分、合闸线圈保护装置的设计与实现

分、合闸线圈保护装置的设计与实现

张岩

云南电网有限责任公司红河供电局 云南  661100

摘要：断路器是电力系统中非常重要的设备之一，用于控制电路的开关状态。然而，由于断路器线圈长时间带电可能会导致线圈烧毁，因此需要设计一种线圈保护装置来避免这种情况的发生。本文将介绍一种分、合闸线圈保护装置的设计与实现。

关键词：分、合闸线圈；保护装置；设计与实现

一、引言

随着电力系统的不断发展和扩大，对电力设备的可靠性和安全性要求也越来越高。断路器作为电力系统中重要的保护装置之一，其线圈的保护显得尤为重要。本文将介绍一种分、合闸线圈保护装置的设计与实现，该装置能够有效防止线圈长时间带电，降低线圈烧毁的风险，从而提高电力系统的可靠性和寿命。

二、背景技术

随着断路器运行年限的增长，断路器分、合闸接触器老化、机构卡涩等问题会导致分、合闸线圈无法正常释放弹簧，从而无法进行分、合闸操作。这种情况下，断路器的辅助接点无法切断分、合闸回路，导致线圈过载，并可能造成线圈长时间通过大电流而烧毁。尤其在35kV和10kV断路器中，线圈烧毁的情况时有发生。为了避免这种情况的发生，有经验的变电运行人员会在手动分、合断路器时时刻准备断开控制电源，人工切断线圈电流，以防止线圈过载。然而，在当前系统操作过程中，除部分500kV变电站外，大部分断路器都采用远程操作，而不需要人工介入。当出现异常情况时，控制回路无法及时断开，导致分、合闸线圈烧毁的情况越来越多。频繁更换线圈不仅对供电可靠性造成影响，对变电运行与变电检修资源造成不必要的浪费[1]。

因此，为了解决分、合闸线圈的烧毁问题，需要设计和实现一个分、合闸线圈保护装置。该装置应该能够及时检测到分、合闸线圈的异常情况，并快速切断线圈电流，避免线圈过载。装置需要能够自动运行，对断路器进行实时监测，并在出现异常时触发保护机制。同时，装置需要与断路器的远程操作系统进行无缝集成，确保远程操作的同时也可以达到保护断路器线圈的目的。在设计和实现分、合闸线圈保护装置时，需要考虑以下几个方面， 选择合适的传感器：需要选择能够准确检测分、合闸线圈状态的传感器，并能够实时将检测值传输给装置的控制系统。设计可靠的保护机制：装置需要设定合适的阈值和保护逻辑，一旦检测到线圈异常，能够及时切断线圈电流，保护线圈不受损坏。实现远程操作集成：装置需要与断路器的远程操作系统进行无缝集成，能够实时接收远程操作命令，同时能够将线圈状态和保护情况反馈给远程操作系统。可靠性和稳定性：装置需要具备良好的可靠性和稳定性，能够长时间运行并持续监测断路器的线圈状态，确保保护的稳定性和可靠性。在实现分、合闸线圈保护装置时，需要进行详细的设计和实验，并进行试验验证。根据验证结果，对装置进行适当的调整和优化，以确保装置能够有效地保护断路器的线圈，提高断路器的可靠性和运行安全性。最终，通过装置的应用，可以减少断路器线圈的烧毁情况，降低维修和更换线圈的成本，提高变电站的运行效率和可靠性。

三、本装置工作流程

闭环霍尔传感器检测电流：通过使用闭环霍尔传感器，系统可以高精度地检测电流。霍尔传感器通常能够提供对电流大小和方向的准确测量。滤波电路，通过滤波电路对霍尔传感器检测到的电流信号进行滤波，以去除掉可能的干扰信号，确保后续的电流检测能够基于干净的信号进行。单片机控制：检测到的电流信号由单片机进行处理。预设整定最大电流以及整定过流最长时间，当单片机检测到通过电流超过最大电流以及过流最长时间的时候会控制舵机进行正反转动，舵机正反转来控制拉合闸，对电路起到保护作用，防止线圈烧毁，舵机拉闸之后可再次手动合闸，但电流再次过载时，单片机检测到过流后再次进行控制舵机拉闸。设置参数通过液晶屏：用户可以通过液晶屏界面进行具体的设置，包括：整定动作电流大小；整定过流时间长短；其他相关参数的设置，如舵机的初始位置等。

这个装置的通过电流检测和单片机的智能控制，可以实现对二次控制电路的电流的检测。用户可以通过液晶屏界面进行参数设置，使得系统能够适应不同的使用场景。整个系统结合了滤波技术、闭环霍尔传感器、单片机控制和人机交互，实现了一个智能、可定制的电流控制系统[2]。

四、有益效果

（一）线圈保护

该装置有效防止了断路器线圈长时间带电，从而减少了线圈烧毁的风险。在正常情况下，断路器的线圈在电流切断后会停止带电状态。然而，由于各种原因，如过载、故障等，线圈可能会保持带电状态，导致长时间的电流流过线圈，进而产生过多的热量，引发线圈烧毁。分、合闸线圈保护装置通过安装一个电流传感器，实时监测线圈的电流变化。一旦线圈的电流超过设定的阈值，装置会发出信号触发继电器，切断线圈的电源供应。这样就能够及时阻止线圈长时间带电，有效降低线圈烧毁的风险。

（二）减少设备成本

通过有效防止线圈烧毁，分、合闸线圈保护装置可以减少由于线圈烧毁而引起的大量操作和工作，从而降低设备

及人工成本。一旦线圈烧毁，需要停电进行维修或更换，这不仅增加了操作和维修的成本，还会造成电网风险的增加。装置的设计使得线圈烧毁的风险大大降低，从而减少了额外的操作和维修。这种减少操作的方式节约了设备成本，同时也提高了设备的可靠性与寿命。在实际使用中，分、合闸线圈保护装置能够提供以下几个方面的有益效果：首先，通过防止线圈长时间带电，减少了线圈烧毁的风险，提高了设备的可靠性；其次，减少了线圈更换和维修的频率，降低了设备的维护成本；最后，由于线圈保护装置的安装，使得设备运行更加稳定可靠，减少了由设备故障引起的停机时间和生产损失。

（三）减少人工成本

分、合闸线圈保护装置的设计与实现可以有效减少线圈烧毁引起的故障和维修需求，从而减少了人工成本。具体有以下几个方面的益处：降低故障频率：分、合闸线圈保护装置可以实时监测电力系统中的线圈状态，一旦发现异常，及时进行切断电路。这样可以减少线圈烧毁的频率，从而降低了故障的发生。减少维修需求：通过保护装置的设计与实现，线圈烧毁的概率降低，维修需求也因此减少。这减少了维修人员的工作量和维修费用，进一步减少了人工成本。提高电力系统的运行效率：线圈烧毁会导致系统的停电，而通过分、合闸线圈保护装置的设计与实现，可以在故障发生时迅速切断电路，从而减少了停电时间，提高了电力系统的运行效率。

（四）紧急情况应急响应

分、合闸线圈保护装置的设计与实现中的自动复位功能可以使断路器操作电源在线圈异常断电后自动恢复，不影响下一次保护动作与操作。避免了控制回路中部分继电器轻微卡涩时导致断路器不能分合，而部分元件短时通电后甚至能够自动恢复，这对于电力系统的应急响应能力有着明显的提升效果。具体有以下几个方面的益处：快速恢复供电：在发生紧急情况，如自然灾害或设备故障时，通过分、合闸线圈保护装置的自动复位功能，在断路器第一次遥控操作失败后可以强送一次，，减少了停电时间，保证了电力系统的正常运行。提高供电可靠性：自动复位功能使得在系统遭遇突发情况时，能够快速恢复供电。这提高了电力系统的供电可靠性，降低了停电的风险和影响。。

五、总结

综上所述，分、合闸线圈保护装置的设计与实现具有重要的意义和价值。该装置能够有效保护线圈的安全运行，减少设备成本和人工成本，提高电力系统的可靠性和运行效率。通过这些措施，可以提高电力系统的稳定性和安全性，为社会和经济的发展提供更加可靠的电力保障。

参考文献：

[1]杨军.一种高压断路器分,合闸线圈防烧保护装置的设计[J].现代建筑电气，2019，10（1）：34-37.

[2]高世伟,张桂晨,刘乾鹏,等.断路器分合闸线圈电流信号及其特征点采集系统设计研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2023（4）：4.

[3]李春阳,张耀浩,庄名富,等.开关分合闸线圈防误触碰装置的研制与应用[J].电力设备管理，2022（24）：221-223.