CN1278352C - 三相操作箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三相操作箱，为解决电流型跳/合闸闭锁继电器与断路器中的跳/合闸线圈之间所存在的匹配困难的问题，本发明增加了与跳/合闸闭锁继电器配合的跳/合闸起动继电器，所述跳/合闸起动继电器都是电压型继电器；且在跳/合闸起动继电器线圈的两端分别并联有跳/合闸恒压支路；当回路电流从0.25A～10.0A变化时，跳/合闸恒压支路可保证跳/合闸起动继电器线圈两端的电压基本恒定不变，该电压可使跳/合闸起动继电器动作，再带动跳/合闸闭锁继电器动作，最终使断路器中的跳/合闸线圈通电动作，实现跳/合闸功能。本发明的方案也可适用于分相操作箱，其优点是可使跳/合闸起动继电器和闭锁继电器都不再受断路器中的跳/合闸线圈的额定电流所约束。

Description

三相操作箱

技术领域

本发明涉及一种用于实现电力自动化控制的三相操作箱，可适用于单断路器单跳闸线圈、单断路器双跳闸线圈的三相开关，也适用于110KV-500KV、一个半接线方式或双母线接线方式、具有两个跳闸线圈的分相断路器。

背景技术

按照电力部的相关要求，在交流电源的输/供电线路的控制出口，都应采用三相或分相操作箱。以三相操作箱为例，由外部输入的三相交流电源连接到断路器的输入端，再由断路器的输出端输出到相应的用电设备。为了控制断路器的合闸、跳闸，还装有相应的控制和监视电路，如图1所示为一个10KV三相操作箱的二次接线原理图，其中采用了电流继电器(包括合闸闭锁继电器HBJ和跳闸闭锁继电器TBJ)来实现断路器的自保持和防跳功能。

当有手动合闸或遥控合闸信号输入时，合闸闭锁继电器HBJ的线圈通电，其触点HBJ1闭合，此时即使合闸信号已消失，正电源也可经触点HBJ1、合闸闭锁继电器HBJ的线圈连接到断路器合闸线圈HC，保证断路器的合闸线圈HC在完成合闸功能之前为通电状态，从而使断路器合闸。

同样，当有手动跳闸或遥控跳闸信号输入时，跳闸闭锁继电器TBJ的线圈通电，其触点TBJ4闭合，此时即使跳闸信号已消失，正电源也可经触点TBJ4、跳闸闭锁继电器TBJ的线圈连接到断路器跳闸线圈TQ，保证断路器跳闸线圈TQ通电，从而使断路器跳闸。

如图2所示为一个110KV三相操作箱的二次接线原理图，其中也采用了合闸闭锁继电器HBJ和跳闸闭锁继电器TBJ来实现断路器的自保持和防跳功能，此处不再详述。

现有技术中，由于不同断路器的跳、合闸线圈有不同的额定电流，例如可能是0.5A至8A，相应地需要选用不同的电流继电器来满足断路器的要求，通常是按断路器跳、合闸线圈的额定电流的30-50％来选取电流继电器，例如当合闸线圈的额定电流为8A时，可选额定电流为4A合闸闭锁继电器与之连接。现有电流继电器的分档只有四种规格：0.5A、1.0A、2.0A、4.0A。由于电流继电器的规格有限，按图1和图2中所示的接线方式，将很难实现电流继电器与断路器之间的完全匹配，从而难以保证整个三相操作箱的工作性能。另外，对于不同规格的断路器，因为每次都要选用与之相匹配的电流继电器，所以一定要先确定断路器的规格，才能选择合适的继电器，这给生产和装配都带来极大的不便，例如当断路器还未购买时，就不能确定要采用何种规格的电流继电器。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决跳/合闸闭锁继电器与断路器中的跳/合闸线圈之间所存在的匹配困难的问题，使跳/合闸闭锁继电器不再受断路器中的跳/合闸线圈的额定电流约束。

为解决上述问题，本发明中的三相操作箱中还增加了与所述跳/合闸闭锁继电器配合的跳/合闸起动继电器，所述跳/合闸起动继电器都是电压型继电器；且在跳/合闸起动继电器线圈的两端还分别并联有跳/合闸恒压支路，用于对跳/合闸电流进行分流，并将跳/合闸电流变换为恒定电压；

其中，合闸闭锁继电器线圈的第一端经合闸起动继电器的一个常开触点连接到正电源输入端，第二端连接到负电源输入端；合闸起动继电器线圈的第一端连接到合闸信号输入端、同时还经合闸闭锁继电器的一个常开触点连接到正电源输入端，第二端则经断路器的合闸线圈连接到负电源输入端；

跳闸闭锁继电器线圈的第一端经跳闸起动继电器的一个常开触点连接到正电源输入端，第二端连接到负电源输入端；跳闸起动继电器线圈的第一端连接到跳闸信号输入端、同时还经跳闸闭锁继电器的一个常开触点连接到正电源输入端，第二端则经断路器的跳闸线圈连接到负电源输入端。

本发明的三相操作箱中，所述跳/合闸恒压支路中可采用一条或多条与所述跳/合闸起动继电器线圈的两端并联、由两个或多个二极管串联组成的跳/合闸二极管支路，所述跳/合闸二极管支路的正极端与跳/合闸起动继电器线圈的第一端连接。另外，在每一个二极管两端还可同向并联有一个或多个相同规格的备用二极管。

本发明的三相操作箱中，跳/合闸恒压支路中的二极管可用整流桥来代替，所述整流桥的正极输出端接所述跳/合闸起动继电器线圈的第一端，负极输出端接所述跳/合闸起动继电器线圈的第二端。在所述跳/合闸恒压支路中，可将所述整流桥的两个交流输入端相互短接，还可在所述整流桥上安装散热器，以保证其散热效果。

本发明的三相操作箱中，所述跳/合闸恒压支路中还可包括与所述跳/合闸起动继电器线圈的两端并联的跳/合闸电阻。当所述跳/合闸闭锁继电器都是电压型继电器时，跳/合闸闭锁继电器的第二端要分别经过跳/合闸闭锁电阻才连接到负电源输入端。

本发明的方案也可适用于分相操作箱，采用本发明的方案后，由于增加了跳/合闸起动继电器分别与跳/合闸闭锁继电器配合，前者用于起动，后者用于保持；并联在跳/合闸起动继电器的线圈两端的恒压支路可保证电压型跳/合闸起动继电器工作于恒压、低电流状态，大部分电流通过恒压支路中的二极管流过，从而使跳/合闸起动继电器、跳/合闸闭锁继电器都不受断路器中的跳/合闸线圈的额定电流约束，其自适应范围是0.25A～10A，并且无间断级差。另外，本发明中，跳/合闸的动作时间更快，且过负荷能力明显增强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中一个10KV三相操作箱的二次接线原理图；

图2是现有技术中一个110KV三相操作箱的二次接线原理图；

图3是二极管的PN结特性显示图；

图4是在不同温度时二极管的PN结特性示意图；

图5、6、7、8是本发明中在合闸或跳闸起动继电器的线圈两端并联四种形式的恒压支路的原理图；

图9是本发明中一个10KV三相操作箱的二次接线原理图；

图10是本发明中一个110KV三相操作箱的二次接线原理图。

具体实施方式

本发明主要是利用二极管的正向导通特性，如图3所示，当二极管导通时，不管流过的电流是多大，二极管两端的压降基本不变，该正向导通压降通常为0.7V；另外，本发明中的合闸起动继电器和跳闸起动继电器都采用电压型继电器，其额定电压较低，例如可选取额定电压为1.5V的电压型继电器，其最小可靠动作电压是1.13V，长期允许施加电压为1.725V。

由于上述电压型继电器的额定电压相当于两个二极管串联后的导通压降，所以可用如图5所示的电路来实现恒压。其中在继电器(可以是合闸起动继电器或跳闸起动继电器)线圈的两端并联了一条由两个串联二极管所组成的二极管支路。当有电流由左侧输入时，两个串联二极管导通，因两个二极管的导通压降之和为1.4V，大于继电器的最小可靠动作电压1.13V，所以可使继电器工作于通电动作状态。采用这种电路时，因大部分电流会从二极管流过，流过继电器的只是一小部分电流(通常不足10mA)，所以其可靠工作的电流范围较大，从0.25A到10A甚至更高都可以适用。

从图3中可以看出，当流过二极管的电流变大时，二极管两端的压降会略有提高，而电压的提高可使电压继电器的动作速度加快，这一点对整个操作箱的工作特性是有利的；从图4中可以看出，当流过二极管的电流时间变长时，其温度升高，二极管两端的压降会略有降低，而电压的降低有利于电压继电器的耐热，使整个回路的耐热性能提高。

从图3中可以看出，当由左侧输入的电流较小时(例如0.05A)，二极管就能导通，使继电器在小电流时就能动作，这样不利于其抗干扰特性。为解决这一问题，在图5的基础上再并联一个阻值为5欧姆的电阻，如图6所示，当电流较小时在电阻上产生的电压不能起动继电器，当有0.25A电流流过时，电阻两端的电压为1.25V，大于继电器的最小可靠动作电压1.13V，所以可保证继电器的可靠动作。也就是说，电流较小时的最低恒压值靠电阻来实现，电流较大时的恒压值则靠串联二极管来实现。

为了防止因某个二极管损坏以后影响整个电路的可靠工作，如图7所示，还可再并联一条备用二极管支路，或者如图8所示，在每个二极管两端各并联一个备用二极管。

另外，还可用大功率整流桥来代替图7和图8中的四个二极管，在图7中，相当于将整流桥的负极输出端连接到继电器线圈的左侧，正极输出端连接到继电器线圈的右侧，而两个交流输入端则悬空。在图8中，则相当于将整流桥的负极输出端连接到继电器线圈的左侧，正极输出端连接到继电器线圈的右侧，并将两个交流输入端相互短接。另外，还可在大功率整流桥上装散热器以保证其散热效果，从而保证整个电路的可靠工作。

从上述分析中可以看出，采用不同形式的恒压支路都是为了对流过的电流进行分流，并将该电流变换为恒定电压，以保证继电器的可靠动作。

如图9所示为本发明中一个10KV三相操作箱的二次接线原理图，它是对图1的改进，其中采用的是图8所示的方案。其中增加了与合闸闭锁继电器HBJ配合的合闸起动继电器1J，其两端并联有电阻14R和整流桥1U。其中，合闸闭锁继电器线圈的左端经合闸起动继电器1J的一个常开触点连接到正电源输入端，右端则经合闸闭锁电阻3R连接到负电源输入端；合闸起动继电器线圈的左端连接到合闸信号输入端、同时还经合闸闭锁继电器的一个常开触点HBJ1连接到正电源输入端，右端则连接到断路器的合闸线圈HC。

当有手动合闸或遥控合闸信号输入时，由于电阻14R或整流桥1U的恒压作用，合闸起动继电器1J的线圈通电，其常开触点闭合，实现起动功能，使合闸闭锁继电器线圈HBJ的线圈的左端与正电源接通后通电动作。合闸闭锁继电器通电动作后，其常开触点HBJ1闭合，将合闸起动继电器线圈的左端与正电源接通，此时即使合闸信号已消失，正电源也可经触点HBJ1、由电阻14R和整流桥1U组成的恒压支路而连接到断路器的合闸线圈HC，使断路器的合闸线圈HC通电动作，从而实现合闸功能。

跳闸时的工作原理与此类似，此处不再详述。

如图10所示为本发明中一个110KV三相操作箱的二次接线原理图，它是对图2的改进，同样采用的是图8所示的方案，此处不再详述。

由上述分析和实施例可知，当回路电流从0.25A～10.0A变化时，跳/合闸起动继电器线圈两端的电压基本恒定不变，该电压可使跳/合闸起动继电器动作，从而再带动跳/合闸闭锁继电器动作，最终使断路器中相应的跳/合闸线圈通电动作，实现跳/合闸功能。

上述实施例中的跳/合闸起动继电器和跳/合闸闭锁继电器都是电压型继电器，这几个继电器都不再受断路器中的跳/合闸线圈的额定电流约束，其自适应范围是0.25A～10A，无间断级差，与现有技术中的只有0.5A、1.0A、2.0A、4.0A四个电流值相比，其优越性非常明显，不再需要考虑跳/合闸闭锁继电器与断路器中的跳/合闸线圈之间是否匹配的问题。

在图1和图2中，跳/合闸的动作时间略为16ms；而在图9和图10中，跳/合闸的动作时间小于15ms。

另外，在图1和图2中，跳/合闸闭锁继电器的过负荷能力为其额定电流的2倍，时间为2分钟；而在图9和图10中，跳/合闸起动继电器的过负荷能力明显增强，在10A电流下可工作3分钟。

本发明的方案也可适用于分相操作箱，其具体实施方式与三相操作箱的实施方式类似，此处不再详述。

Claims (9)

1、一种三相操作箱，其中包括用于控制外部断路器的合闸闭锁继电器和跳闸闭锁继电器；其特征在于，还包括与所述合闸闭锁继电器配合的合闸起动继电器，以及与跳闸闭锁继电器配合的跳闸起动继电器；

合闸闭锁继电器线圈的第一端经合闸起动继电器的一个常开触点连接到正电源输入端，合闸闭锁继电器线圈的第二端连接到负电源输入端；合闸起动继电器线圈的第一端连接到合闸信号输入端、同时还经合闸闭锁继电器的一个常开触点连接到正电源输入端，合门起动继电器线圈的第二端则经断路器的合闸线圈连接到负电源输入端；在合闸起动继电器线圈的两端还并联有合闸恒压支路；

跳闸闭锁继电器线圈的第一端经跳闸起动继电器的一个常开触点连接到正电源输入端，跳闸闭锁继电器线圈的第二端连接到负电源输入端；跳闸起动继电器线圈的第一端连接到跳闸信号输入端、同时还经跳闸闭锁继电器的一个常开触点连接到正电源输入端，跳闸起动继电器线圈的第二端则经断路器的跳闸线圈连接到负电源输入端；在跳闸起动继电器线圈的两端还并联有跳闸恒压支路。

2、根据权利要求1所述的三相操作箱，其特征在于，

所述合闸恒压支路中至少包括一条与合闸起动继电器线圈的两端并联、由两个或多个二极管串联组成的合闸二极管支路，所述合闸二极管支路的正极端与合闸起动继电器线圈的第一端连接；

所述跳闸恒压支路中也至少包括一条与所述跳闸起动继电器线圈的两端并联、由两个或多个二极管串联组成的跳闸二极管支路，所述跳闸二极管支路的正极端与跳闸起动继电器线圈的第一端连接。

3、根据权利要求2所述的三相操作箱，其特征在于，在所述合闸二极管支路和跳闸二极管支路中的每一个二极管两端还同向并联有一个或多个相同规格的备用二极管。

4、根据权利要求1所述的三相操作箱，其特征在于，

所述合闸恒压支路中包括一个整流桥，所述整流桥的正极输出端接所述合闸起动继电器线圈的第一端，负极输出端接所述合闸起动继电器线圈的第二端；

所述跳闸恒压支路中包括一个整流桥，所述整流桥的正极输出端接所述跳闸起动继电器线圈的第一端，负极输出端接所述跳闸起动继电器线圈的第二端。

5、根据权利要求4所述的三相操作箱，其特征在于，在所述合闸恒压支路和跳闸恒压支路中，所述整流桥的两个交流输入端相互短接。

6、根据权利要求4或5所述的三相操作箱，其特征在于，所述整流桥上还装有散热器。

7、根据权利要求1-5中任一项所述的三相操作箱，其特征在于，

所述合闸恒压支路中还包括与所述合闸起动继电器线圈的两端并联的合闸电阻；

所述跳闸恒压支路中还包括与所述跳闸起动继电器线圈的两端并联的跳闸电阻。

8、根据权利要求1-5中任一项所述的三相操作箱，其特征在于，所述合闸闭锁继电器和跳闸闭锁继电器都是电压型继电器；其中，合闸闭锁继电器的第二端经过合闸闭锁电阻才连接到负电源输入端；跳闸闭锁继电器的第二端经过跳闸闭锁电阻才连接到负电源输入端。

9、根据权利要求1-5中任一项所述的三相操作箱，其特征在于，所述合闸起动继电器和跳闸起动继电器都是电压型继电器。

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