国网自控防晃电装置技术特性说明.docx

携手合作共创共赢KHD-100 智能型自适应抗晃电装置技术特性说明江苏国网自控科技股份有限公司Jiangsu State Grid Automation Technology CO.,LTD.声明：最终解释权归我公司所有。一、 对接触器的适应性要求我公司目前生产的智能自适应防晃电装置，主要有以下几个型号细分。型号型号说明产品特性代表性接触器KHD-100-P普通型，P可省略主要适应普通型接触器。是指接触器线圈未经任何整流、节能处理的普通接触器。外部特征表征为用万用表测量其线圈电阻在1K以内。如正泰的CJ系列，正泰RMK系列，三菱S-N,S-K,S-V等65A以下接触器，ABB的CAL5系列，施耐德LCD系列100A以下接触器等。KHD-100-Z真空型主要针对真空接触器防晃电进行设计，真空接触器内置两组线圈，分别为启动线圈和运行线圈，启动电流大，运行时电流较普通型大。上海华通电器的CJK5系列真空接触器等KHD-100-J整流型该类型接触器线圈为直流型，前端采用整流桥方式。该接触器内部采用电子控制进行电压调节。富士的SC-N5P系列接触器，国内多数节能型接触器如正泰的CJ20Z系列节能接触器等KHD-100-S整流+串接电容式该类型接触器采用内部辅助接节点和电容并联的方式进行节能化处理，启动时常闭节点导通，启动后将线圈传入电容，进而启动节能作用如三菱的S-N(V,K)系列的65A以上接触器二、 防晃电的时间设置说明在“功能定值”中“晃电参数设置”中设置晃电延时。晃电延时为在交流系统发生电压跌落（电压突然跌落50V或降低到180V以下）时，KHD-100装置启动交流转直流切换，切换到直流维持状态，接触器线圈在直流电压的维持下，主触点和辅助触点继续吸合。装置在晃电延时时间到后，判断交流电压是否恢复到正常值（程序默认185V以上），如果已经恢复，则装置切换到交流运行状态，此时装置认为系统发生了“晃电”，装置“晃电”指示灯点亮；如交流电压低压正常电压值，则KHD-100切断直流电压，并返回到交流模式，为下次系统上电做好准备，此时，装置认为系统“断电”而非是“晃电”。如图4-2，T1为系统发生晃电的持续时间，一般在0.51s左右。晃电的延时时间（图中为Thd，为设置定值）设置需要大于系统发生晃电的持续时间，并有一定的裕量。T2为装置判断晃电并切换时间，在整个晃电延时Thd内，装置都会在DC模式，输出直流电压，直到Thd结束，装置将会切换到交流模式。如果在Thd延时结束时，交流电压恢复，则装置晃电指示灯会点亮；否则，认为是系统断电，而非晃电（因为电压跌落的时间持续时间超过了晃电设定时间）。图- 1 晃电时间设置示意图（设置晃电模式）图示说明：线圈电压波形1为设置晃电延时正确，线圈电压波形2为设置晃电延时错误，波形2将导致接触器在晃电发生时引起接触器释放。三、 对控制电源和装置电源电压的说明 图-2 KHD-100系列防晃电装置端子图图-2中，为装置的端子图，其中控制电源为端子16，15，一般按接触器的线圈控制电压来选择，可分为AC110V，AC220V和AC380V三种，请订货前声明。装置电源端子为14，13装置运行时的接入电源为AC 220V。四、 动作实验方法及动作可靠性图-3实验分析示意图图-3所示为模拟系统晃电和系统断电情况实验方法。其中KK为空气开关，用来模拟系统断电和晃电；RL用于模拟在实际应用过程中控制柜和现场分合按钮之间的长距离走线电阻；SB1为模拟现场控制合闸按钮，SB2为模拟现场分闸按钮，KM为接触器辅助接点，XQ为接触器线圈。图3a和图3b分别给出电力系统交流电压跌落时，利用泰克示波器 TDS 1012C-SC实测交流切换到直流的状态后供电系统未恢复与恢复到交流波形图。 a）电力系统交流断电情况 （b）电力系统交流发生晃电情况图4 电力系统交流发生系统断电/晃电情况图4a所示交流系统发生电压跌落时，防晃电智能模块将交流切换到直流运行状态。利用防晃电智能模块提供自动输出的直流电压维持交流接触器吸合，维持时间（设定的晃电延时时间）持续到释放接触器。但系统并未及时的恢复到交流运行状态。此时，防晃电智能装置将释放交流接触器，认为是外部的原因导致的断电故障。图4b可以看出，在交流切换到直流维持设定的晃电时间之后，系统又重新切换回到交流运行状态，说明系统发生了短暂的晃电故障。装置在充电完毕，且无装置异常情况下，切换成功率可保证100%。五、 电容容量计算及说明装置内部超级电容的容量为1F，装置在运行后充至14V左右，为保证超级电容过放电对电容寿命造成损伤，超级电容放电至9V后管断对外输出，因此，超级电容的输出能量E = 0.5*C(U1*U1 U2*U2) =0.5*1*(14*14-9*9)=57焦耳。按最大支撑5s接触器不脱扣时间，其平均输出功率P = E/T = 57/5 = 11W。对于接触器直流运行时的功耗实测获得均小于3W，装置运行时自身功耗在2W左右，因此，超级电容功率在设计时考虑了1倍的裕量，因此可靠性上无任何问题。 这里主要说明一下超级电容的设计可靠性问题，对于电容的寿命影响最大的有两点，一个是温度，一个是过压。电解质的温度每升高78，电容的寿命就损伤一半，因此超级电容一定要选择耐高温的电容，下表为我公司使用的VINA-2.7V超级电容寿命参数。 表-1 VINA-超级电容技术参数升高作用在电容器上的电压会同时加速电容器的电老化和热老化。而且，当作用在电容器上的电压一旦超过电容器的起始局部放电电压，其内部介质就会受到严重损伤。电容器在高于其起始局部放电电压的电压下只要几分钟到几个小时，电容器就可能失效。因此，为了确保电容器运行的可靠性和长寿命，对电容器在运行过程中可能会加到电容器上的各种过电压予以充分注意，并采取必要的保护。我公司设计的超级电容充电电源采用工业级AC/DC开关电源，电容对外输出采用DC/DC开关电源，将外部回路完全通过模块电源进行隔离，AC/DC的隔离电压为4KV，DC/DC隔离电压为2KV。图5 超级电容输入输出电源模块隔离设计六、 三种比较典型的接线图（a） 典型接线图一（b） 典型接线图二： 适合现场改造,控制回路无晃电时断开接点。（c） 典型接线图三: 适合现场改造,控制回路有晃电时断开接点，需要前移。七、 出厂检验报告样本八、 EMC实验检测报告九、 技术参数技术参数技术指标工作电源输入范围交流（85 265 ）V运行功耗 3W ；（为输出直流电压时）直流电压输出范围223V输出功率不大于20W输出误差不大于1V切换速度交流切换到直流 400直流切换到交流 400切换准备电容充电时间约45s( 0V充到满)其他准备时间5s（电流确认，理论输出电压，直流电压检测确认等）测量误差交流电压 5% 或2V交流电流 5% 或 20mA动作误差延时动作误差小于1s时，不大于 20ms；其他小于1%定值动作误差不大于5%环境条件工作温度-20 +55贮存温度-25 +70出口参数接点容量长期接通AC250V 8A ; DC30V 10A开入参数开入参数内部自供24V，常开点接入抗电气干扰静电放电抗扰度IEC 60255-22-2: