1、电工技师论文节能信号灯与 DX-3型闪光继电器的配套改造目 录1、 目录12、 存在问题23、 故障原理分析24、 DX-3型继电器改造方案65、 改造方法96、 结束语97、 附录参考资料10电工技师论文第一章 存 在 问 题变电站中高压断路器控制、中央信号等电气屏柜上应用信号指示灯较多，用来反映电气设备的各种运行状况。传统 XD-5型信号灯，因其具有结构简单、经济等优点，在变电站直流系统中应用也较为广泛。但 XD-5型信号灯在长期使用中我们发现存在故障率高、使用寿命短、功耗大缺点，增加维修工作量及成本，同时给电气设备安全可靠地运行带来一定影响。随着新型节能信号灯的出现，我们对 10KV变电
2、站内电气屏柜上信号灯全部进行了更新换代，采用节能型 XDJ-1型信号灯替换原 XD-5型信号灯，它具有工作可靠、寿命长等优点。更换信号灯后在调试过程中发现，XDJ-1 型发光二极管式信号灯正常指示时发光明亮，但在断路器预备分闸、预备合闸及事故跳闸状态时却不能按照要求产生闪光功能，检查闪光装置电路、闪光继电器都未发现异常。后经电路分析和相关试验，最终发现是新信号灯XDJ-1的工作电流与 DX-3型闪光继电器的启动电流配合不良所至。由此产生信号灯的更换引起 DX-3闪光继电器不能工作的问题。第二章 故 障 原 理 分 析一、断路器控制工作原理我站 10KV配电变压器采用典型保护，其保护原理图（即断
3、路器控制原理图）如图1（见后页）所示。当断路器分别在预备合闸、预备分闸及事故跳闸时，负电源通过“不对应”回路与闪光小母线（+）SM 接通，使闪光继电器工作，对应断路器的信号灯（红色或绿色）产生闪光，以警示、提醒电气值班人员。断路器的“不对应”回路是构成闪光回路的主要组成部份，共有三种情况两种电路状态：A：预备合闸及事故跳闸状态时的“不 对应”回路，其电路回路通路图如图 2所示。电工技师论文图 2：预备合闸、事故跳闸时接通的回路图电工技师论文图 1：a 断路器控制原理图电工技师论文R 电阻 2G1150，1000 只 1 装于屏后12GP 光字牌 XD10220，220V 只 21LD 光字牌
4、XD10220，220V 绿色 只 11HD、2HD 信号灯 XD5220，220V 红色 只 2KK 转换开关 LW2-22la、4、6a、40、20/F8 只 1A 交流电流表 1BL1A，0100A 只 1安装在 2KP控制屏上的设备VARH 电度表 DX8 10000/100V，100/5A 只 1WH 电度表 DS8 10000/100V，100/5A 只 1HC 直流接触器 CZ040C DC220V 只 11G 辅助开关 F12 只 156RD 熔断器 RL160/35 只 212RD 熔断器 RL110/6 只 2QP 切换片 YY1S 只 113LP 连接片 YY1D 只 3
5、2HD、2LD 信号灯 XD5 220V 只 2HA、TA 按钮 LA1822 只 2 红、绿各 12R 电阻 ZG1150，4000 只 11R 电阻 ZG1150，3000 只 1HWJ 合闸位置继电器DZ1-31B 只 223XJ 信号继电器 DX11，0.025A 只 11XJ 信号继电器 DX11，1A 只 11SJ 时间继电器 DS21/C 只 1BCJ、TBJ 中间继电器 DZB15B，DC220V 1A 只 234LJ 电流继电器 DL21C/20 只 212LJ 电流继电器 DL21C/100 个 2安装在 27G（18G）开关柜上的设备符号 名称 型号及规格 单位数量备注设
6、备表设计 洪文惠审核 杨孚素江苏省治金设计院设计阶段南通治厂 30T电炉炼钢车间专 业35KV开关站 工 程 号10/0.40.23KV 1000KVA 8632钢电变压器原理系统图图 号215图 1： b 元件名细表电工技师论文B：预备分闸时“ 不对应”回路，其电路回路通路图如图 3 所示，图 3：预备分闸时接通的回路图二、DX-3 闪光继电器的工作原理我变电站信号灯闪光装置采用的是由 DX-3闪光继电器构成，其工作原理图如图 4所示。图 4：DX-3 闪光继电器构成闪光回路原理图闪光回路工作原理：当断路器与 KK控制开关的位置不对应时，即通过断路器“不对应”回路把闪光小母线（+）SM 接通
7、至负电源，其电路通路为+XM1RDJ（常闭点）线圈 J和并联电容 C充电电阻 R（+）SM“不对应”回路-KM，使闪光继电器 DX-3的线圈J回路接通，但由于充电电容 C的作用，线圈 J不立即动作，电容 C经附加电阻 R及“不对应”回路中的信号灯向线圈 J充电， （+）SM 上电压较低，回路上的信号灯发光较暗。当电容 C两端电压上升至线圈 J的启动电压时，线圈 J动作，J 常闭接点打开，切断线圈 J的供电回路；J 的常开接点闭合，将正电源直接加至（+）SM 上，使不对应回路中的信号灯发出明亮的光，其通路为+XM1RDJ 的常开接点（+）SM不对应回路-KM。此后，电容 C对线圈 J放电，使线圈
8、 J维持在动作状态，当电压下降至小于线圈 J的返回电压时，线圈J复位，常闭接点闭合，常开接点打开，直流正电源又开始经电阻 R及不对应回路的信号灯向电容 C充电，线圈 J的电压不断上升，而（+）SM 上电压随着降低，信号灯灯光变暗。当电工技师论文电容 C的电压上升至线圈 J的启动电压，DX-3 型闪光继电器再次动作，重复上述过程，使接在闪光母线（+）SM 上的信号灯发出连续的闪光，按钮 YA的作用是模拟不对应回路接通作试验动作，信号灯 BD在平时作电源监视作用。三、信号灯改造后 DX-3闪光继电器工作原理由于更换节能型信号灯 XDJ-1之前变电站各电路工作正常，更换信号灯后除闪光功能以外，断路器
9、控制和中央信号等其它功能都正常，我们初步推断 DX-3闪光继电器不工作与更换了 XDJ-1型信号灯有关。解剖 XDJ-1型信号灯，其结构为发光二极管串联电阻，万用表测量阻值为 25K左右，而原 XD-5型信号灯串联电阻为 2.5K，两种信号灯串联电阻的阻值相差很大，根据闪光动作回路原理图作电路估算，则 XDJ-1型信号灯中串联电阻的电压降过大，造成 DX-3闪光继电器线圈不能启动，闪光回路不工作。为了证实分析推测，我们采用 BG-3继电保护综合测试仪进行实验测试，测得数据如下：XD-5信号灯：串联电阻 2.5K，全压工作电流 85mAXDJ-1信号灯：串联电阻 25K，全压工作电流 8.8mA
10、DX-3型闪光继电器: 启动电压 78V, 返回电压 43V电容 C = 220uF,电阻 R = 1K线圈电阻 RJ = 2.7K由此计算出线圈 J的启动电流: I 启 =78V2.7K= 28.9mA，原 XD-5信号灯不对应回路工作时线圈 J的电流 I1：I1220V（2.7K+1K+2.5K）= 35mA,此处计算时为 1只信号灯最大电阻工作时,合闸接触器 HC线圈电阻较小忽略不计；XDJ-1信号灯不对应回路工作时线圈 J的电流 I2：I2220V（2.7K+1K+12.5K）= 7.7mAI 启 , 此处计算时为 1只信号灯最大电阻工作时；I2220V（2.7K+1K+25K）= 1
11、3.6mAI 启 ,此处计算时为 2只信号灯最小电阻工作时；通过数据测试和理论计算分析，我们判断出 DX-3型闪光继电器不能工作原因：采用XDJ-1节能信号灯时不对应回路中的工作电流小于 DX-3型闪光继电器线圈 J的启动电流，使继电器线圈 J不能启动，闪光回路不能工作。电工技师论文第三章 DX-3 型闪光继电器改造方案一、改造方案原理根据 DX-3型闪光继电器的动作原理和启动特性，为解决更换信号灯后 DX-3型闪光继电器不工作的问题，我们采用电子元件设计了替代 DX-3型闪光继电器的新闪光电路，其工作原理图如图 5所示。图 5： 新闪光电路原理图该电路用一片 TLP631光电耦合元件和继电器
12、 J2的常开接点串接在电路 791和 790之间，代替 DX-3闪光继电器，同时将强电与弱电回路进行隔离，提高弱电回路的抗干扰能力和安全可靠性能，工作原理图如图 6所示。图 6： 新闪光电路接线图新闪光电路工作原理：结合图 5，当断路器在正常状态时（即未出现不对应状态时） ，光电耦合元件中的发光二极管未导通，则三极管 V3处于截止状态继电器 J1不工作J1常开接点打开三极管 V4饱和导通继电器 J2工作J2 常开接点（继续）闭合，此时闪光小母线（+）SM 上无闪信号，无信号灯闪光。电工技师论文当出现不对应回路工作时，不对应回路导通，光电耦合元件 TLP631中发光二极管导通发光使其三极管管脚
13、4、5 导通三极管 V3饱和导通继电器 J1吸合工作J1 常开接点闭合电容 C1被短路三极管 V4基极电位下降导致 V4截止继电器 J2复位J2 常开接点打开并切断闪光回路电源同时不对应回路中信号灯熄灭同时光耦合元件 TPL631截止使三极管 V3截止继电器 J1复位J1 常开接点打开12V 电源通过 R3向电容 C1充电使三极管 V4基极电位逐渐升高直至 V4饱和导通继电器 J2线圈工作J2 常开接点导通不对应回路导通不对应回路信号灯点亮。以上过程是不对应回路中的信号灯点亮、熄灭闪烁的一个周期，重复上述动作过程，回路中信号灯明、暗交替连续闪烁。闪光信号的频率通过 R3来调整，时间常数=R3*
14、C1，R3 设置为可调电阻。新闪光电路所需 12V直流电源就地取于直流屏内，DC220V 控制电源经电阻分压，再经一片三端集成稳压器 CW7812获取稳定直流电源，此电路比较典型，电路原理图如图 6所示。图 6： DC12V 电源电路原理图三、 元器件选择新闪光装置中的继电器 J1、J2 采用超小型封装 OMRON-G6A-27/4P型继电器，其线圈动作电流为 38 mA，接点最大允许电源为 0.5A.三极管 V3、V4 工作在饱和导通和截止两种状态，选用硅管 3DG12，其 值大于 40。根据继电器线圈的动作电流和三极管的 值，按照三极管饱和导通的条件：IBI BSE C/* RC （式中
15、IB为基极电流，I BS为临界饱和时基极电流，E C为电源电压，R C为集电极电阻。 ） ，计算取值 R1=10K，R2=5.1K，R3 取可调 20K，R4=1K，C1=220 uF。由于继电器线圈在三极管截止时具有反电势，在其线圈两端并 1只 1N4001阻尼二极管。光耦合元件根据工作电流 IF、 ICF值和电路中工作电流的大小选用 TLP631型。电工技师论文电源中三端集成稳压器选用 CW7812，其输出最大电流 1.5A,稳压器输入电压要大于 15V小于 35V,故 R1=1K/50W，R2=95/10，稳压器输出端并联 1只电容 C以抑制自激振荡，取C=220 uF，同时稳压器输出端
16、装一只发光二极管作电源指示，取 R3=1.3K。第四章 改 造 方 法用 1.5MM厚的敷铜板一块，按图 7所示电路要求腐蚀好，把所有元件安装在上，利用DX-3型闪光继电器外壳及底座，把电路板和元件装入盒内，从屏后接线端子线号 791、792处引入控制电源 DC220V至新闪光继电器，同时把新继电器相关电路引出接好线，电源的两只分压电阻因功耗较大，装置屏后的空余地方以利于散热,安装接线无误后新闪光继电器即可投入运行。图 7：新闪光电路印刷板图第五章 结 束 语变电所的 XD-5信号灯和 DX-3型闪光继电器经过配套改造后，经过运行使用，动作可靠、性能稳定，未发生任何故障，大大降低了维修工作量和
17、费用，保证高压电气设备安全可靠地运行。通过本次设备的相关改造，也提高了自己的业务水平增长了自己的知识面,受益非浅。电工技师论文电工技师论文附录参考资料目录：1. 实用半导体器件手册编委会， 实用半导体器件手册 ，机械工业出版社，1994.6；2. 清华大学电子教研室， 模拟电子技术基础 ，高等教育出版社，1985.10；3. 清华大学电子教研室， 数字电子技术基础 ，高等教育出版社，1985.10；4. 江苏省电力工业局， 变电运行培训教材 ，水利电力出版社，1988.6 修订版；5. 庄跃辉 舒建寅， 国内晶体管参数与代换大全 ，人民邮电出版社，1995.3；6. 工厂常用电气设备手册编委会， 工厂常用电气设备手册 ，中国电子出版社，1998.1二版。
