淺析電纜直流高壓發(fā)生器過流保護(hù)

   以某供電線路的過流控制為例。由電流互感器檢測線路電流，當(dāng)電流過大時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并切斷電源。其具體過程為：通過電流互感器，將大電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樾‰娏鳎⑼ㄟ^電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后由LOGO!的模擬量輸入端將其輸入到LOGO!的內(nèi)部。通過LOGO!的處理,延遲時(shí)間T1后，控制繼電器TM及報(bào)警信號(hào)燈，切斷電路的電源，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。并能在切斷后自動(dòng)將電路接通。若此時(shí)電路電流正常，這報(bào)警燈熄滅。并且，在過流后的指定時(shí)間內(nèi)，若再次發(fā)生直流高壓發(fā)生器過流，不必再延遲T1時(shí)間，只需延遲時(shí)間T2，就會(huì)再次發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這樣使LOGO!具有選擇性。在電機(jī)啟動(dòng)等造成的電流瞬間過大時(shí)，LOGO!不會(huì)再啟動(dòng)，減少了設(shè)備的誤動(dòng)作。并且在一次報(bào)警后，若電流再次過大，則在較短的時(shí)間內(nèi)，就會(huì)再次報(bào)警，減少了因故障未被排除而造成的損失。

調(diào)試中的問題

   用電流電壓直流高壓發(fā)生器轉(zhuǎn)換裝置把電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，并且可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，以更好的滿足實(shí)際要求。在頻率觸發(fā)模塊中，將計(jì)數(shù)時(shí)間段設(shè)定為6S，使其具有了選擇功能，在電機(jī)啟動(dòng)等正常的過流情況下，不會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。并且在設(shè)定脈沖個(gè)數(shù)時(shí)，實(shí)際值為80個(gè)，而不是300個(gè)。這樣就避免了因干擾等造成電源電流偏小時(shí)，報(bào)警裝置不能啟動(dòng)的情況。同時(shí)，減小了因過流發(fā)生在B02的計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)時(shí)，延遲時(shí)間過長的情況。同理，B03在設(shè)置脈沖個(gè)數(shù)時(shí)，只設(shè)定為70個(gè)。

   為獲得較高的輸出電壓值，LM317穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)端與地之間的電阻R2值及其壓降往往較大，在R2兩端并接一個(gè)小于10μF的電容C3，直流高壓發(fā)生器可有效地抑制輸出端的紋波。當(dāng)輸入端或輸出端發(fā)生短路時(shí)，電容C3的放電將在R1上產(chǎn)生沖擊電壓，會(huì)危及穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓電路，因此需在R1兩端并二極管D3以保護(hù)穩(wěn)壓器。

   穩(wěn)壓器的輸出端不加電容亦能工作，由于穩(wěn)壓器在1∶1的深度負(fù)反饋下工作，當(dāng)輸出端負(fù)載為容性的某一值時(shí)，穩(wěn)壓器有可能出現(xiàn)自激現(xiàn)象。因此，在穩(wěn)壓器的輸入端接入0.1μF的電容C1，輸出端接入1000μF的電解電容C5，提供足夠的電流供給，同時(shí)可以防止可能發(fā)生的自激振蕩以及減小高頻噪聲和改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。當(dāng)輸入端發(fā)生短路時(shí)，C5通過穩(wěn)壓器的調(diào)整管放電，C5值較大，則放電時(shí)的沖擊電流很大，電壓會(huì)通過穩(wěn)壓器內(nèi)部的輸出晶體管放電，可能造成輸出晶體管發(fā)射結(jié)反向擊穿。為此，在穩(wěn)壓器兩端并接二極管D2，輸入端短路時(shí)C5通過D2放電，保護(hù)穩(wěn)壓器。

    該裝置所用的LOGO!型號(hào)為24RCLB11，其供電電源為24V直流電，輸出用220V交流電，用于帶動(dòng)繼電器及報(bào)警燈。該裝置的繼電器TM，常閉觸電接在主電路中。LOGO!的模擬量輸入端I1,I2。輸出為Q1，Q2。互感器輸出的電流信號(hào)經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換裝置(I/V)，進(jìn)入LOGO!的I1和I2端。

1過流保護(hù)的設(shè)計(jì)思想

    LOGO!的程序設(shè)計(jì)，是通過使用LOGO!中的功能模塊來實(shí)現(xiàn)的。直流高壓發(fā)生器系統(tǒng)軟件邏輯圖如圖2

LOGO!內(nèi)部的工作原理為：由模擬量輸入端AI1,AI2輸入的模擬量經(jīng)模擬量觸發(fā)器B08,B12使模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。模塊B08,B12的設(shè)置相同。模擬開關(guān)接通電壓為6V，關(guān)閉電壓為1V。當(dāng)輸入的信號(hào)峰值大于6V時(shí)，模塊輸出數(shù)字脈沖信號(hào)，頻率為50HZ。通過B06后，由頻率觸發(fā)器B02計(jì)數(shù)。當(dāng)6S內(nèi)，輸入280個(gè)脈沖時(shí)，模塊B02輸出高電平。這時(shí)輸出Q1接通，接通TM跳閘控制器，將電路斷開。同時(shí)輸出端Q2被置為高電平，輸出報(bào)警信號(hào)。此時(shí)，電路已被切斷，沒有模擬信號(hào)輸入。經(jīng)過6s后，頻率觸發(fā)器輸出低電平，即Q1無信號(hào)輸出，電路被接通。若這時(shí)電路沒有過流，則報(bào)警燈熄滅。若在報(bào)警燈沒有熄滅，或報(bào)警燈熄滅后的時(shí)間段(由B09控制)內(nèi)仍然過流，則在2S內(nèi)，B09只要檢測到70個(gè)電流脈沖，報(bào)警裝置就會(huì)再一次啟動(dòng)，以防止故障沒有排除時(shí)，報(bào)警裝置按正常處理。當(dāng)Q2為0后，B09開始計(jì)時(shí)，若經(jīng)過自定時(shí)間后，Q2仍沒有報(bào)警輸出，則B09輸出低電平，經(jīng)過非門B10反向后變?yōu)楦唠娖剑瑢S觸發(fā)器B05復(fù)位。這時(shí)，報(bào)警裝置恢復(fù)原始狀態(tài)。

    考慮到故障沒有排除時(shí)，報(bào)警裝置仍會(huì)在延遲時(shí)間6S后接通電源。為免造成危險(xiǎn)，加入了B03，并有模塊B04,B05,B09,B10輔助產(chǎn)生延遲信號(hào)。使該裝置在一次過流后的指定時(shí)間內(nèi)，對(duì)過流信號(hào)有更高的靈敏度，即在過流發(fā)生時(shí)，過流信號(hào)只需持續(xù)2S就會(huì)再次報(bào)警，以減小危險(xiǎn)。

直流高壓發(fā)生器的過流保護(hù)在電纜應(yīng)用非常廣泛，尤其在電力部門的保護(hù)電纜工作中非常重要!