摘要：本文介紹了一種適用于兩相不完全星形接線的兩相過電流繼電器，與傳統的由多個繼電器組成的保護系統相比，具有較高的抗干擾能力和工作可靠性，且運行維護更加簡單方便。 關鍵詞：飽和變壓器 反時限 定時限 0 引言 目前，我國6kV～35kV變壓器中性點不接地或經消弧線圈接地的系統線路的過電流保護、速斷保護裝置中使用的電流互感器均采用兩相不完全星形接線方式，以提高供電的可靠性。由于兩相不完全星形接線方式比三相星形接線方式少了三分之一的設備，所以節約了投資，并能提高中性點非直接接地系統供電的可靠性，故得到了廣泛的應用。 階段式電流保護中，兩段式電流保護由瞬時或限時電流速斷保護作為第一段，過電流保護作為第二段。最簡單的兩相不完全星形接線，需要由四臺電流繼電器、兩臺時間繼電器、兩臺信號繼電器、一臺中間繼電器組成，才能實現兩段式線路保護。其展開圖如下所示： 要實現這一套保護，不僅需要用的繼電器數量多，接線復雜，而且需要提供直流電源，為此，我們設計了一種JGL-3/10系列兩相過電流繼電器，只需一臺繼電器便可實現上述保護的全部功能，在這里作以介紹。 　 1 原理與構成 繼電器的原理框圖如圖2所示。 1.1 工作電源 繼電器由集成電路構成，而由集成電路構成的繼電器都必須有工作電源來維持運算放大器及邏輯回路的工作。近年來，由于有源的繼電器在工作中存在電源部分發熱，抗干擾性能差且增加了直流系統接地故障的幾率等缺點，越來越多的用戶在選型上更愿意選用無源的，除了這些缺點外，不用外接輔助電源對用戶來說接線簡單、經濟實用也是一個主要的優點。 因此，電源部分設計為采樣同時取工作電源，由一速飽和變壓器經整流濾波后取得±12V電源，速飽和變壓器采用R型鐵心，利用其飽和特性及穩壓電路 使得在電流增大時內部元件不致過熱，電源電壓仍能維持±12V。這種電路經試驗證明，性能穩定，功耗小，是無源繼電器獲得內部電源的一種很好的方法。 原設計為從任意一相取電源，繼電器仍能正常工作。因兩相不完全星形接線應該能反應除B相接地短路以外的其它各種故障，但在實際系統應用中，此種設計不能反應電源相以外的相間短路及電源相接地短路。因為假設從A相取電源，B、C相短路及A相接地短路時，A相電流為零，變壓器輸出為零，內部電源不能建立，所有的集成電路都不能正常工作，因而整個機器不能工作，降低了原兩相不完全接線保護的可靠系數。因此，后來改變設計為從兩相均能取電源，從而解決上述問題，仍能完成傳統保護的所有功能。 1.2 過電流保護 輸入信號經整流濾波后，通過撥盤開關實現定值整定，輸入信號量經過放大與門檻電壓進行比較，超過門檻電壓時，觸發器翻轉，輸出高電平,為了防止系統暫態超越和提高抗干擾能力，在邏輯回路中設計成必須連續收到三個工頻的脈沖信號之后，繼電器才能輸出，因此,其在過流啟動回路中增加了一級延遲展寬回路，由RC充電回路及四異或門電路組成，以防止高頻干擾信號引起的誤出口 。RC 延遲回路大約延時40ms時間。 任意一相過電流后均通過或門輸出，這樣當其中任意一相過電流值超過整定值時，均可以觸發后面的比較電路。確認過電流后，觸發后信號給與門輸入端一個信號。同時啟動延時電路。（延時整定為0時，整個電路固有動作時間為不大于50ms。） 1.3 過電流延時 定時限：延時電路采用CMOS集成電路構成，具有很高的延時準確度和穩定性。由石英晶體震蕩器產生標準的時基信號，正常工作時，石英晶體一直工作在起振狀態，而計數器卻不工作，只有當真正過流時，由過流信號啟動延時，即計數器開始分頻計數，當計數值達到撥盤開關整定值時，延時電路輸出給與門一個信號。 由于定時限電流保護主要用在電網的線路保護中，缺點是其保護范圍受到系統運行方式的影響很大，反時限電流保護能有效地保護被保護元件的全部范圍，在配電網末端和大容量電機上都得到了廣泛的應用，因此開發兩相過流繼電器的反時限功能也非常有市場前景。 反時限：反時限利用AD集成電路片的模擬量與數字量的變化關系來實現，電路如圖3所示。 f=Vin/10RC （1） 按上圖接法有式（1）關系成立，從式中可以看出，輸入電壓越大，輸出頻率越高。反時限的動作特性是電流越大，動作時間越短，利用上式，基本上可以實現這樣的一種動作特性。但為了與IEC國際標準中非常反時限的動作特性接近，還需設計修正電路。通過實驗，在過流信號經減法器“-1”后，Vin的電壓為式（2）， K1（I/Is-1 ） （2） Is取過流整定值/1.2，對整個電路而言，Vin是一個隨電流大小變化的電壓量。上圖中取R=10K，C=0.047μF，計數器采用10分頻計數器，AD集成片輸出的頻率，經過計數器分頻計數，當計數值達到撥盤開關整定值時，延時電路輸出給與門一個信號。 參照國內最早的反時限過流繼電器GL-10的時限整定辦法，同樣將撥盤整定值定為10倍過電流下的延時時間，因此10倍過流時，設計為輸出頻率1000Hz，根據式（1）得出10倍時Vin=4.7V，K1=4.7/11，經過以下推導，可得出反時限延時公式（4）。 T=1/f=4.7/Vin （3） 因Vin=K1×（I/Is-1 ）設K=4.7/K1=11， 得 其中T：反時限延時時間 t：10倍動作電流下動作時間，即撥盤整定值 IS：Id/1.2 ，Id：動作電流 I：繼電器輸入電流值 2 產品主要技術指標 3 結論 這種新型無源兩相過電流繼電器已在北京電科院工程中心承建的青海鋁電有限公司電解鋁工程和北京電科院大功率電力電子實驗室濾波器保護中使用?，F場運行表明，繼電器性能可靠，完全能適應電力系統對兩相不完全星形接線中過流繼電器的要求，現已通過專家鑒定。