繼電器的應(yīng)用分析

標(biāo)簽：智能電網(wǎng) 繼電器 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備

一、繼電器在高壓開(kāi)關(guān)中合理應(yīng)用

目前使用的高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的二次系統(tǒng)由眾多的繼電器、多觸點(diǎn)輔助開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)及壓力開(kāi)關(guān)等元器件組成，其中繼電器類(lèi)占的比重約70%，面對(duì)紛繁復(fù)雜的繼電器類(lèi)產(chǎn)品，如何合理選擇、正確應(yīng)用，是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)人員密切關(guān)注并且必須優(yōu)先解決的實(shí)際問(wèn)題，尤其作為高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的二次控制部分，使用有大量的繼電器，其在運(yùn)行中也有其獨(dú)特的特殊性，選型的好壞， 直接關(guān)系到變電站設(shè)備的可靠安全運(yùn)行， 萬(wàn)一發(fā)生事故將特別嚴(yán)重， 因此要做到合理選擇，正確應(yīng)用，就必須充分研究分析系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用條件與實(shí)際技術(shù)參數(shù)的要求，恰如其分地提出所選用繼電器類(lèi)產(chǎn)品必須達(dá)到的技術(shù)性能，在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的重要性、可靠程度、所使用的環(huán)境條件及成本等因素綜合考慮選擇合理的繼電器。

氣候應(yīng)力作用要素，主要是指溫度、濕度、大氣壓力(海拔高度)、沿海大氣(鹽霧腐蝕)、沙塵污染、化學(xué)氣體和電磁干擾等因素，考慮到高壓開(kāi)關(guān)在很多惡劣工作狀況下運(yùn)行，尤其作為敞開(kāi)式高壓斷路器設(shè)備運(yùn)行在室外環(huán)境，工作狀況更惡劣，并且長(zhǎng)年累月可靠運(yùn)行的特殊性及系統(tǒng)關(guān)鍵部位必須選用具有高海拔、強(qiáng)抗電性的全密封產(chǎn)品，因?yàn)橹挥腥芊獾睦^電器方能具有優(yōu)良的長(zhǎng)期耐受惡劣環(huán)境性能、良好的電接觸穩(wěn)定、可靠的切換負(fù)載的能力。

1.溫度對(duì)繼電器的影響

繼電器是怕熱元件，高溫可加速繼電器的內(nèi)部塑料及絕緣材料的老化，觸點(diǎn)被氧化腐蝕而熄弧困難，電元件技術(shù)參數(shù)衰變，可靠程度降低，由于高壓開(kāi)關(guān)內(nèi)部裝有驅(qū)潮和保溫的加熱器，因此，在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不可將繼電器靠近驅(qū)潮和保溫的加熱器，并且應(yīng)該保持良好的通風(fēng)條件。雖然繼電器是怕熱元件，但是過(guò)低的溫度也不能忽視，低溫可使觸點(diǎn)冷粘作用加劇，觸點(diǎn)表面起露，很多廠家的繼電器表明最低溫度為一25℃，但是高壓開(kāi)關(guān)應(yīng)用在高寒地區(qū)也不在少數(shù)，因此建議選型時(shí)注意留有余地，避免繼電器由于低溫而不可靠，適當(dāng)情況下在高寒地區(qū)增加加熱器，確保繼電器在低溫下可靠運(yùn)行，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

2.低氣壓對(duì)繼電器的影響

在低氣壓條件下，繼電器的散熱條件變壞，線圈溫度升高，使繼電器給定的吸合、釋放參數(shù)發(fā)生變化，影響繼電器的正常工作，低氣壓還可使繼電器絕緣電阻降低，觸點(diǎn)熄弧困難，容易使觸點(diǎn)燒熔，影響繼電器的可靠性，針對(duì)低氣壓條件下，建議采用整機(jī)密封的方法。

3.機(jī)械應(yīng)力對(duì)繼電器的影響

主要指振動(dòng)、沖擊、碰撞等應(yīng)力要素對(duì)控制系統(tǒng)的抗地震應(yīng)力作用、抗機(jī)械應(yīng)力作用，高壓開(kāi)關(guān)中斷路器的自振及分合閘操作引起的振動(dòng)對(duì)繼電器影響更大，應(yīng)該選用平衡銜鐵機(jī)構(gòu)的中問(wèn)繼電器，對(duì)于電磁繼電器簧片均為懸梁結(jié)構(gòu)，固有頻率低，振蕩和沖擊可引起諧振，導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)壓力下降，容易產(chǎn)生瞬間斷開(kāi)或觸點(diǎn)出現(xiàn)抖動(dòng)，影響繼電器的可靠性，建議在設(shè)計(jì)中盡量采用防振措施以防產(chǎn)生諧振。

4.絕緣電壓對(duì)繼電器的影響

非密封或密封繼電器的引出端外露絕緣子長(zhǎng)期受塵埃、水氣污染等因素，導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度下降，容易引起絕緣擊穿失效。

主要是指觸點(diǎn)負(fù)載性質(zhì)，如：燈負(fù)載，電機(jī)負(fù)載，電感器、接觸器(繼電器)線圈，阻性負(fù)載等;觸點(diǎn)負(fù)載量值(開(kāi)路電壓量值、閉路電流量值)，如：低電平負(fù)載、干電路負(fù)載、小電流負(fù)載、大電流負(fù)載等。

任何自動(dòng)化設(shè)備都必須切實(shí)認(rèn)定實(shí)際所需要的負(fù)載性質(zhì)、負(fù)載量值的大小，選用合適的繼電器產(chǎn)品尤為重要。繼電器的失效或可靠不可靠，主要指觸點(diǎn)能否完成所規(guī)定的切換電路功能。如切換的實(shí)際負(fù)載與所選用繼電器規(guī)定的切換負(fù)載不一致，可靠性將無(wú)從談起。

使用繼電器應(yīng)注意的特殊問(wèn)題及分析

1.關(guān)于密封繼電器與非密封繼電器

部分工程技術(shù)人員認(rèn)為非密封產(chǎn)品動(dòng)作直觀，失效分析方便，而全密封產(chǎn)品動(dòng)作過(guò)程看不見(jiàn)摸不透，主觀認(rèn)定非密封產(chǎn)品比全密封產(chǎn)品更可靠，這種憑直覺(jué)認(rèn)定的觀念是十分錯(cuò)誤的。

非密封繼電器的優(yōu)點(diǎn)是多采用拍合式銜鐵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝簡(jiǎn)單，安裝維修方便，工作狀態(tài)直觀，便于失效分析，價(jià)格便宜。主要缺點(diǎn)是工作可靠性對(duì)使用環(huán)境(氣候應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力)變化的敏感性強(qiáng)，長(zhǎng)期耐受氣候條件性能隨時(shí)間增長(zhǎng)而易受環(huán)境條件污染、損傷，電接觸穩(wěn)定性、可靠性差，線圈易受潮、雜質(zhì)污染產(chǎn)生電腐蝕、霉變而失效。

全密封繼電器優(yōu)點(diǎn)是多采用平衡旋轉(zhuǎn)式銜鐵，全密封機(jī)構(gòu)隔離外部氣候應(yīng)力作用，抗惡劣環(huán)境性能優(yōu)良，觸點(diǎn)電接觸性能穩(wěn)定可靠，線圈抗腐蝕、霉變，長(zhǎng)期可靠性能優(yōu)良，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝復(fù)雜，失效分析困難，本身無(wú)法維修后重復(fù)使用，成本價(jià)格高。

因此，從長(zhǎng)期耐氣候應(yīng)力性能、抗惡劣環(huán)境性能與電接觸穩(wěn)定的可靠性考慮，全密封繼電器優(yōu)于非密封繼電器，尤其對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)中使用繼電器的產(chǎn)品，應(yīng)該選用全密封繼電器，這樣可以適應(yīng)電力自動(dòng)控制、長(zhǎng)期穩(wěn)定的特殊性要求。

2.繼電器觸點(diǎn)的并聯(lián)和串聯(lián)

繼電器觸頭并聯(lián)的使用不能提高其負(fù)載電流，因?yàn)槔^電器多組觸點(diǎn)的動(dòng)作絕對(duì)是不同時(shí)動(dòng)作的，即先接通的1組觸點(diǎn)首先切換提高后的負(fù)載，而并聯(lián)的另外觸點(diǎn)還沒(méi)動(dòng)作，很容易使觸點(diǎn)損壞而不接觸或熔焊導(dǎo)致不能斷開(kāi)，觸點(diǎn)并聯(lián)對(duì)“斷”失誤可以降低失效率，但對(duì)“粘”失誤則相反，由于觸點(diǎn)對(duì)“斷”失誤為主要失效模式，故并聯(lián)對(duì)提高可靠性應(yīng)予肯定，可使用于關(guān)鍵部位。例如：在高壓斷路器實(shí)現(xiàn)三極電氣聯(lián)動(dòng)時(shí)，利用繼電器動(dòng)作帶動(dòng)3對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，再分別帶動(dòng)3個(gè)單極的電磁鐵完成分合閘操作，這時(shí)候的繼電器即分合閘繼電器的3對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)可以2個(gè)1組進(jìn)行并聯(lián)，起到關(guān)鍵作用，見(jiàn)圖1所示。使用的工作電壓不要高于繼電器線圈最大工作電壓，也不要低于額定電壓的90%，否則會(huì)危及線圈壽命和使用可靠性。

觸點(diǎn)串聯(lián)能夠提高其負(fù)載電壓，提高的倍數(shù)即為串聯(lián)觸點(diǎn)的組數(shù)，觸點(diǎn)串聯(lián)對(duì)“粘”失誤可以提高其可靠性，但對(duì)“斷”失誤則相反。

例如：有的高壓斷路器分合閘操作回路中將輔助開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)并聯(lián)或者串聯(lián)，就是根據(jù)操作負(fù)載電流來(lái)決定的。為了操作更加可靠，建議將輔助開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)均并聯(lián)，確保動(dòng)作的可靠，起到關(guān)鍵保護(hù)作用，見(jiàn)圖3.2所示，建議用圖3并聯(lián)型式。