自适应配合和大容量分断双重功能的防跳回路

1、自适应配合和大容量分断双重功能的防跳回路( 本文出处：电力设备杂志 2009年第4期 )原电力部颁发的“继电保护及安全自动装置反事故措施要点”中对防跳继电器动作电流与断路器开关跳闸电流的配合有明确规定：防跳继电器应为快速动作的继电器，其动作电流小于跳闸电流的一半，线卷压降小于10%额定值。在电力设计、订货、施工、调试、运行中都应参照反措规定执行，实际工作时各厂家配合的保持系数可能不尽相同，现场也会出现临时更改的情况，不合适的配合可能会造成防跳继电器拒动或防跳继电器电流线圈过载烧毁。所以对此繁锁的配合问题不少人想简化它。有人给防跳继电器电流线圈设置多个分流电阻，以适应不同的跳闸电流；有人将防跳继

2、电器电流线圈设计为宽电流范围，可适应相应宽度的跳闸电流；近年来有人参考上世纪九十年代利用二极管组合分流的信号继电器设计原理推出了自适应配合防跳回路技术方案，不用再考虑保持系数使配合不再成为问题。反措规定中还要求： 跳 (合) 闸出口继电器的接点不断弧。为此大部分厂家都用防跳继电器的一付常开触点与保护出口接点并联，可有效防止保护出口接点先动时断弧烧毁问题。但若断路器操动机构失灵辅助触点不能正确动作也会烧毁防跳继电器的常开触点。为此有人采用小型大容量继电器，由于大容量触点可直接跳闸彻底解决了烧触点问题。1. 自适应配合和大容量分断方案介绍该防跳回路设计方案综合运用了自适应配合和大容量分断二项技术(

3、见图一)，由一只宽电流防跳继电器、一只大容量继电器、和一组二极管组合完成。不再考虑线圈电流配合问题，在0.25A5A很宽的电流范围内自适应实现防跳功能；并有防止保护出口触点烧毁的功能。KTRK2JTJK124V 586767I5867USASAFU1WCZJTBJ1TBJTBJ2DL1KTRHCTQTBJDL2DFU2图中保护信号启动大容量继电器KTR，大容量继电器KTR的桥接触点替换原保护出口触点JTJ、K1、K2并取消原并联的TBJ保护触点。桥接触点在此不仅可传递各种保护出口分闸信号，且当断路器操动机构失灵时其大容量触点可直接跳闸(2QH串联使用时实际最大分断能力达1200W以上)获得很好

4、的保护效果。同时该方案自适应组合压降也符合反措规定小于10%额定值要求，可确保跳闸回路正常工作。图：自适应配合、大容量分断的防跳回路设计方案图SA控制开关； ZJ自动装置出口； JTJ、K1、K2保护出口；TBJDZ-619宽电流防跳继电器； KTRDZ-637大容量继电器； D二极管组合；DL1、DL2断路器辅助接点； HC合闸线圈； TQ跳闸线圈2.自适应配合原理分析该方案的防跳继电器采用宽电流启动线圈，并在其上并联二极管组合，利用二极管正向非线性伏安特性实现自适应功能。图二为单只二极管正向伏安特性曲线，X轴为二极管的压降，Y轴为二极管通过的电流。曲线由死区0-A、缓冲区A-B和正向导通区

5、B-C三段组成。选用的继电器电流线圈动作值应落在死区0-A之内 (即应小于二极管组合的正向门限电压，单只二极管的门限电压小于0.5V；两只二极管串联组合的正向门限电压小于1.0V；余类推)， 否则防跳继电器不能正确动作或拒动。当线圈压降超过门限电压进入缓冲区A-B后二极管开始自动分流，线路电流愈大分流也愈多。进入正向导通区后电流线圈的压降沿二极管正向导通区B-C段变化(单只二极管的导通压降在0.6V0.8V间；两只二极管串联组合的导通压降在1.2V1.6V间)，通过继电器线圈的电流只与线圈压降和线圈电阻有关，超出部分由二极管分流。该方案可确保在宽电流线圈下限动作值与二极管正向额定电流值之间电流

6、范围内防跳继电器都能可靠工作。图二：单只二极管正向伏安特性曲线3. 几种继电器的自适应性能对比几种继电器在自适应防跳电路中电流线圈的性能参数对比情况见表格一。表格一： 自适应防跳电路中电流线圈主要性能参数对比继电器型号 规格线圈电阻动作值不大于6A二极管数量、压降自适应电流范围当二极管断路时， 强行通过5A的继电器线圈压降ST2 2HDC 1.5V 9.4欧1.05V(0.11A)二只串联压降1.6V0.25A/5A47V 左右DSP 2HDC 1.5V 7.5欧1.20V(0.16A)三只串联压降2.4V37.5V左右 JHX-2F-2H2D025(10S)-11012.8欧0.15A(1.

7、92V)四只串联压降3.2V64V左右 DZ-619-2H2D 0250/0500(10S)-2203.6欧(专用)0.175A(0.63V)二只串联压降1.6V18V 小于反措的10% 额定值，对跳闸回路无影响自适应防跳电路推荐采用宽电流启动、电压保持的双线圈防跳继电器，其理由：<1>.宽电流线圈电阻值是按宽电流上限设计，实际阻值较小线圈压降较低，可用较少的二极管数量实现自适应防跳保护功能。<2>.宽电流线圈窗口较大，可采用较粗的线径，所以线圈的过负载能力特强。既使分流二极管出现断路故障，线圈也可短时强行通过5A电流，其压降也在反措规定范围内，确保断路器分闸线圈能可靠

8、动作。<3>.并联二极管后自适应防跳电路存在无法检测电流线圈通断的风险，宽电流线圈用线粗，断线可能性极小，使无法检测带来的风险也最小。<4>.一只宽电流双线圈继电器组成的防跳回路与用二只继电器组合的防跳回路相比成本较低、接线筒便、可靠性好。4.自适应配合防跳电路的测试结果对该方案在不同电流情况下的表现和适应能力进行了测试，并依据试验数据描出特性曲线进行了分析。图三是自适应防跳继电器的伏安特性曲线，X轴表示试验电路通过的电流，Y轴表示继电器电流线圈的压降。图中伏安特性的斜线上升部分仅与继电器电流线圈电阻有关，继电器在此上升过程中某一点完成吸合动作；伏安特性的曲线上升部分与

9、二极管进入分流状态有关；伏安特性通过曲线过渡进入平直部分，之后的压降只与二串联的二极管正向导通压降有关(图中略低于1.6V)。由于二极管为负温度系数，随着电流增大或通电时间延长发热温升，二极管压降会有所降低，这不会影响自适应防跳功能。测试证明自适应范围的电流上限完全取决于二极管的正向额定电流值，长时间通5A只是考核二极管的承受能力和散热效果，继电器在斜线上升部分完成动作后的状态与电流变化无关，温升也几乎无变化。图三： DZ-619 0250/0500(10S)-220-2H2D 继电器 + 6A整流桥自适应防跳伏安特性曲线 图四是自适应防跳继电器的动作时间特性曲线，X轴表示试验电路通过的电流，

10、Y轴表示继电器的动作时间。图中A曲线说明随着线路电流加大自适应防跳继电器动作时间逐渐加快，之后趋于一稳定值。由于二极管分流的结果加在继电器电流线圈上的电压仅与二只串联的二极管正向压降有关，所以进入导通状态后继电器的动作时间不会有明显变化(图中在7mS左右)。图中B曲线是该继电器不并联分流二极管或二极管断路时的动作时间特性曲线，由于线路电流全部通过继电器电流线圈，可获得比额定值还大的动作安匝数，所以能得到较快的动作时间。图四：DZ-619 0250/0500(10S)-220-2H2D 继电器动作时间特性曲线 (A：自适应状态；B：正常状态)5.结束语超宽的电流自适应范围能满足市场常见断路器防跳配合要求，超强的大容量触点分断能力使触点烧毁不再发生，较少