ZH-XQB型電磁線圈保護(hù)裝置的原理及應(yīng)用

1、ZH-XQB型電磁線圈保護(hù)裝置的原理及應(yīng)用    摘 要 在高壓電器領(lǐng)域，電磁線圈應(yīng)用在高壓斷路器的分、合閘回路中，高壓斷路器發(fā)生拒分、拒合故障時(shí)，多數(shù)電磁線圈不能限時(shí)斷電而燒損，因此電磁線圈的安全運(yùn)行，一直倍受人們關(guān)注。ZH XQB型電磁線圈保護(hù)器的限時(shí)斷電功能及反電勢功能，可以有效保護(hù)高壓斷路器的分、合閘電磁線圈。 關(guān)鍵詞 高壓斷路器 電磁線圈 限時(shí)斷電 反電勢 電磁兼容 1    前  言    電磁線圈在電力系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，在高壓電器領(lǐng)域，電磁線圈應(yīng)用在高壓斷路器的合閘回路

2、及分閘回路中。     高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設(shè)備，在正常運(yùn)行時(shí)，斷路器可以接通和切斷電氣設(shè)備的負(fù)荷電流；在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)則能可靠切短路電流，防止事故擴(kuò)大，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，因此斷路器的操控是電力系統(tǒng)最重要的控制操作。跳閘操作：斷路器控制器發(fā)出分閘命令，分閘電磁線圈勵(lì)磁，啟動(dòng)閥系統(tǒng)或摯子系統(tǒng)，通過液壓或彈簧力的釋放，驅(qū)動(dòng)斷路器滅弧室的主觸頭，完成斷路器的分閘操作，當(dāng)斷路器跳閘操作完成即刻，斷路器的動(dòng)合觸頭（輔助開關(guān)）QF1立即斷開，斷開分閘電磁線圈回路。合閘操作：斷路器控制器發(fā)出合閘命令，合閘電磁線圈勵(lì)磁，啟動(dòng)閥系統(tǒng)或摯子系統(tǒng)，通

3、過液壓或彈簧力的釋放，驅(qū)動(dòng)斷路器滅弧室的主觸頭，完成斷路器的合閘操作，當(dāng)斷路器合閘操作完成即刻，斷路器的動(dòng)合觸頭（輔助開關(guān)）QF2立即斷開，斷開合閘電磁線圈回路。     在許多應(yīng)用電磁線圈的場合，特別是應(yīng)用在高壓斷路器中，要求電磁線圈體積小，功率要大，為確保電磁線圈安全，電磁線圈的通電時(shí)間有嚴(yán)格限制。如果斷路器的動(dòng)合觸頭（輔助開關(guān)）出現(xiàn)故障，無法迅速完成合分轉(zhuǎn)換，這樣電磁線圈無法及時(shí)斷電，使電磁線圈因通電時(shí)間過長而燒毀；還有一些故障是使電磁線圈因通電時(shí)間延長，使電磁線圈經(jīng)受過熱，導(dǎo)致電磁線圈絕緣損壞。    根據(jù)電力集團(tuán)公

4、司、?。ㄗ灾螀^(qū)、直?市）電力公司（局）的統(tǒng)計(jì)，從1990年到1999年10年中，10千伏等級(jí)到220千伏等級(jí)配電開關(guān)共發(fā)生事故1608次，其中拒分事故共發(fā)生331次，占事故總數(shù)的20.6 %；拒合事故共發(fā)生了90次，占事故總數(shù)的5.6 %，這種拒分、拒合故障中，多數(shù)電磁線圈不能限時(shí)斷電而燒毀。因此電磁線圈限時(shí)通電及確保電磁線圈安全運(yùn)行，一直是電力系統(tǒng)中倍受關(guān)注的問題。  另外，電磁線圈中電流由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)斷開狀態(tài)的過程，會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢，危及電磁線圈的絕緣。  2    ZHXQB型電磁線圈保護(hù)裝置的原理21  

5、0;       電磁線圈損壞原因   溫度是一個(gè)基本的圍物理量，許多設(shè)備的故障是由過熱而造成的。在正常運(yùn)行時(shí)，電磁線圈在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)，工作電流產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使線圈溫度升高，一般不會(huì)超出規(guī)定范圍；但如果超過規(guī)定時(shí)間通過工作電流，會(huì)使電磁線圈過熱，而使線圈的物理性能及絕緣性能迅速下降，甚至損壞線圈。另一個(gè)原因是過高的反電動(dòng)勢，使線圈匝間絕緣受到破壞。22          XQB型電磁線圈保護(hù)裝置的原理框圖ZH 

6、;ZHXQB型電磁線圈保護(hù)裝置的原理框圖見圖1。圖1   ZHXQB型電磁線圈保護(hù)裝置的原理框圖（虛線框內(nèi)）  23  工作原理  直流電磁線圈通電工作。直流電源正端經(jīng)常性開關(guān)K和輔助開關(guān)觸點(diǎn)FK等接到保護(hù)器端子1，開關(guān)電源立即工作；同時(shí)電源又經(jīng)常性延時(shí)觸點(diǎn)P1、保護(hù)器端子4及經(jīng)直流電磁線圈回到直流電源負(fù)端，直流電磁線圈啟動(dòng)工作（例如完成分閘操作）。  吸收反向電動(dòng)勢”電路。當(dāng)輔助開關(guān)觸點(diǎn)斷開電源時(shí)，保護(hù)器內(nèi)部“吸收反向電動(dòng)勢”電路工作，吸收觸點(diǎn)斷開電源時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢，延長了直流電磁線圈的使用壽命。  延時(shí)控制電路。當(dāng)直

7、流電磁線圈控制器電路有故障不能即時(shí)斷開電磁線圈電路時(shí)，線圈保護(hù)器內(nèi)部的“延時(shí)控制電路”在2秒左右強(qiáng)行斷開直流電磁線圈電路，從而確保直流電磁線圈不會(huì)燒壞。  消弧電路。為了削弱輔助開關(guān)觸頭斷電拉弧，可將保護(hù)器內(nèi)部“消弧電路”從保護(hù)器端子3號(hào)，連接到通斷的“觸點(diǎn)”前，就可消除通斷形成的電弧。  抗干擾限幅電路?？垢蓴_限幅電路可以削弱串入保護(hù)器的強(qiáng)干擾電壓幅值。3、主要功能及抗擾度試驗(yàn)31 主要功能311 限時(shí)斷電功能  利用電磁線圈動(dòng)模實(shí)驗(yàn)儀，對(duì)電磁線圈保護(hù)裝置（本臺(tái)已設(shè)置限時(shí)2秒）進(jìn)行了檢驗(yàn)。檢驗(yàn)裝置示于圖2，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。  表1  

8、;   ZHXQB電磁線圈保護(hù)裝置限時(shí)斷電時(shí)間   （DC=220V ，單位：S）次 數(shù) 1   2 3   4   5斷電時(shí)間 2.22 2.21 2.23 2.19 2.25檢驗(yàn)表明：ZH XQB型電磁線圈保護(hù)器限時(shí)為2秒±0.5。圖2    限時(shí)斷電時(shí)間檢驗(yàn)裝置  312 對(duì)斷路器合、分線圈反向電動(dòng)勢的吸收能力 檢驗(yàn)線路示于圖3，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。 &#

9、160;      表2    反向電動(dòng)勢吸收能力試驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào) 電磁線圈型號(hào)（電壓、線圈電阻） 測試電壓 V未加保護(hù)反電動(dòng)勢    （V） 加保護(hù)反電動(dòng)勢    （V）  1 額定電壓 220V電阻：120 143 350 100 220 600 175 265 925 200  2額定電壓

10、0;220V電阻：80 143 500 150 220 1000 250 265 1200 300  3額定電壓 220V電阻：43.3 143 850 250 220 1200 300 265 1300 300結(jié)論: 能吸收在65% 120%額定電壓下各種線圈反向電動(dòng)勢的70% 80%.圖3      檢驗(yàn)斷路器合、分線圈反向電動(dòng)勢的吸

11、收能力電路 32 電磁兼容試驗(yàn)   （在國家繼電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行）321 振蕩波抗擾度檢驗(yàn) 對(duì)電磁線圈保護(hù)器的電源、輸出回路進(jìn)行了共模2.5 KV，差模1 KV的振蕩波抗擾度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)表明：嚴(yán)酷度為 級(jí)。322 電快速瞬變脈沖群抗擾度檢驗(yàn)  對(duì)電磁線圈保護(hù)器的電源、輸出回路進(jìn)行了±2 KV/5 KHZ的電快速瞬變脈沖群抗擾度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)表明：嚴(yán)酷度為 級(jí)。323 浪涌抗擾度檢驗(yàn) 對(duì)電磁線圈保護(hù)器的電源、輸出回路進(jìn)行了線地 ±2 KV，線線 ±1 KV的浪涌抗擾度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)表明：嚴(yán)酷度為 級(jí)。324 工

12、頻磁場抗擾度檢驗(yàn) 采用浸入法對(duì)對(duì)電磁線圈保護(hù)器施加連續(xù)磁場30S（磁場強(qiáng)度 100A/M），短時(shí)磁場3S（磁場強(qiáng)度 300A/M）。檢驗(yàn)表明：嚴(yán)酷度為 級(jí)。4、 ZH XQB型電磁線圈保護(hù)器的應(yīng)用41 用于高壓斷路器合、分閘線圈保護(hù) 高壓斷路器合、分閘線圈中接入ZH XQB型電磁線圈保護(hù)器后，該高壓斷路器的合、分閘功能及合、分閘時(shí)間滿足該斷路器技術(shù)要求；由于增加了限時(shí)斷電功能及反向電動(dòng)勢吸收功能，更有效地保護(hù)了合、分閘線圈。 ZH XQB型電磁線圈保護(hù)器已大量應(yīng)用于西安高壓開關(guān)廠、平頂山高壓開關(guān)廠及北京開關(guān)廠生產(chǎn)的高壓SF6斷路器產(chǎn)品中。LW25126的合、分閘線

13、圈中接入ZH XQB型電磁線    保護(hù)器現(xiàn)場檢驗(yàn)見圖4，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3 圖4    ZH XQB型電磁線圈保護(hù)器應(yīng)用在高壓SF6斷路器LW25126中表3 斷路器LW25126中接入電磁線圈保護(hù)器后分閘時(shí)間檢測數(shù)據(jù) （DC=220V 單位：ms）沒有接入ZH XQB型電磁線圈保護(hù)器 A 26.8 26.8 26.7  B 26.6 26.7 26.6 B 26.6 26.6 26.6接入ZH XQB型電磁線圈保護(hù)器 A 95.3 95.3 95.3 B 95.3 95.2 95.3 C 95.3 95.3 95.242 用于電磁閥線圈保護(hù)  電磁閥線圈（DC=220V/線圈電阻6000 ）工作于瞬間通電或斷電，它不長期通電，所以線圈的發(fā)熱的影響可以不考慮。但是這種線圈電感量大，而且通斷電流變化率 大，因此會(huì)產(chǎn)生