操作回路的几个基本概念(2)

2、HBJ（合闸保持继电器）和TBJ（跳闸保持继电器）

2.1 跳合闸保持回路的作用

传统电磁式保护的操作回路是同保护继电器互相独立的。操作回路主要起三个作用：a) 增加接点容量。由保护元件的接点直接通断开关的跳合闸回路，容易导致保护出口接点烧毁，所以由操作回路的大容量中间继电器来重动。b) 增加接点数量，如开关本体所能提供的TWJ和HWJ等接点数量有限，通过操作回路，增加接点从而实现如跳合位指示和控制回路监视及不对应启动重合闸等逻辑功能。c) 防止开关跳跃（简称防跳）功能。随着变电站综合自动化技术的发展，低压保护测控一体化、分层分布结构、分散式安装等已成为业界公认的发展趋势，操作回路必然要集成到保护装置内部。而操作回路主要由继电器等分立元件组成，它往往体积较大，这同保护装置体积要小型化的要求产生了矛盾。各厂家对此采取的处理方式，往往是采用小型继电器（工作电源一般为DC24V），并对传统操作回路做适量的简化。一些厂家直接取消了保持回路,采用出口继电器加适量延时的方式。这种方式国外的保护常用，如ABB、西门子等。微机保护测控装置采用小型密封继电器后，虽然各厂家的说明书上一般都标有接点容量为DC220V，5A等，目前最常用的开关操作机构是弹簧操作机构，而弹操机构的分合电流一般较小，10KV开关0.5A~1A左右，110KV开关2~4A左右，这样单从跳合闸参数来看，似乎没有问题，但实际上这是接点的导通容量，而我们重点要考虑的是接点的分断能力。因为跳合闸回路接有跳合闸线圈，属于感性负载，接点在断开时，会承受线圈产生的很高的反向浪涌电压，往往会造成接点拉弧，导致接点烧毁。而采用保持回路后，保护出口接点在导通跳合闸回路的同时启动保持回路，由保持回路来保证即使保护接点断开，而跳合闸回路仍旧导通，切断跳合闸线圈回路由具有一定灭弧能力的断路器辅助触点在开关主触头动作后完成。从而既保证了开关的可靠分合，也避免了保护接点直接拉弧。所以在电力部的继电保护反措要求中明确规定应有保持回路。

采用取消保持继电器，通过增加继电器接点动作时间，靠时间躲过接点拉弧的方式。看似巧妙，实际上并不可取。首先这种方式就违背了反措的要求，采用保持回路，并不仅仅是为了防止接点损坏，最主要的是保证开关可靠分合。通过软件设置接点闭合时间，仅仅是避免了接点烧毁，可靠性并没有提高，而且接点闭合时间的多少，也是很重要的参数，如果设置不当，也会出问题。另外即使时间设置合适，如果开关本身辅助触点不能及时分开，到达预定延时后，还是由保护接点分断跳合闸回路，还是会导致接点烧毁。

2.2 LFP系列保持电流如何调整

按照《继电保护反措要求》，目前国内有代表性的微机保护产品，操作回路都带有保持回路。国内开关跳合闸线圈都是电流型的，绝大多数的保持回路也相应采用了电流动作线圈。对保持继电器的动作电流有一定的要求，要保证适当的保持系数（即开关操作电流/保持继电器启动电流的比值，一般为2左右）。对不同操作电流的开关，保持动作电流也要与之相匹配。有些厂家（如北四方、南自厂）通过在现场更换不同动作电流的保持继电器来实现同开关的配合，但这种方式，由于采用可插拔继电器，容易导致接点接触不良，可靠性不高，且现场工作量较大。我们公司LFP和RCS系列保护操作回路都设计有保持回路，，并且在保持动作电流调整方面设计的还是非常方便的。LFP系列保持继电器为标准型号，通过调节保持线圈上并联的电阻大小，来使保持动作电流同各种参数的开关匹配。具体回路可见LFP941操作回路。

在这里需要强调一个概念，虽然我们在工程调试现场，经常说要根据开关动作电流来调整操作回路的跳合闸电流。但实际上跳合闸电流是由开关线圈本身的电阻决定的，我们是调整不了的。保持继电器线圈为电流型内阻很小，所以保护装置跳合闸回路本身的电阻可忽略不计，整个跳合闸回路电阻主要是开关跳合闸线圈内阻，该回路的电流大小就决定于直流系统控制电压和开关线圈电阻的大小，这是一个简单的欧姆定律。那我们在现场调整的是什么呢？我们只是调整的流过TBJ（/HBJ）线圈的电流。LFP900跳合闸保持继电器动作电流为250mA，如果一个并联电阻也不接入的话，跳合闸电流全部从保持线圈流过。可配合的跳合闸电流为0.5A，此时可靠系数为2。并入第一个电阻R1（标有+0.5A字样），该电阻的阻值设计同保持线圈回路阻值基本相等, 因为电阻分流,则外部整个跳合闸电流为1A时，此时流过保持继电器线圈的电流还是0.5A,，保持系数还是2。操作板上还有几个不同阻值的电阻，在其边上标有的+电流数值，就是并入该电阻后，可以在原来0.5A基础上“增加”的跳合闸电流。通过这几个电阻的组合，就可以适应外部开关动作电流从0.5A~4A的情况，目的就是要保证流经TBJ（/HBJ）线圈的电流在0.5A左右。这种调整方式非常巧妙，保持继电器型号统一既便于生产，直接焊接在电路扳上也提高了设备的可靠性。现场调整时，可用剪下的电阻或2极管的管脚，把需要的电阻管脚焊上即可，操作起来也很方便。

2.3 RCS系列保持回路自适应的原理

RCS96XX系列操作回路同上述LFP系列的保持回路的原理有些区别。RCS系列保持电流我们对外宣称是自适应的，在现场并不需要调整保持动作电流。它实际上是采用电压型保持继电器来代替传统电流型继电器，从而实现不用调整任何参数，即可实现同不同跳合闸电流的开关的配合。（具体回路可见9611的分板电路图）。

RCS系列TBJ（/HBJ）线圈的动作电压为DC1.5V，在其线圈上除了有起保护作用的二极管1N4007和电阻回路外（这点同LFP系列一样），还正向并接了两支串联的大功率二极管1N5408，起保护作用的二极管是反向接的，所以从电路扳上很好区分。当保护接点闭合接通整个跳合闸回路时，大功率二极管正向导通，每只二极管的正向压降为1.2V左右，这样不管跳合闸线圈的电阻多大（也就是开关的具体操作电流有多大），加在保持继电器线圈上的电压都是2.4V左右，都会启动TBJ（/HBJ）。从而实现了对开关跳合闸电流的自适应。这种设计方式也非常巧妙，规定的自适应范围从0.5A~4A,我考虑应该主要是由并联电阻决定的分流到1N5408二极管的最小导通的电流和最大承受电流这两个参数来决定的。因为电压型TBJ（/HBJ）线圈的动作电压很低，其自身阻值很小，从外回路角度来看跟传统电流保持回路没有太大区别，所以还是符合保护反措要求对保持回路的要求的。这种方式也越来越被许多厂家模仿采用（比如力导公司）。但在调试中要注意一点，采用电压型保持回路后，已不再有保持系数的概念。如果用户在现场非要校验保持继电器的动作电流时，应跟用户说明。

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