3和4端子接断路器跳合闸线圈，在线圈保护器动作后，指示灯亮，发出动作指示信号。
新型断路器跳合闸保护器分为以下三个工作状态：
（1）、当不接入断路器跳合闸线圈，而只接入DC220V电源时：
如果仅1和2端子接入DC220V直流电源，而3和4端子为空，整个回路由电源正极经电阻R1和R1*，流经继电器线圈，最后经由二极管D1和电容C3、C4回到电源负极。由于电容C3、C4的隔直作用，继电器电源线圈不带电，因此动作触头不吸合，线圈保护器不动作。
（2）、接入断路器跳合闸线圈，断路器能正常跳合闸，但线圈保护器不动作：
结合图1、图2所示，正常使用时3和4端子接入断路器跳合闸线圈，当断路器控制回路发出跳合闸信号时（控制开关接点⑤—⑧或⑥—⑦闭合），1和2端子之间接入DC220V直流电源，此时线圈保护器开始延迟计时。如果断路器无异常正常动作则断路器跳合闸后，其辅助触点断开，切断保护器“+”电源，此时1和2端子之间的DC220V直流电源消失，线圈保护器失电，在此期间，由于断路器正常跳合闸时间很短，远远小于线圈保护器的延迟动作时间，线圈保护器内部的执行继电器还未动作，因此整个线圈保护器在断路器正常跳合闸动作期间不动作。
（3）、接入断路器跳合闸线圈，跳合闸操作时断路器拒动，线圈保护器动作切除跳合闸线圈：
如上所述，当3和4端子接入断路器跳合闸线圈，跳合闸信号发出时，1和2端子之间接入DC220V直流电源，但断路器经过正常的跳合闸时间后，断路器因某种原因拒动其辅助触点并未断开，此时1和2端子之间仍接有DC220V直流电源，经过线圈保护器的延迟回路所设定的延迟时间后，线圈保护器动作切除跳合闸线圈通电回路，其动作过程如下所述：
当线圈保护器通电时，由电源正极经二极管D2和D1，经由动作继电器触点5与1、接线端子4，流经所保护断路器跳合闸线圈，最后流回电源负极构成回路，此时动作继电器电源线圈仍然不带电，动作继电器不动作。但此时由于稳压管WY1的存在，通过R29、D6、C5、WY3构成回路，使电容C6带上上正下负的电压，由于WY2的稳压作用，对六反相施密特触发器的VCC端加上恒定直流电压，使其进入工作状态。电容C6经由六反相器中的两个首尾相连的反相器进行延迟放电，起到了时间整定的作用，经特定延迟时间后，电阻R26两端获得正向电压，作用于MOS管使其导通，MOS管导通后，一方面由二极管D5与动作继电器的线圈及电阻R1、R1*形成通电回路，使继电器线圈7和8之间带电而动作，常闭触点5与1断开，原来的断路器跳合闸线圈通电回路失电，同时继电器接点转换常开触点5与3闭合，此时，电源电流由电源正极流经二极管D2、D1，并经由继电器触点5与3及与其相连的放电电阻Rf流回负极，完成对断路器跳合闸线圈的通电切除；另一方面，MOS管导通后，动作信号指示灯LED与电阻R28、R29、R32、光耦TLP127、 R21构成了通电回路，动作信号指示灯LED点亮，给出保护器动作指示。
3 技术关键及创新点
限时控制断电电路。当TQ或HC线圈控制电路有故障不能即时断开电路时，保护器内部的“延时控制电路”在2秒左右强行切断TQ或HC线圈回路，当跳合闸回路故障消除后，只要将保护器电源或控制保险拉合一次，保护器即可复位重新工作。
消弧电路。为了削弱辅助开关触头断电拉弧，可将保护器内部“消弧电路”从保护器端子3号，连接到通断的“触点”前，就可消除通断形成的电弧。
4结束语
新型断路器跳合闸保护器的推广应用有利于提高变电设备运行可靠性，降低断路器跳合闸线圈事故率，有助于推广新工艺、新设备，新型断路器应用推广的实施可以切实加快智能电网的建设步伐，对保证电网供电的可靠性具有重要意义。
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论文作者:孙建瑞1,王殿臣2,刘庆宝2,曾淑珠2,戴吉勇1,
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：线圈论文; 断路器论文; 保护器论文; 动作论文; 回路论文; 继电器论文; 端子论文; 《电力设备》2018年第22期论文;