探讨DH-3型重合闸继电器氖灯的改进

　　摘要：本文介绍了DH-3型重合闸继电器氖灯存在问题及其原因分析和改进方法。
　　关键词：氖灯，发光二极管，重合闸
　　1概述
　　重合闸继电器是用于输电线路上，实现三相一次重合闸的主要元件，在电力系统中得到广泛应用。而DH-3型重合闸继电器是重合闸装置中的主要元件。重合闸继电器性能的好坏直接影响到重合闸装置的性能和可靠性。
　　目前国内采用的DH-3型重合闸继电器是DH-2A型重合闸继电器的换代产品，已在电力系统中有运行20多年的历史了。具有原理简单、运行可靠、调试方便、抗干扰能力强等特点，很受用户的欢迎。但在多年的运行中也发现了一些缺点，如：信号监视灯寿命短（约一年左右就要损坏）、在较潮湿的地区个别继电器有电容充电充不足而不能使出口中间动作、氖灯不燃亮、调试困难及黄眼圈现象等问题。针对上述缺点，我公司对DH-3型重合闸继电器进行了改进，解决了上述缺点。改进的型号为DH-3A。改进后的内部端子、结构与DH-3完全相同，可直接互换。
　　2DH-3型继电器存在的问题及原因分析
　　2.1DH-3型监视灯使用寿命较短
　　DH-3采用的监视灯型号为NHO-4B（220V用）、NHO-4C（110V用），NHO-4B、4C氖灯技术条件中规定的使用平均燃亮寿命为1万小时。而DH-3的监视灯每天24小时燃亮，所以每只氖灯的寿命平均（1万小时/24小时）约为416.6天（即约1年零2个月左右）。由此可知，DH-3监视灯寿命短的原因为所用的氖灯寿命短。而1万小时又是氖灯寿命中较长的，因而采用氖灯已无法改变上述缺点。
　　2.2氖灯燃亮调试困难
　　氖灯燃亮的充分条件为Ud＞ULmax，Ud为工作电压，ULmax为最大极限起辉电压。DH-3型重合闸继电器氖灯的工作电压见表1。氖灯的使用要求见表2。氖灯的使用应按表2中规定的数据工作，否则会影响寿命或降低亮度。
　　从表中的数据中可以看出：在额定电压时，Ud＞ULmax（DC），氖灯可以正常燃亮，但在75%额定电压时，Ud＜ULmax（DC），且Ud＜UBmax（DC）在此条件时氖灯燃亮困难，由此在大量合格氖灯中只有少数氖灯可能燃亮，氖灯的互换性变差，造成调试困难，增大了继电器的成本。对于220V规格的DH-3重合闸继电器目前以致改用NHO-4C，此时Ud＞＞ULmax（DC），虽能正常工作，也解决了上术这氖灯起辉难的问题，但由于Ud较ULmax（DC）大得很多，但相应的也减少了使用寿命。而对110V规格存在的类似问题却无法解决。由此可见，造成调试困难的主要原因为重合闸继电器的工作电压低于氖灯起辉电压，如果不更换氖灯规格或采用其它发光器件是无法解决上述问题的。
　　表1
　　工作电压要求 工作电压值（V）
　　额定直流工作电压（V） 220 110
　　75%额定直流电压时，工作电压（V） 165 82.5
　　表2
　　氖灯型号
　　技术要求 NHO-4B NHO-4C
　　交流初始起辉电压最大值（V）UBmax（AC） 130 60
　　交流极限起辉电压最大值（V）ULmax（AC） 156 72
　　直流初始起辉电压最大值（V）UBmax（DC） 182 84
　　直流极限起辉电压最大值（V）ULmax（DC） 218 100.8
　　工作电流（参考值）（mA） 0.5 0.7
　　2.3在湿热条件时电容充电电压不足问题
　　DH-3型重合闸继电器充、放电电路图见图1。由图1可知Uc电压与R1和Rxd+R3+R2+Rzj的分压有关。当C充电稳定后，因：
　　整理可得：
　　……（1）
　　（1）式中Un、R1、R2、R3、Rzj均为固定值，其中：Un为额定电压，R1为充电电阻，R2为放电电阻，R3为氖灯限流电阻，Rzj为中间元件线圈电阻，Rxd为氖灯的动态电阻。由（1）式可以看出，当Rxd增加时，方括号内值减小，相应的等式左边Uc也相应增加以保证Un/Uc减小，由此可知，当Rxd增加时，Uc增加，当Rxd减小时，Uc也减小。
　　3解决方案
　　由上述的原因分析可知，造成上述多方面问题主要是因为重合闸继电器的动作监视灯采用氖灯引起的，如果将氖灯改用发光二极管即可解决上述系列问题。
　　由于氖灯具有高电压起辉、低电流维持工作的特点，使信号灯具有能够监视电源电压较低、控制触点接触不良及电容漏电等故障状态，同时也可作为重合闸继电器的动作信号指示，起到多功能监视作用，即当信号灯正常工作时，信号灯燃亮，表示重合闸继电器正常工作，处于准备动作状态，当信号灯不亮时，表示重合闸继电器动作或重合闸线路有故障。
　　如果在电路中直接串入发光二极管，由于发光二极管导通电压低，不能正常监视工作电压较低，控制触点接触不良及电容漏电的情况，又因为内阻很小，由于电阻的分压，可能便电容充不到使中间元件动作的电压，如果保证了能使电容充足电压，又可能因电流太小使发光二极管的发光亮度很小，与不亮时难以区分。由此可见，在回路中直接串入发光二极管是行不通的，必须在电路中增加辅助电路，并对信号回参数进行重新匹配以满足要求。改进前的信号回路见图2，改后的信号回路见图3。
　　图3中通过增加R3保证了电容的足够分压，使电容能够充足电压，通过调整R5可改变A门坎用以监视电容上充电电压的高低，相应的也监视了电源电压是否过低及控制触点接触是否可靠等，这样就满足了信号监视回路的要求。
　　图1
　　图3
　　图2
　　4结论
　　继电器只对信号回路作了相应修改，继电器原有的性能、特点仍然保持不变，对性能指标无任何影响。但信号回路原氖灯改用固定电阻，使电容的充电电压提高，由此提高了继电器的动作可靠性，且信号监视回路采用了运算放大器，又使调试更为方便，信号灯又改为发光二极管，大大提高了信号灯的使用寿命，由此提高了继电器的可靠性。经型式实验验证，DH-3A的技术性能完全符合相应的企业标准要求。
　　综上所述，此产品的改进，虽然性能指标没有提高，但产品运行可靠性却大大提高了。对提高产品在市场上的竞争力和保障电力系统的安全稳定运行具有十分重要意义。
　　5结束语
　　DH-3型重合闸继电器的改进，提高了继电器的可靠性。目前已有很多用户选用，并受到欢迎。希望今后继续不断完善和发展，以便更好地为电力系统服务