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繼電器的保護原理范文1

關鍵詞：電涌保護器；SPD；雷電反擊；雷電感應；現代建設

中圖分類號：TU856

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374（2012）26-0093-03

1　概述

在信息化帶動工業化的引導下，各類信息設備、計算機、精密儀器等的應用越來越廣泛。而此類精密電子產品具有工作電壓低、耐壓性差、高敏感性、抗干擾能力差等特點，因而在受到外界電流脈沖，尤其是雷電產生的影響下，極易受到損害。因此，防雷電保護在現代建設項目中顯得尤為重要。

SPD全稱是Surge Protective Device，也稱為電涌保護器，是限制雷電反擊、雷電感應和過壓而產生順勢電壓并釋放電流的重要器件。作為雷電保護設備體系中的重要組成部分，SPD已經廣泛應用在電力、交通、機場等各個行業。

2　電涌保護器的工作原理及分類

電涌保護器是電子設備防止雷電保護中重要的組成部分，是用于限制瞬態過電壓和泄放浪涌電流的裝置，它至少應包含一個非線性元件。電涌保護器并聯在被保護設備兩端。泄放浪涌電流、限制浪涌電壓都是通過其非線性元件完成的。

2.1　工作原理

電涌保護器的類型可以根據其包含的非線性基本元器件的不同分類，通常電涌保護器的基本元件有放電間隙、氣體放電管、壓敏電阻和抑制二極管等。

2.1.1　放電間隙。一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所保護設備的電源線相連接，另一根金屬棒與接地線相連接。當瞬時過電壓進入線路后，兩根金屬棒之間產生高電位差，使間隙被擊穿。從而把過電壓的電荷引入接地線，達到了保護設備的作用。這種放電間隙的金屬棒之間的距離可以根據需要調節且結構簡單。

2.1.2　氣體放電管。由相互離開的一對冷陰極板封裝在充有惰性氣體的玻璃管或陶瓷管內組成。通常為了提高放電管的敏感度，也可在放電管內充入助觸發劑。

2.1.3　壓敏電阻。主要成分是以金屬氧化物半導體非線性電阻為主，當作用在兩端的電壓達到觸發電壓數值后，電阻對電壓變得十分敏感。其特點是通留容量大，對瞬時過電壓響應時間快。

2.1.4　抑制二極管。抑制二極管主要是鉗制限壓功能，工作在反向擊穿區。由于抑制二極管的鉗制電壓低并且反應速度快，所以經常應用在多級保護電路的末端保護元件。

2.2　分類和特性

SPD從工作原理和性能上可以分為電壓限制型、電壓開關型、組合型。

2.2.1　電壓限制型。電壓限制型SPD的核心保護元件為各種非線性電阻性元件，具有連續的伏安特性，隨著電流增加電阻連續地減小。在無電涌出現時SPD表現為高阻抗，隨著電涌電流和電壓的增加，阻抗連續減小，使其兩端電壓基本保持不變。此類SPD通常采用壓敏電阻、抑制二極管為主要組件。

2.2.2　電壓開關型。電壓開關型SPD的核心保護元件為各種開關型器件，如開放的空氣間隙、氣體放電管、晶閘管等。開關器件也是非線性元件，但其伏安特性不連續，在電壓較小時基本為開路狀態，當電壓達到一定數值時，電阻突然降低，兩端成為導通狀態。

2.2.3　組合型。組合型SPD是由電壓開關型元件和電壓限制型元件組合而成的，串聯或者并聯共同發揮作用。組合型SPD也具有非線性特性，但是不連續，有時候表現為電壓開關特性，有時是電壓限制型特性。

電壓限制型SPD具有反應速度快的特點，但其電壓保護水平不高，有延緩老化現象。電壓開關型SPD電壓保護水平高且不會老化。組合型SPD由于串并聯方式和結構的差異，會表現出不同的特點。

3　電涌保護器的應用

3.1　過電壓成因

通常將超過設計規定的正常工作電壓的上限值電壓稱為“異常過電壓”，又稱“過電壓”。電涌保護器就是防止過電壓對電氣線路和電子設備中的電路、元件造成破壞。

過電壓可能來自外部，也可能來自內部設備和裝置。外部侵入的過電壓可以通過導線、線路、管路傳導進入，也可以通過線路之間的電磁感應、靜電感應產生；內部過電壓則可能由電路異常、開關動作產生。根據過電壓的產生原因，可以將過電壓大致分為雷電過電壓、操作過電壓、暫態過電壓、靜電等。

3.1.1　雷電過電壓。由直擊雷產生，通過導線或線路傳導到電子設備；由于雷電對地面放電，對附近1.5km范圍內的導線和導體產生電磁感應，從而傳導到電子設備。雷電過電壓的特點是持續時間短、峰值高。

3.1.2　操作過電壓。操作過電壓是由于在電路中存在大量能儲存能量的元器件，如電容中的靜電場能量和電感中的磁能等，在電路狀態突變時產生能量轉換，進而引起振蕩而出現的過電壓現象。通常，電路中的斷路器、隔離開關、繼電器、可控硅開關等在進行通斷動作時，都可以對開關兩端產生過電壓。操作過電壓的持續時間比雷電過電壓長且衰減快。

3.1.3　暫態過電壓。暫態過電壓是當電力系統發生故障時，切斷負荷或諧振時所產生的電壓過高現象。其特點是持續時間長。

3.1.4　靜電。在天氣干燥的季節，人體與衣服間摩擦會使人帶電，當帶電的人體與電子設備接觸時，就會對電子設備放電產生過電壓。靜電放電的特點是電壓高，時間很短。

3.2　SPD選擇與應用

針對不同原因產生的過電壓，其電涌保護器SPD的選用也不同。在實際應用中，要考慮一下幾方面選擇使用：

3.2.1　電涌保護器SPD通常安裝在電源線、信號線上對其進行保護。對于安裝在電源線的SPD，要根據被保護對象的電氣參數選擇SPD的通流量、負載能力、殘壓和響應速度等，以便與被保護設備配合使用。對于信號線上安裝的SPD，要根據信號線傳輸的信號電壓選取。由于信號傳輸一般都為低電壓，在不影響信號的傳輸前提下，通常采用限制線路上傳輸的最高電壓從而保護線路。

3.2.2　電涌保護器的電壓保護電壓值應小于被保護設備的沖擊耐壓值，這是基本原則。當線路電壓超過被保護設備沖擊耐壓值時，被保護設備將受到損壞。當進線端電涌保護器保護電壓與被保護設備耐壓值之比過高時，可以加裝二級電壓保護器。采樣逐級降壓引流的方式可以達到保護效果。

3.2.3　采樣多級SPD保護時，其流通量應是逐級減小的。第一級應選用大通流量SPD，第二、三級選擇通流量小的SPD。需要注意的是，當采用多級SPD保護時，要避免SPD殘壓過高和響應速度慢的原因，從而使被保護電路受損。

3.2.4　盡量減小電涌保護器和被保護設備兩端引接線的長度，每只并聯SPD引接線總長度不宜超過0.5m，以減少引線的電感產生的壓降對設備的影響。

3.2.5　當進線端電涌保護器與被保護設備電氣間的距離大于30m時，應在離被保護設備盡可能近的位置加裝另一個電涌保護器。

3.2.6　在實際應用中應選較大通流量或者熱備份SPD。雷擊過程往往是多次瞬間產生，通流量大的SPD使用壽命較長，有利于設備的保護。

3.2.7　對于SPD引入和引出線應用扎帶或膠布將其緊密捆扎在一起，這樣能有效地消除感應磁場，降低壓降。

3.2.8　要防止交叉耦合對設備線路的影響。雷電或其他脈沖信號線路在未通過SPD前，可以認為是一個強電磁場輻射源；當通過SPD后將可以視為穩定的線路，此線路不可再與已通過SPD的線路靠近，這樣容易產生“二次輻射”。

4　結語

電涌保護器在現代化建設領域中的作用越來越重要，選擇并使用好電涌保護器是防雷保護中的重要環節。SPD的使用必須考慮建筑物具體情況、被保護設備的具體對象以及合理正確的技術參數和接入方式，只有這樣才能使系統安全的運行，電子設備受到可靠的保護。

參考文獻

[1]　建筑物防雷設計規范（GB 50057-94）[S]．2000．

[2]　葉蜚譽．關于電涌保護器選配文章的討論[J]．電氣工程應用，2003，（3）．

[3]　林濱．淺談建筑物防雷接地的施工[J]．福建建筑，2010，（8）.

[4]　張維．建筑防雷接地系統的施工實踐[J]．華北科技學院學報，2010，（7）．

繼電器的保護原理范文2

關鍵詞：漏電保護；性能參數；安裝技術

Abstract: based on the working principle and leakage protector performance parameters, and according to the specific case analysis, and expounded the protection configuration parameters and the detailed characteristics, and gives the attention in the installation, and in the light of the construction site leakage protector the frequent trip to the common problems and puts forward concrete measures.

Keywords: leakage protection; Performance parameters; Installation technology

中圖分類號： TM934.31 文獻標識碼： A 文章編號：

1 漏電保護器結構及工作原理

漏電保護是一種電流動作型漏電保護，它適用于電源變壓器中性點接地系統（TT和TN系統），也適用于對地電容較大的某些中性點不接地的IT系統（對相－相觸電不適用）。

1.1 結構分析

常用漏電斷路器系電流動作型電子式漏電斷路器，主要部件有：主開關、零序電流互感器、電子放大部件、漏電脫扣器、實驗裝置，全部部件均安裝在一個塑料外殼中。

1.2 工作原理

當被保護線路或電源設備出現過載或短路時，主開關中的復式脫扣器完成瞬時或延時脫扣動作，從而切斷電源起到過載或短路保護作用。當被保護電路中有漏電或人身觸電時，只要剩余電流達到整定動作電流值，零序電流互感器的二次繞組就輸出一個信號，并通過漏電脫扣器動作，從而切斷電源，起到漏電和觸電保護作用，工作原理如圖1。

圖1 漏電保護工作原理

在正常情況下（無觸電或漏電故障發生），由電流定律知道：三相線和中性線的電流向量和等于零，即：

Ia＋Ib＋Ic＋IO＝0（2）

因此，各相線電流在零序電流互感器鐵芯中所產生磁通向量之和也為零，即：

Φa＋Φb＋Φc＋ΦO＝0（3）

當有人觸電或出現漏電故障時，即出現漏電電流，這時通過零序電流互感器的一次電流向量和不再為零，即：

Ia＋Ib＋Ic＋IO≠0（4）

零序電流互感器中磁通發生變化，在其副邊產生感應電動勢，此信號進入中間環節，如果達到整定值，使勵磁線圈通電，驅動主開關，立即切斷供電電源，達到觸電保護。

1.3 漏電保護器性能參數說明

1.3.1 額定漏電動作電流（In）

它是指在規定條件下，漏電保護器必須可靠動作的漏電動作電流值。國家標準（GB6829—86）規定有計15個等級，在0.03A（30mA）以下為高靈敏度，0.03～1A為中靈敏度，1A以上為低靈敏度。

1.3.2 額定漏電不動作電流（In0）

這是為防止漏電保護器誤動作的必需技術參數，即在電網正常運行時允許的三相不平衡漏電流。國家標準規定In0不得低于In的1/2。

1.3.3 漏電動作分斷時間t

動作時間是從突然施加漏電動作電流開始到被保護主電路完全被切斷為止。為達到人身觸電時的安全保護作用和適應分級保護的需要，漏電保護器分快速型、延時型及反時限型三種。

2 漏電開關的參數配置的案例分析

在實際使用過程中不但要考慮各級漏電開關的參數配置問題，還應根據施工現場的工程特點，具體問題具體對待，不可對各類工程生搬硬套，例如各個工程的機械設備、負荷狀況、場地情況等各不相同，所以漏電開關的參數配置應靈活掌握。

常用的一級箱104，多用于電源總進線處，600A主回路作為正常供電，100A作為臨時照明或緊急檢修使用。

DZ20L－630/3N的In＝100－300－500mA，In0＝50－150－250mA，分斷時間t≤0.4s；

DZ20L－400/3N的In＝100－200－300mA，In0＝50－100－150mA，分斷時間t≤0.2s；

DZ15L－100/4901的In＝30mA，In0＝15mA，分斷時間t＜0.1s。

如果3個分支回路DZ20L－400/3N的參數設定為In＝200mA，In0＝100mA，分斷時間t≤0.2s；則主回路DZ20L－630/3N的參數設定為In＝500mA，In0＝250mA，分斷時間t≤0.4s。由上面各級開關的額定漏電動作電流In、額定漏電不動作電流In0、漏電動作分斷時間t三個性能參數的配合情況，參考用電不同時系數，分支回路的額定漏電動作電流In≤主支回路的額定漏電動作電流In；分支回路的額定漏電動作電流In0≤主支回路的額定漏電動作電流In0；分支回路的漏電動作分斷時間t≤主支回路的漏電動作分斷時間t，由此可知此方案是比較合理的。

二級箱203，多用于電源的分配，二級箱不設漏電保護，只有短路和過載保護。

三級箱301，用于負載設備的電源控制，也是距離操作人員最近、最直接的保護，在實際使用中是安全問題的最關鍵部分。

DZ15L－100/4901的In＝30mA，In0＝15mA，分斷時間t＜0.1s。

考慮到人體的安全電流允許值為30mA，時間也縮小到最低，由此可知此方案是合理的。

3 施工現場漏電保護器頻繁跳閘的原因

3.1 漏電保護器布局不合理

根據《施工現場臨時用電安全技術規范JCJ46－2005》，在臨時用電總配電箱和開關箱中應裝設漏電保護器，形成三級配電二級漏電保護的模式。首先需要從技術的角度，根據施工現場實際情況對漏電保護器進行合理布置。在一些比較大的施工現場，需要將整個工地按專業或不同的施工隊劃分為若干個小的漏電保護范圍，在每個保護范圍內形成二級漏電保護，必要時形成三級漏電保護，這樣可以提高每個保護范圍內二或三級漏電保護的保護靈敏度，提高保護范圍內故障漏電時的漏電保護器的動作率，減少總漏電保護器跳閘。合理的布置也可以促使各個施工隊自主管理和方便項目部的統一管理。如果能通過加強對工地漏電保護器的管理，使每個漏電保護范圍內的二級漏電保護處于有效保護狀態，就可以大大地減少工地總漏電保護器的頻繁跳閘機率。

繼電器的保護原理范文3

關鍵詞 繼電器；繼電保護；可靠性

中圖分類號 TM774 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)082-0148-02

隨著科學技術的飛速發展，電子技術、計算機技術和通信技術帶領了繼電保護的快速發展。然而繼電保護中繼電器可靠性的檢測裝置存在著不少問題，比如由于繼電器沒有一個完備且成熟的可靠性檢測裝置而得不到普遍性應用。這種情況下，提出了一種利用現代計算機、通信和控制技術等基于功能集成和模塊化測試設備的方案。眾所周知，增強繼電器可靠性的最終目的是降低事故發生率。繼電器是繼電保護的核心，然而繼電保護運用十份廣泛，一旦繼電保護出現問題或紕漏，就會引起大面積停電，給社會的國民經濟帶來嚴重不便。因此，本文對電力系統中繼電器系統的可靠性研究具有重要的現實意義。

1 繼電器的選擇和使用

針對不同繼電器的選擇，繼電器的使用參數也不同。參數的選擇直接關系到繼電器能夠正常工作。有繼電保護的繼電器既可節約電能量又可保證試驗的準確性。

1.1 可靠性參數

影響繼電器可靠性的參數很多，如：靈敏度、吸合電流、工作電流、釋放電流、線圈電阻、觸點電路電阻等參數，下面就對這些參數進行具體分析。

1）靈敏度，指的是當繼電器線圈輸入一定的功率值時，繼電器的吸合能力。其特性是將使銜鐵運動并驅動觸點轉換的最小功率輸給繼電器的線圈。通常情況下，靈敏度的定義一般是吸合磁動勢。當吸合磁動勢值最小時，繼電器則被認為是最靈敏的；反之，則是不靈敏的。例如，極化繼電器吸合磁動勢的值比起中性繼電器的吸合磁動勢的值就較小，因此，相比之下，極化繼電器具有較高靈敏度。

2）吸合電流，它是繼電器檢驗控制所需的參數就，它的作用是表明繼電器在調整時突出其穩定性和結構零件的穩定性。

3）工作電流，線圈的工作電流在一定的條件下，在技術文件中以額定值正負公差的形式規定，工作電流的上限值和下限值存在一定的范圍內，上限值不超過其流經導線通電時所產生的固有溫升值，下限值取決其最小安全系數，并能保證在一定的吸合時間內，電源電壓下降和導線電阻增加時，繼電器能正常的工作。所以，在工作電流穩定的情況下，繼電保護中的繼電器就可以可靠穩定的工作了。

4）釋放電流，無論在何種情況下，釋放電流都會引導著銜鐵運動，同時幫助繼電器釋放。但電流下降到能使銜鐵回復原位的數值時，繼電器就會釋放；反之，銜鐵將不會幫助繼電器釋放。當銜鐵恢復到原始位置時，有一最大電流作為繼電器的最佳敏感度的指示標準。

5）線圈電阻，線圈電阻在20℃的溫度環境下，繼電器線圈的電阻值是繼電器本身固有的特性。但在其他溫度情況下，線圈電阻值需通過公式計算得出的。

6）觸電電路電阻，觸電電路電阻可以通過多種不同的方法計算出來，最常用的是伏安測量法。通過計算出來的電阻值評定繼電器觸點質量。其中需要注意的是，由于繼電器表面接觸電阻的測量比較困難，所以，接觸電阻值的確定應該根據繼電器觸點所有電路的電阻值。

從上述的這些參數可以看出，繼電器可靠性參數的選擇對繼電保護具有明確的關系，通過對這些參數的選擇可以選擇可靠性更高的繼電器，從而使得繼電器在繼電保護的作用下充分發揮可靠性。

1.2 繼電保護中繼電器的使用

首先要了解熟悉繼電器使用說明書中的一些專業術語，在遇到使用問題時能夠明確的知曉繼電器的問題之所在，使之在使用中發揮其可靠性。

1）繼電器的種類及其原理：繼電器的種類很多，這里以電磁繼電器和熱過載繼電器為例進行分析說明。①電磁繼電器：電氣機械繼電器（簡稱機電繼電器）。其工作原理是一個依據固定導線繞組的磁場作用于活動的鐵磁等零件，通過控制輸入和輸出回路來控制整個電路，在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等重要作用。②熱過載繼電器：低壓保護類電器中的元件。其工作原理是利用兩個金屬片在受熱后產生彎曲變形的力，讓電動機在過載時，熱過載繼電器能發出動作信號使觸點線圈斷電，使電動機主電路斷開，從而保護電動機不因過載而絕緣損壞、壽命降低、甚至燒毀，能保護系統正常工作。

2）應用術語及其含義：①吸合時間：當繼電器吸合時，從繼電器施加工作電壓的瞬間起至任一動合觸點第一次閉合或任一動斷觸點第一次斷開或至任一轉換觸點的斷開電路第一次閉合時的時間間隔。②釋放時間：當繼電器釋放時，從繞組切斷電源瞬間起至任一動斷觸點第一次閉合，任一動合觸點第一次斷開，或任一轉換觸點的斷開電路第一次閉合時的時間間隔。③吸合電流：當繼電器吸合時，線圈上所產生的最小電流值。④釋放電流：當繼電器釋放時，線圈上所產生的最大電流值。⑤工作電流：在所允許的吸合時間內，繼電器達到吸合狀態時線圈上產生的電流值。⑥接觸電阻：由組成觸點電路的簧片、接線柱等零件電阻和觸點過渡電阻組成的一種集成電阻。

2 電磁繼電器與熱過載繼電器可靠性研究

1）電磁繼電器在使用過程中主要依靠八點措施提高系統可靠性，分別是：線圈的瞬態抑制、冗余設計技術、觸電的降額使用、避免不同型號繼電器的并聯控制、低電平負載時的措施、繼電器線圈功耗的考慮、繼電器線圈激勵量考慮、串聯電阻向繼電器供電的考慮、繼電器使用過程中在考慮電力系統供電電壓的波動、繼電器工作時動作的加速、繼電器負載性質等不同情況下時，根據上述的八項措施選擇相適應的解決可靠性問題的方法，并做出與之相配合的研究方案。

2）熱過載繼電器是種低壓電器元件，使用過程中出現的故障較多，電動機燒毀是常見故障，這是由于熱過載繼電器可靠性較低。該種繼電器主要有兩種失效模式：拒動和誤動。針對這種繼電器出現的故障及失效模式，常常將保護成功率的高低作為其可靠性的衡量指標。熱過載繼電器可靠性的衡量指標是需全面衡量這種繼電器可靠性的，是要能反映產品使用要求的，要能體現出產品的差錯之處的。

其中，可靠性的指標在五種等級數據的檢測方案如下表1所示：

在驗證試驗中，通過不可接受成功率值估算熱過載繼電器拒動和誤動存在的概率。可靠性試驗的設計方案中提出的可靠性檢測方法可幫助熱過載繼電器可靠性的做進一步研究。

3 結束語

繼電器的可靠性直接關系到繼電保護的效果。本文對繼電保護和繼電器的一系列情況進行了闡述，通過對參數的具體描述，為電力系統選擇一個可靠性強的繼電器提供依據，從而使得繼電器能更好地在電力系統中發揮其可靠性的作用。同時通過對繼電保護的原理和繼電保護在繼電器中運用的描述，以及電磁繼電器與熱過載繼電器的舉例，顯示出繼電器可靠性的重要性。

參考文獻

[1]管振欣.淺談繼電保護原理及發展[J].科技創新與應用,2012,3.

[2]李明俠.淺談繼電保護的發展歷史和未來趨勢[J].百科論壇,2011,8.

繼電器的保護原理范文4

關鍵詞 繼電器；游藝機設備；應用；控制系統

中圖分類號 TN914 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)062-0115-01

繼電器是電氣控制系統，常用于自動化控制線路中，是游藝機電氣控制系統必不可少的一種控制系統，其繼電器的選擇的型號規格以及類型對游藝機設備的運行的安全可靠性具有非常重要的作用，本文主要根據繼電器的工作原理和結構進行分析電磁繼電器和固態繼電器等繼電器在游藝機設備上選用。

1 繼電器的工作原理和結構

繼電器是一種電氣控制系統，它通常應用于自動化控制線路中，其作用實際上是用小電流控制大電流的一種的自動開關，因此繼電器在電路的作用主要有安全保護、轉換電路以及自動控制等作用。常用繼電器種類主要有電磁式繼電器、熱敏干簧繼電器、固態繼電器以及時間繼電器。

其中電磁繼電器是最為常見的一種繼電器，電磁繼電器的工作原理為：當線圈通電后，鐵心被電磁鐵磁化，從而產生電磁效應，在電磁力的作用下，銜鐵就會克服彈簧的拉力吸向鐵芯，帶動銜鐵的動觸點動作，與靜觸點吸合，當線圈斷電后，電磁力消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回到原來的位置，使動觸點與靜觸點斷開，切斷電路。它的工作原理和基本結構如圖1所示。

固態繼電器（SSR）是具有隔離功能的無觸點的電子開關，在開關的過程中沒有機械接觸部件，所以固態繼電器除了有電磁繼電器的特點外，它還具有邏輯電路兼容、耐沖擊耐震防腐防潮能力好，靈敏度高、輸入功率小、輸出控制功率大、電磁兼容性好以及安裝位置沒有限制等優點。固態繼電器主要是以兩個接線端作為輸入端，另外兩個接線端作為輸出端的元器件，而中間主要采用隔離器件實現輸入輸出電的隔離[1]。固態繼電器有交流固態繼電器和直流固態繼電器之分，交流固態繼電器只能輸出控制交流信號，而直流固態繼電器只能輸出控制直流信號。

2 繼電器在游藝機設備中的應用

游藝機是一種供人們娛樂的設備，隨著自動化技術的提高，電氣設備的發展，目前游藝機設備正向著高速化、自動化智能化的方向發展，在游藝機設備設計應該注意最為重要的一點就是保證設備運行的安全性和穩定性，所以在對游藝機設備的電氣裝置設計時，在選擇繼電器時，首先應該將安全穩定放在第一位，下面主要進行分析不同的繼電器在游藝機設備中應用的特點及效果。

2.1 游藝機設備中繼電器的選擇

在游藝機電氣設備設計時，對于繼電器的選擇應該注意不同的游藝機設備其選擇的繼電器設備也是不同的，所以應該首先進行分析游藝機設備的控制電路的電源電壓，電源電壓所能夠提供的最大電流以及被控制電路的電流和電壓、還應該進行分析游藝機設備中被控制電路是否需要觸點，如果需要則需要幾對動靜觸點，并且在選擇繼電器時，以控制電路的電源電壓作為選擇的依據[2]。在確定繼電器的使用條件之后，還應該根據相關的資料，找出需要的繼電器的規格以及型號，如果手中有繼電器則應該根據資料進行核對此繼電器是否符合要求。在選擇的繼電器的過程中還應該注意繼電器的體積的大小，如果繼電器的體積比較大，則應該充分考慮繼電器的放置和固定，如果繼電器是小型的，則應該進行充分考慮電路板安裝布局。如果是游藝機的遙控裝置，則應該選擇超小型的繼電器產品。

2.2 電磁繼電器在游藝機設備中的應用

電磁繼電器主要是利用低電流、低電壓電路通斷間接控制強電流、高電壓的一種電氣裝置，電磁繼電器主要電磁鐵的通斷進行控制電路的一種裝置，電磁繼電器在游藝機設備中應用，主要對于大型的游藝機設備的啟動停止采用控制電路進行控制，這樣能夠減少突然停止或者突然啟動對游藝機設備造成的危害，在游藝機電氣設備中，一般游藝機設備的自動報警器也是采用電磁繼電器的原理進行控制，比如當游藝機設備的溫度升高到一定的程度時，游藝機設備中的水銀溫度計的水銀面達到金屬絲的位置，則水銀將電磁鐵電路接通，電磁鐵吸引彈簧片，促動電鈴的電路閉合，進而導致電鈴響達到報警，當溫度下降后，水銀面離開金屬絲，電磁鐵電路斷開，則電鈴電路斷開，電鈴不會發出報警聲音。并且電磁繼電器還具有缺相保護、過載保護以及短路等保護作用。

2.3 固態繼電器在游藝機設備中的應用

固態繼電器主要是采用集成電路、分離的電子元器件、混合微電路技術等形成的一種無觸點繼電器特性，這種繼電器具有可靠性高、開關速度快、電磁干擾小、無火花、靈敏度高等特點。這種繼電器在游藝機設備中應用，比較適合用于小型的游藝機設備、靈敏度高的游藝機設備。在游藝機設備中選用固態繼電器時，應該遵循以下原則：在小電流規格的印刷電路板采用固態繼電器時，由于固態繼電器的引線端子為高導熱材料，所以在使用應注意溫度不能大于250℃，還應該充分考慮游藝機設備的周圍的環境溫度，這樣保證固態及繼電器在游藝機設備中的安全性和可靠性。在游藝機設備采用固態繼電器是，還應該注意負載浪涌特性對繼電器的影響。由于很多游藝機設備在接通的瞬間會產生較大的浪涌電流，由于設備設置的比較緊密，從而造成熱量不能及時進行散發，所以將會導致固態繼電器內部的可控硅損壞，所以在游藝機設備中選用繼電器時，應該注意負載的浪涌特性，從而保固態繼電器在穩態工作的前提下能夠承受浪涌電流。

3 總結

隨著自動化技術的提高，電氣設備的發展，目前游藝機設備正向著高速化、自動化智能化的方向發展，游藝機是一種供人們娛樂的設備，在游藝機設備設計應該注意最為重要的一點就是保證設備運行的安全性和穩定性，所以在對游藝機設備的電氣裝置設計時，在選擇繼電器時，首先應該將安全穩定放在第一位。只有保證設備的安全性和運行的穩定性，才能保證游藝機給人們帶來的樂趣，才能不斷提高游藝機設備的為人們帶來的貢獻。

參考文獻

[1]王彥勇.淺談電磁繼電器參數、種類和選用方法[J].家庭電子(愛好者),2005,3:52-53.

繼電器的保護原理范文5

【關鍵詞】非電量保護;單重化;雙重化;三取二

1.引言

換流變壓器和平波電抗器是高壓直流輸電系統的核心設備，除了設置電量保護作為保護，同時還設備了數量眾多的非電量保護。非電量保護作為換流變和平抗的重要保護，可直接出口跳閘，其可靠性尤為重要，處理非電量保護的優化設置問題有利于提高保護系統的可靠性[1]。

為了提高換流站非電量保護的可靠性，根據國家電網公司生產技術部要求，湖北電力公司在2012年對江陵換流站實施了非電量保護的三取二改造。通過對已有的幾種非電量保護設計方案進行分析對比，并結合江陵換流站的實際情況，確定了完全雙重化的功能三取二保護方案，實現了江陵站換流變和平抗設備的瓦斯、油流等非電量繼電器的三取二改造。實現“三取二”保護方案極大地提高了高壓直流輸電系統的可靠性，有效降低了換流站非計劃停電的幾率。

2.現有的幾種非電量保護配置方案

（1）非電量保護單重化方案

在早期的高壓直流輸電工程中，對設備非電量保護的重要性認識不足，設備的非電量保護主要是采用單重化的保護設計。圖1為單重化保護的原理圖。

圖1 單重化保護的原理圖

單重化保護配置方案中，從設備非電量繼電器（如換流變本體瓦斯繼電器）接點來的信號進入非電量保護裝置，經過保護裝置重動后出口跳閘及報警信號。

單重化保護配置存在明顯的缺點：

1）非電量繼電器單一接點的誤動將導致跳閘出口，引起直流系統非計劃停運。

2）任意單一保護元件（如繼電器、非電量保護裝置、信號電纜等）的故障，將導致直流系統的拒動或誤動。

國家電網公司統計了2002年以來高壓直流輸電工程因換流變壓器非電量保護誤動導致直流系統非計劃停運的情況，統計研究結果表明，換流變壓器非電量保護誤動的重要原因之一就是非電量保護邏輯設計不合理，缺乏防止誤動的措施[2]。

（2）非電量保護雙重化方案

由于單重化保護配置在實際運行中存在明顯的缺陷，因此高壓直流輸電工程一般采用非電量保護雙重化配置方案。非電量保護雙重化方案的原理圖如圖2所示。

圖2 雙重化保護的原理圖

雙重化保護配置方案中，利用擴展繼電器對設備非電量繼電器的接點信號進行擴展，分別送至兩套獨立的非電量保護裝置，兩套獨立的非電量保護裝置對繼電器接點信號進行邏輯判斷并出口跳閘和報警信號。

雙重化保護配置比單重化保護裝置增加了一套保護裝置，使得保護防拒動的水平得到了極大的提高。

（3）非電量三取二保護方案

直流系統的重要性要求保護具有極高的防誤動和拒動的能力[3]，而“三取二”保護邏輯具有較高的可靠性，因此在目前的高壓直流輸電系統中非電量保護更多地使用“三取二”配置方案。在“三取二”保護配置方案中，設備的非電量繼電器至少提供三副獨立的跳閘接點，保護裝置對接點信號進行判斷，三副接點中至少有兩副接點動作，才出口跳閘。

采用“三取二”保護方案，當一副接點誤動作時，保護并不出口跳閘，因此能有效防止保護誤動。當其中一副接點因故障而不動作，此時如果另外兩副接點正常動作，保護仍能正確出口跳閘，因此能有效地防止保護拒動。

目前工程中采用的典型的“三取二”保護方案分為出口三取二和功能三取二兩類。

1） 出口三取二

出口三取二的原理圖如圖3所示。在出口三取二保護配置方案中，設備的每一個非電量繼電器（如換流變的本體瓦斯繼電器和有載調壓瓦斯繼電器等）提供三副跳閘接點，每副接點信號分別上送至三套同樣的非電量保護裝置中，每一臺保護裝置對每個繼電器發送的一副接點信號進行開入處理并出口保護。在三臺保護裝置的出口配置有“三取二”模塊，對三臺保護裝置的出口信號進行邏輯判斷，若同時有兩臺保護裝置出口跳閘，則出口跳閘。

圖3 出口三取二保護的原理圖

2）功能三取二

功能三取二的原理圖如圖4所示。在功能三取二保護配置方案中，設備的每一個非電量繼電器提供三副跳閘接點，設備所有繼電器的三副跳閘接點同時上送至“三取二”非電量保護裝置。保護裝置對開入的接點信號進行邏輯判斷，只有當同一個非電量信號的三副接點中至少有兩副接點動作時，保護裝置才出口跳閘。

圖4 功能三取二保護的原理圖

與出口三取二方案相比，功能三取二方案具有以下優點：

可靠性更高。兩種方案均能有效防止同一繼電器其中一副接點誤動作而導致的保護誤動作。但是當設備兩臺不同的繼電器同時有一副接點因故障而誤動作時，出口三取二會發生保護誤動作，而功能三取二不會因此而誤動作，因此放誤動的可靠性更高。

因此在實際工程應用中普遍采用功能三取二方案。

實際工程中，為體現換流變壓器非電量保護的靈敏性、選擇性、可維護性和高可靠性，一般采用完全雙重化的“三取二”邏輯保護配置方案。基于功能三取二的完全雙重化三取二方案的原理圖如圖5所示。

圖4 電源三重化保護的原理圖

使用完全雙重化三取二方案，非電量保護的三副接點同時分別送入兩套相同的三取二非電量保護裝置，兩套保護裝置獨立進行三取二判斷，并出口保護信號。當其中一套三取二非電量保護裝置發生故障拒動，另一套保護裝置仍能正確出口保護，能有效防止保護拒動。

3.工程應用

江陵換流站非電量三取二改造方案：

進行非電量保護改造前，江陵換流站的換流變、平波電抗器等設備的非電量保護存在瓦斯繼電器可靠性差、油流繼電器存在誤動隱患等問題。另外換流變、平抗非電量繼電器僅有兩副跳閘接點，繼電器的任一跳閘接點動作均使會直接出口，繼電器和裝置故障導致單極閉鎖風險較大。根據國家電網公司生產技術部要求，湖北電力公司在2012年換流站年度大修期間，實施江陵換流站非電量保護改造。

圖5 改造前非電量保護圖

圖6 改造后非電量保護圖

為提高瓦斯和油流繼電器動作可靠性，江陵換流站計劃更換為具有三副獨立跳閘接點的瓦斯和油流繼電器，采用三取二出口模式，從源頭及保護邏輯兩方面徹底消除非電量保護繼電器單一接點故障誤動隱患。

改造中計劃對原有的繼電器進行更換，對非電量保護邏輯進行改造，包括回路改造、增加板卡、更改程序實現三取二功能。

改造前的非電量保護原理圖如圖5所示。改造前設備非電量繼電器有兩副跳閘接點，上送ETCS（Electronic Transformer Control System），經保護邏輯判斷后，上送極控制保護屏PCP，出口跳閘和報警。其中任何一副接點動作，保護都將出口跳閘。

改造后的非電量保護原理圖如圖6所示。改造后設備非電量繼電器有三副跳閘接點，接點信號上送ETCS，在ETCS內經過三取二邏輯判斷，只有當繼電器的至少兩副接點動作，才上送跳閘信號至PCP，出口跳閘和報警。繼電器僅一副接點動作，保護不出口跳閘。

4.總結

高壓直流輸電中換流變和平抗等設備的非電量保護“三取二”方案，能有效降低非電量保護誤動、拒動的概率，是現階段高壓直流輸電系統非電量保護冗余方式的較好選擇。

通過對已有的幾種非電量保護設計方案進行分析對比，并結合江陵換流站的實際情況，對江陵已有的非電量保護進行了三取二改造，大大降低了換流站非電量保護非計劃停運概率，增加了直流系統運行可靠性，確保了跨區電網安全穩定運行。

參考文獻

[1]曹志輝，彭春燕.變壓器非電量問題分析[J].變壓器，2010，

47（8）：51-54.

[2]楊振東，寧波，譚靜.換流變壓器非電量保護誤動原因分析及解決措施[J].華中電力，2010，23（5）：52-55.

繼電器的保護原理范文6

【關鍵詞】高壓真空接觸器 電氣控制回路優化設計

高壓真空接觸器具有噪聲小、使用壽命長、可頻繁操作等優勢，在電廠、石化、冶金、礦業等領域，廣泛用于高壓電動機的控制和保護。高壓真空接觸器可與高壓熔斷器以及繼電保護裝置組合在一起，成為具有綜合保護特性的高壓真空接觸器一熔斷器組合電器。也稱綜合起動器，俗稱F―C回路。短路保護由熔斷器進行，而高壓真空接觸器主要保護負載的過載等。

傳統繼電保護裝置基于各種繼電器的配合實現各種保護和控制功能，微機綜保裝置的成功應用大大簡化了保護和控制回路，降低了回路故障率，在斷路器應用上獲得普遍認可。但傳統繼電保護裝置和微機保護裝置多針對高壓斷路器的應用而設計、開發，且由于接觸器的電氣控制原理圖的自身設計原因，則普遍存在如下問題：

(1)不能進行分、合閘回路監視；

(2)防跳功能無法實現；

(3)不能可靠合閘等。

針對上述問題，本文對機械保持型高壓真空接觸器的電氣控制原理進行了較為詳細的分析，并提出了可靠的解決辦法。

1　問題的出現及其原因分析

高壓斷路器經過幾十年的發展，其電氣接線圖從早期的油斷路器和ZN21、ZN28真空斷路器的簡單原理逐步發展為VD4、VS1等具有很強的通用性，包含了防跳、閉鎖的功能，可普遍與常規綜保和微機綜保配合實現對設備運行的可靠控制、保護和監視等。從而大大提高了設備現場運行的可靠性、實用性。高壓真空接觸器的操動機構多為電磁機構，不同于斷路器的彈操機構，沒有儲能回路，因此其控制回路也大有不同。長期以來，大多廠家在接觸器沒有設計相應功能，但在實際應用過程中，高壓真空接觸器和高壓斷路器經常在同一配電室運行。為統一管理，大多用戶都要求接觸器與斷路器具有基本類似的保護控制回路，確保其正常操作、記錄、巡視等習慣上與斷路器一致，從而避免主觀可能導致的事故。因此，我們有必要分析、探討高壓真空接觸器的控制原理，并探討其功能最優的電氣控制方案。

目前，高壓真空接觸器典型的電氣原理圖如圖1所示。

圖中虛線框內為接觸器的內部線路，其合閘過程如下：啟動SC合閘按鈕，合閘輔助繼電器K2則動作，K2的兩個串聯常開觸點切換成閉合觸點，合閘回路得電，機構動作，機械鎖扣使接觸器保持在合閘位置，完成合閘操作，合閘后。接觸器的輔助觸點S3切換，解除合閘控制回路的K2。分閘過程如下：啟動SO分閘按鈕，分閘線圈得電，解除機械鎖扣，接觸器分閘，輔助觸點S3切換。

該原理圖的優點是回路簡單，原理清晰，分析容易，但并不符合實際應用需要。在實際應用過程中，暴露出較多的問題：

(1)沒有防跳回路。防跳功能能夠防止開關在合分操作后，合閘信號和分閘信號持續時，造成開關頻繁自動合分的現象。較多廠家在接觸器沒有設計防跳回路，需要在外部通過增加中間繼電器等實現該功能。多數用戶習慣于將接觸器的控制回路與斷路器對等起來分析，而斷路器的防跳均在開關內部實現，通過短接兩個接線即可啟用該功能。高壓真空接觸器控制和保護的負載多為高壓電動機。高壓電動機啟動電流較大(一般為滿載電流的6倍)，沒有防跳功能的接觸器控制故障時會導致負載對電網的極大沖擊。造成系統配電設備和負載的嚴重損傷。因此，非常有必要對高壓真空接觸器設計防跳回路。

(2)存在合閘不可靠的可能。輔助開關觸點的切換幾乎都有一個特征：常開觸點切換成閉合觸點要比常閉觸點切換成斷開觸點的時間晚，一般在40％左右的行程，有些則達到60％，具體分析見圖2。同時高壓真空接觸器的合閘時間要比高壓斷路器長，斷路器的合閘時間一般在60ms以內。而接觸器一般為100～150ms。因此有可能出現合閘按鈕按下時，高壓真空接觸器還沒有真正合到位，S3輔助觸點就已經斷開，將合閘回路切除，則合閘輔助繼電器K2有可能動作沒到位或者剛到位就失電釋放(繼電器動作時間和返回時間一般為20ms左右)，導致合閘回路沒有得到充分的能量輸入，合閘不能到位。此時，即使合閘按鈕的閉合時間足夠長，也不能克服這一點。看似產品機構不可靠的問題，而根本原因是，高壓真空接觸器的合閘不同于斷路器。斷路器先通過儲能機構儲能，合閘時合閘電磁鐵得電啟動機構合閘即可，合閘過程中的能量來自于其儲能機構。而真空接觸器的合閘則需要全過程合閘線圈得電，直至合閘到位，因此需要保證合閘回路獲得充分的通電時間。根據客戶對部分廠家產品的評價，此類問題確實較為普遍。

(3)合閘回路的設計對外部合閘輔助繼電器輔助觸點的容量要求非常高。通常情況下，高壓真空接觸器的合閘電流在DC220V時，約為3～7A，接觸器式繼電器觸點長期載流能力雖然達10A以上，而其開斷直流電流的能力僅為0.3A(一般額定開斷容量為60W)，即使雙觸點串聯額定開斷能力也只有0.6A，也無法滿足接觸器合閘所需的開斷和關合容量的要求。因此，用戶必須采用能開斷大容量的大功率低壓接觸器來控制合閘。帶來成本高、功耗大等問題。

(4)不能實現跳位監視功能(或合閘回路斷線功能)。高壓斷路器通過在分、合閘回路的分閘按鈕上并聯繼電器都可以實現回路監視功能，這些繼電器為了保證開關不會誤動，其阻值與斷路器分、合閘線圈的阻值相比來說很大(比如約為10kΩ)，從而保證繼電器可獲得足夠的分壓，而斷路器分、合閘線圈不能動作。但高壓真空接觸器的合閘控制是通過合閘輔助繼電器來實現的，該繼電器的阻值也比較大(220V的繼電器阻值約在8kΩ)。因此在分閘后，合閘線圈分壓仍有可能達到動作電壓而合閘：或跳位監視繼電器分壓達不到動作電壓而顯示回路斷線等一系列問題。

(5)不能同微機保護裝置可靠匹配。微機綜保裝置大大簡化了開關設備的線路，且可靠性、穩定性都有保障。長期以來，微機綜保裝置的內部接線原理都是針對高壓斷路器的需要設計的，容納了保護、控制、監視、通信等功能，成為開關行業的有力保障。高壓接觸器卻很少有人關注，因此，微機裝置在高壓接觸器的控制保護應用上。大多不能完全適用。比如：微機的分合閘控制都設置了自保持回路，確保開關準確到位后。才解除指令。而高壓接觸器的合閘輔助繼電器過大的阻值使得該自保持回路不能啟動，因此合閘的可靠性與合閘指令的長短表現出很大關系。同時微機的合位、跳位監視也不能發揮正常功能。個別廠家將接觸器的合閘回路與合閘控制回路合并企圖解決該問題，但微機的合閘回路瞬間最大通流一般不超過5A，且其開斷能力有限。不能直接斷開該直流回路，因此，造成微機裝 置本體合閘回路經常燒壞。

因此，接觸器的操作回路既要照顧到與斷路器相似，同時還應保證本身操作的可靠性。設計一種實用、可靠的高壓接觸器電氣控制原理變得極為必要。

2　解決方案

根據市場反饋信息以及接觸器的設計、應用經驗，廈門興廈控電氣有限公司設計了應用于該公司VCF~真空接觸器一熔斷器組合電器的電氣原理圖，重新設計了合閘回路和合閘控制回路，如圖3所示。

圖中虛線框內為接觸器的內部線路，其合閘過程如下：啟動SC合閘按鈕，合閘輔助繼電器K2則動作，K2的兩個常開觸點切換成閉合觸點，合閘回路得電，機構動作。機械鎖扣使接觸器保持在合閘位置，完成合閘操作，同時，接觸器的輔助觸點S3切換，解除合閘控制回路的K2。分閘過程如下：啟動SO分閘按鈕，分閘線圈得電，解除機械鎖扣，接觸器分閘，輔助觸點S3切換。

通過該電氣控制原理，基本克服了傳統原理圖所存在的一些缺陷，具體如下：

(1)合閘采用雙繞組結構，使產品合閘輔助繼電器的可靠性得到大大提高。合閘回路采用雙繞組后，合閘輔助繼電器閉合瞬間的接通電流和斷開瞬間的開斷電流均為同時流經合閘線圈YB和保持線圈YC的電流(在電保持中為保持電流)，此電流比較小，因此，普通繼電器完全可以滿足要求。其合閘過程如下：合閘輔助繼電器K2的串聯常開觸點閉合之后，K1得電，K1的兩個串聯常開觸點切換成閉合觸點，短接了YC，此時，電壓全部加在YC上，此時電流約在7A以上，接觸器合閘，然后K1失電，合閘回路電流又恢復到較小值，此時K2斷開。在整個合閘動作過程中，合閘輔助繼電器K2的串聯觸點不論是在閉合還是斷開過程，經過的都是小電流(一般不超過0.3A)，而在閉合后經過的是較大電流(正常的合閘電流)，因此，合閘過程對K2的觸點容量要求大大降低，只要采用電氣壽命和機械壽命能夠與高壓真空接觸器匹配的接觸器式中間繼電器即可。對回路來說，也大大降低了電流階躍產生的過電壓。從而更為有效的保護了控制回路本身的可靠性。

(2)增加了可選的防跳回路。啟用防跳功能時，只需內部的JP接通，或者通過外部的接線端子短接即可。具體實現過程可根據圖3分析。在此，不再贅述。

(3)合閘操作的可靠性獲得保證。合閘按鈕SC按下后，K2動作，并通過K2本身的觸點自保持，接觸器動作。S3動作。S3的常閉觸點閉合后，啟動K3繼電器，從而斷開K2的通電回路。K2自保持接觸，完成合閘操作。如此，合閘輔助繼電器K2獲得了足夠的通電時間，即多獲得了在真空接觸器合閘過程中輔助觸點切換時間差(常開觸點變成常閉觸點與常閉觸點變成常開觸點的時間差)、K3繼電器的動作時間(20ms)以及K2繼電器的返回時間(20ms)，因此合閘的可靠性獲得可靠保證。

(4)可與多種微機綜保裝置配合，并實現了分、合閘回路斷線監測功能。在合閘控制回路中增加了并聯電阻R(一般取1kΩ以下。與高壓斷路器合閘電磁鐵阻值接近)，使得該回路的電阻大大降低，因此可以確保合閘回路監視繼電器的可靠動作，同時，又不致于K2誤動。與微機的自保持回路配合同樣也得到保證。同時，該接線保證了產品本身操作更為可靠，與外部的配合更為有效。且功能實現與高壓斷路器類似。符合常規的設計和使用習慣。

廈門興廈控電氣有限公司設計的電氣原理圖從根本上解決了真空接觸器的應用問題，并大大提高了產品，乃至整個控制回路的可靠性，實現了功能上與斷路器控制基本一致的理念。極大地方便了開關柜生產廠以及用戶，使其實用性獲得極大提高。