一、操作回路的几个基本概念
1、HBJ(合闸保持继电器)和TCJ(跳闸保持继电器) 1.1 跳合闸保持回路的作用
操作回路主要起三个作用:
1)增加接点容量。
由保护元件的接点直接通断开关的跳合闸回路,容易导致保护出口接点烧毁,所以由操作回路的大容量中间继电器来重动。 led大功率天花灯2)增加接点数量。
由开关本体所能提供的TWJ和HWJ等接点数量有限,通过操作回路,增加接点从而实现跳合位指示、控制回路监视及不对应启动重合闸等逻辑功能。
3)防止开关跳跃(简称防跳)功能。
目前最常用的开关操作机构是弹簧操作机构,其分合电流一般较小,10KV开关0.5A~1A左右,110KV开关2~4A左右,0—5A接点容量是足够满足的。 当跳合闸回路接有跳合闸线圈,属于感性负载,接点在断开时,会承受线圈产生的很高的反向浪涌电压,往往会造成接点拉弧,导致接点烧毁。通过采用保持回路后,保护出口接点在导通跳合闸回路的同时启动保持回路,由保持回路来保证即使保护接点断开,而跳合闸回路仍旧导通,切断跳合闸线圈回路由具有一定灭弧能力的断路器辅助触点在开关主触头动作后完成。从而既保证了开关的可靠分合,也避免了保护接点直接拉弧。所以在电力部的继电保护反措要求中明确规定应有保持回路。采用保持回路,不仅防止接点损坏,最主要的是保证开关可靠分合。 1.2保持电流如何调整
按照《继电保护反措要求》,目前国内有代表性的微机保护产品,操作回路都带有保持回路。国内开关跳合闸线圈都是电流型的,绝大多数的保持回路也相应采用了电流动作线圈。对保持继电器的动作电流有一定的要求,要保证适当的保持系数(即开关操作电流/保
持继电器启动电流的比值,一般为2左右)。对不同操作电流的开关,保持动作电流也要与之相匹配。我公司DF3280装置,通过更换不同动作电流的保持继电器来实现同开关的配合,所以,在现场更换DF3280出口板时,一定要注意跳、合闸电流参数是否匹配。
实际上跳合闸电流是由开关线圈本身的电阻决定的,我们是调整不了的。保持继电器线圈为电流型内阻很小,所以保护装置跳合闸回路本身的电阻可忽略不计,整个跳合闸回路电阻主要是开关跳合闸线圈内阻,该回路的电流大小就决定于直流系统控制电压和开关线圈电阻的大小,通过调整流过跳闸保持继电器、合闸保持继电器线圈的电流来改变保持电流。
1.3 DF3003(除DF3280)、DF3300、DF3300E系列保持回路自适应的原理(以DF3300E系列为例)
DF3300E系列操作回路同DF3280装置保持回路的原理有些区别。DF3300E系列保持电流是自适应的,并不需要调整保持动作电流。它实际上是采用电压型保持继电器来代替传统电流型继电器,从而实现不用调整任何参数,即可实现同不同跳合闸电流的开关的配合。DF3300E系列TCJ(/HBJ)线圈上正向并接了两支串联的二极管。当保护接点闭合接通整
个跳合闸回路时,大功率二极管正向导通,每只二极管的正向压降为0.7V左右,这样不管跳合闸线圈的电阻多大(也就是开关的具体操作电流有多大),加在保持继电器线圈上的电压都是1.4V左右,都会启动TCJ(/HBJ)。从而实现了对开关跳合闸电流的自适应。因为电压型TCJ(/HBJ)线圈的动作电压很低,其自身阻值很小,从外回路角度来看跟传统电流保持回路没有太大区别,所以还是符合保护反措要求对保持回路的要求的。这种方式也越来越被许多厂家采用。但在调试中要注意一点,采用电压型保持回路后,已不再有保持系数的概念。如果用户在现场非要校验保持继电器的动作电流时,应跟用户说明。
2、TWJ/HWJ位置继电器和控制回路断线
2.1 TWJ/HWJ(跳闸位置/合闸位置继电器)的作用
TWJ/HWJ主要作用是提供开关位置指示。HWJ并接于跳闸回路,该回路在开关跳闸线圈之前串有断路器常开辅助触点。当开关在合位时,其常开辅助触点闭合,HWJ线圈带电,HWJ=1表明开关合位。TWJ一般并接于合闸回路,该回路在开关合闸线圈之前串有断路器常闭辅助触点。当开关在分位时,其常闭辅助触点闭合,TWJ线圈带电,TWJ=1表明开关分位。
注意:当开关在分位时,其实合闸线圈是带电的。TWJ为电压线圈,额定启动电压为24V,线圈本身电阻就较大,加上回路上串的电阻,整体阻值约30K。因为国内开关跳合闸线圈为电流型,其阻值较小(常见的为50~220Ω)。虽然整个合闸回路是导通的,但因为控制回路电压大部分加在TWJ和回路上串的电阻上,TWJ部分电阻很大,电流很小,不足以使合闸线圈动作。TWJ线圈上串联的电阻,也是为了防止TWJ线圈击穿短路,导致合闸线圈误动。当手动或遥控合闸时,合闸回路接通相当于直接将TWJ短接,电压直接加在合闸线圈上,使线圈动作。HWJ回路同此基本一致。
2.2 不同系列操作回路位置指示的区别
1)DF3003系列保护装置电源和控制电源没有分开。
2)DF3300系列保护装置电源和控制电源是分开的。跳合位指示灯通过HWJ/TWJ的长开辅助节点控制。
3)DF3300E系列保护装置电源和控制电源是分开的。面板跳合位指示,是装置采集到跳合位后,再驱动面板上的发光二极管,产生相应的灯光位置指示。这一点在现场调试过程
中一定要注意。比如DF3322E装置,因B17(开入地)没有与D01(-24V)短接好,导致HWJ/TWJ信号装置采集不到,就会导致虽然装置电源和控制电源都上电了,但面板上开关位置无显示,以为是装置故障。
2.3控制回路断线
位置继电器除了提供位置指示外,还有一个重要作用是监视控制回路是否完好。因为正常情况下,不论开关处于何状态,TWJ发动机飞轮壳和HWJ必有一个带电,状态为1。如果全为0,则代表控制回路异常,也即我们常说的控制回路断线。按照部颁技术要求,必须监视跳闸回路一般在端子排上直接同跳/合闸回路并接。装置产生的控制回路断线信号=TWJ常闭接点+HWJ常闭接点。通讯输出的该信号,都加了遥信去抖时间(DF3322E的控制回路断线的默认的去抖时间是3000ms,DF3360EA四楞筋骨草是20ms,DF3320EA是100ms)的判断延时。
主要是因为断路器常开和常闭触点并不是完全同步的。比如开关由分到合,常闭触点(光控密码锁TWJ)打开时,常开触点(HWJ)还没有闭合,中间一般会有几十个毫秒两者都为0的情况,如果不加判断延时,则会报控制回路断线。注意对主变各侧开关的控制回路断线,是通过测控装置采集操作回路的硬接点输出。硬接点信号开出是没有任何时间延时的,为
了避免因为TWJ和HWJ不同步误发控制回路断线信号,现场要通过增加该开入采集的遥信去抖时间来躲过这段时间,一般可设为0.3S。
如果开关内部接线把弹簧储能或气压闭锁等接点串入合闸回路,开关分开后,储能电机运转给弹簧储能。在储完能之前,合闸回路是断开的,TWJ状态上不来,会报控制回路断线。储能完毕,合闸回路接通,控制回路断线信号复归。现场调试时这种现象也是经常碰到的。
二、操作回路防跳回路及开关防跳的实际应用
1、 防跳回路的作用和实现方式
操作回路的一个重要作用是提供防跳功能。防跳是防止“开关跳跃”的简称。所谓跳跃,是指由于合闸回路手合或遥合接点粘连等原因,造成合闸输出端一直带有合闸电压。当开关因故障跳开后,会马上又合上,保护动作开关会再次跳开,因为一直加有合闸电压,开关又会再次合上。所以对此现象,通俗的称为“开关跳跃”。一旦发生开关跳跃,会导致开关损坏,严重的还会造成开关爆炸,所以防跳功能是操作回路里一个必不可少的部分。
防跳功能的实现是通过跳闸保持继电器TcJ和防跳继电器TBJ来共同实现的。保护或人为跳闸时,TcJ动作,在启动跳闸保持回路的同时,接于TBJ线圈回路的TcJ常开接点也闭合。如果此时合闸接点(包括手合或遥合或重合闸)是闭合的,则TBJ线圈带电,并且串于其线圈回路的TBJ常开接点闭合,构成一自保持回路。接于合闸线圈回路的TBJ常闭接点打开,切断合闸回路。
版权评估整个回路主要有两点:
1)防跳功能是在跳闸时才启动的,通过TcJ来启动,如果TcJ跳闸保持没有启动,则也不能启动防跳
2)TBJ一旦启动后,通过自身的保持回路自保持,这样虽然开关跳开后TcJ会返回,但防跳回路仍然会起作用,直到合闸接点分开,TBJ才会返回。
3)防跳功能试验方法:
开关在合位,一直合着手合把手(或按着手合按钮)的同时加故障电流。如果保护动作把开关跳开后,开关没有合闸,说明防跳回路起作用。如果发生跳跃,则说明防跳没起作用,
重点应检查TcJ回路,看是否跳闸保持没有启动。(注意:一旦发生跳跃,应马上松开合闸把手,防止开关发生故障烧毁合闸线圈)
在公司验证防跳功能的方法:
1)模拟开关在合位,一直按着手合按钮(不要松开),然后按一下手跳按钮,开关跳开后,不合闸。
2)模拟开关在分位,一直按着手分按钮(不要松开),然后按手合按钮,开关不合闸。(在现场不要这样试验)
2、 操作回路同VD4开关(自身带有防跳功能)的配合使用
因为开关跳跃是非常严重的故障,所以有些开关本身带有防跳回路。为了防止产生寄生回路,按规定只能保留一套防跳,常规一般是保留保护本身的。也有用户非要保留开关的防跳,就会要求我们取消保护的防跳功能。(以DF3322E线路保护操作回路为例)如果在现场要取掉保护的防跳,最好的办法是把C40和C44(负电)的短接线去掉。因为国内操作回路都是电流型的,所以大部分开关自带的防跳回路同保护装置一样也是电流型的。但某
些国外厂家的开关(比如ABB、西门子、施耐得等)的防跳是电压型的,特别是ABB的VD4虚拟房间型真空断路器,因为技术性能很好,国内很多厂家开关都是配的该型号断路器,同时好多厂家自己生产的断路器也是该型号的仿造产品。因为VD4的产量较大,它的防跳比较有代表性。我们以该型号为例,具体讲解现场应注意事项。
当我们在现场碰到下列情况时,就应该怀疑开关是否带有防跳回路了:
1)装置一上电开关在跳位时,保护装置位置指示灯显示正常;
2)开关合上后,跳位合位两个灯都亮(跳位灯亮度可能会比合位灯稍弱一些)
3)如果此时把开关分开,再合闸,开关始终合不上,装置控制电源掉电后再上电,又可以合闸了。