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[摘 要]随着人们生活水平的不断提高，对电力的需求逐渐扩大，而继电器是电力工程中的重要部分，继电器也是自动化设备中应用在开关控制中基本的元器件之一，在电力工程中应用范围较为广泛，但是继电器控制系统的老化现象越来越严重，需要提出有效的管理措施，确保继电器控制系统能够安全稳定地运行。
[关键词]继电器控制系统;老化;运行原理;功能
中图分类号：TP795 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0235-01
1继电器控制系统功能
继电器控制系统的功能是确保对电站执行机构的手动、自动控制。继电器控制系统的控制目标主要有专设安全设施系统、主要核辅助系统、设备冷却水系统、主蒸汽系统和主蒸汽旁路系统等，在这些系统种还包括了安全重要物项的控制，具备安全功能，所以，继电器控制系统属于安全级设备。
2继电器控制系统运行原理
如图1所示，继电器控制系统接受来自现场传感器（如SP、ST、SN等）、主控或现场按钮（TO）或开关（TPL）的通断信号，根据工艺和运行规范的相关标准设置逻辑关系，对信号进行处理，同时把解决结果发送给现场执行器，从而达到对被控设备的启停与开关控制。另外，还需要把执行机构的控制结果回送到控制室，并通知操纵人员。继电器控制系统包括50多个系统，主要涉及核蒸汽供应系统（NSSS）部分的继电器机架和核辅助系统（BNI）部分的继电器机架。
通常情况下，由控制室独立对执行机构进行控制，在控制室失效的时候，可以由应急停堆盘对某些重要执行器进行控制。也有部分控制器安装在就地控制盘，通过就地控制器对继电器回路进行控制。
3继电器老化分析
3.1老化模式
根据相关资料可知，继电器控制系统主要有以下4种老化模式：
（1）接触老化
接触老化是各种老化模式的最终呈现，就是指4种老化模式最后都会发生接触老化。接触老化主要表现在开路电压过低和接触压降过高两种情况。
（2）线圈老化
线圈老化主要是由于继电器线圈的绝缘降低、击穿或断裂，线圈阻值过大，线圈短路或断路，线圈漆包线老化等。
（3）特性及动作老化
特性老化主要是由于继电器的特性参数偏离正常值而对电路造成影响;动作老化是指产品无法可靠动作，发生卡死或动作不灵敏而导致严重故障。特性及动作老化会对寿命和可靠性造成影响，甚至会造成严重故障，导致接触老化。
（4）结构老化
结构老化主要是由于零件断裂和错位。结构失效或许会造成严重的故障，例如继电器卡死或触头不接触，也可能造成电气参数（如绝缘、耐压等）变坏。
3.2老化原理
继电器的老化模式是由于触点系统和线圈的失效，大概有80%以上的失效都是在触点和线圈系统。
3.2.1触点老化原理
触点的工作状态有4种：闭合过程、闭合状态、断开过程、断开状态。在一般情况下，触点处于闭合状态时，就像整块导体一样的导电;断开时电流马上回到零;闭合时电路会马上接通;处于断开状态时有特别好的绝缘性能，可以抵住较高的电压。而就在触点接通与断开这样简单的运动形式中，在闭合导电的时候，接触部分会有接触电阻存在，如果该电阻达到一定数值时就会出现断电的情况;在闭合过程中会发生机械碰撞，使接点发生弹跳而产生一连串很短的电弧，也可能会跟接点焊在一起;在断开状态下，若绝缘强度比较弱，就会被过电压重新击穿。继电器触点的老化是直接造成接触老化的重要因素。
3.2.2线圈老化原理
导致线圈老化是由于热应力，但是热应力产生是多方面，比如：连续长时间励磁、环境温度升高等。此外，还有其它造成线圈失效的应力，主要有湿度和海拔高度等。
（1）线圈绝缘降低或击穿
为了满足继电器控制的需求，现场大部分的继电器连续长期在励磁中，这样会导致线圈弱绝缘点（绝缘气隙等）的地方温度升高。温度升高会使材料弱绝缘点的绝缘强度降低，绝缘电阻就会减小，漏电流就会越来越大，增大的漏电流会造成绝缘电阻更小，从而造成漏电流更大，导致线圈局部短路。局部短路又会造成更高的电流流过线圈，导致线圈温度升高，使绝缘材料性能再一次下降，直到绝缘材料被击穿。如果继电器长期处于过电压（电流）励磁状态，会加速线圈绝缘击穿。通常而言，正常励磁继电器比正常失励继电器受到温度影响更大。此外，湿度和污染物（例如污垢和灰尘）也会对励磁状态继电器的运行温度带来影响，加快其绝缘下降。
（2）线圈电阻值异常及老化
线径粗细不齐，漆层厚薄也不一样，会导致线圈的阻值一致性变差或者不合格。漆包线漆层过薄极易导致匝间短路，线圈电阻变小可能会被高压击穿;漆层太厚会导致线圈发胖，阻值增大或绕不够匝数。还有因为漆包线漆层老化，在高温下漆层裂缝或脱落会导致线圈短路，或由于线圈散热性差，导致内部温度提高，加快线圈老化。
4继电器的老化原因
造成继电器老化失效的原因有很多，老化原理也比较多，通常是因为功率因素和环境因素，而环境因素有温度、湿度、振动与冲击、盐雾等腐蚀性介质和电磁干扰等。这些外在的老化应力通常可以分为：环境应力、机械应力、电应力以及热应力。随着时间的变化，这些应力都会导致继电器降级。
5結束语
综上所述，对继电器老化失效的原理进行分析，从而提高继电器的性能和延长其使用年限，制定科学的继电器维护管理计划和降低老化几率的策略，不仅能够降低成本还可以避免由于继电器老化而造成的系统故障的出现，从而实现提高核电站运行安全性的目标。继电器老化分析必须将现场使用信息作为根据，通过制订合理的加速老化分析实验获得寿命预测数据，然后有针对性提出继电器老化监测方法和批次更换等维修管理措施主要有以下几点：
（1）对运行过程中的继电器线圈和触点，抽取部分进行使用寿命评估，作为机组安全运行的一项重要项目，按照寿命评价的结果，分析其更换周期，按照规定时间进行更换。
（2）未引入更换清单的继电器，以及全部的继电器模板，经过定期进行特性试验或温度监测等，进行监测变化趋势的管理。
（3）统计库存备件数量，保证有充分的库存。通过抽样的方法检查备件的质量，如果有备件存在问题，需要重新进行采购，若是已经停产的备件，需要按照设备生产厂家及协助单位提供相关的信息，可以同等级别的替代备件。
参考文献
[1]继电器机架开关量逻辑培训教材：中核集团核电秦山联营有限公司维修处[Z].2011.
[2]郭晓甫.继电保护装置单板老化工艺及实施[J].电子工艺技术，2009（9）.
[3]停堆事件分析报告：中核集团核电秦山联营有限公司[Z].2012.
[关键词]继电器控制系统;老化;运行原理;功能
中图分类号：TP795 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0235-01
1继电器控制系统功能
继电器控制系统的功能是确保对电站执行机构的手动、自动控制。继电器控制系统的控制目标主要有专设安全设施系统、主要核辅助系统、设备冷却水系统、主蒸汽系统和主蒸汽旁路系统等，在这些系统种还包括了安全重要物项的控制，具备安全功能，所以，继电器控制系统属于安全级设备。
2继电器控制系统运行原理
如图1所示，继电器控制系统接受来自现场传感器（如SP、ST、SN等）、主控或现场按钮（TO）或开关（TPL）的通断信号，根据工艺和运行规范的相关标准设置逻辑关系，对信号进行处理，同时把解决结果发送给现场执行器，从而达到对被控设备的启停与开关控制。另外，还需要把执行机构的控制结果回送到控制室，并通知操纵人员。继电器控制系统包括50多个系统，主要涉及核蒸汽供应系统（NSSS）部分的继电器机架和核辅助系统（BNI）部分的继电器机架。
通常情况下，由控制室独立对执行机构进行控制，在控制室失效的时候，可以由应急停堆盘对某些重要执行器进行控制。也有部分控制器安装在就地控制盘，通过就地控制器对继电器回路进行控制。
3继电器老化分析
3.1老化模式
根据相关资料可知，继电器控制系统主要有以下4种老化模式：
（1）接触老化
接触老化是各种老化模式的最终呈现，就是指4种老化模式最后都会发生接触老化。接触老化主要表现在开路电压过低和接触压降过高两种情况。
（2）线圈老化
线圈老化主要是由于继电器线圈的绝缘降低、击穿或断裂，线圈阻值过大，线圈短路或断路，线圈漆包线老化等。
（3）特性及动作老化
特性老化主要是由于继电器的特性参数偏离正常值而对电路造成影响;动作老化是指产品无法可靠动作，发生卡死或动作不灵敏而导致严重故障。特性及动作老化会对寿命和可靠性造成影响，甚至会造成严重故障，导致接触老化。
（4）结构老化
结构老化主要是由于零件断裂和错位。结构失效或许会造成严重的故障，例如继电器卡死或触头不接触，也可能造成电气参数（如绝缘、耐压等）变坏。
3.2老化原理
继电器的老化模式是由于触点系统和线圈的失效，大概有80%以上的失效都是在触点和线圈系统。
3.2.1触点老化原理
触点的工作状态有4种：闭合过程、闭合状态、断开过程、断开状态。在一般情况下，触点处于闭合状态时，就像整块导体一样的导电;断开时电流马上回到零;闭合时电路会马上接通;处于断开状态时有特别好的绝缘性能，可以抵住较高的电压。而就在触点接通与断开这样简单的运动形式中，在闭合导电的时候，接触部分会有接触电阻存在，如果该电阻达到一定数值时就会出现断电的情况;在闭合过程中会发生机械碰撞，使接点发生弹跳而产生一连串很短的电弧，也可能会跟接点焊在一起;在断开状态下，若绝缘强度比较弱，就会被过电压重新击穿。继电器触点的老化是直接造成接触老化的重要因素。
3.2.2线圈老化原理
导致线圈老化是由于热应力，但是热应力产生是多方面，比如：连续长时间励磁、环境温度升高等。此外，还有其它造成线圈失效的应力，主要有湿度和海拔高度等。
（1）线圈绝缘降低或击穿
为了满足继电器控制的需求，现场大部分的继电器连续长期在励磁中，这样会导致线圈弱绝缘点（绝缘气隙等）的地方温度升高。温度升高会使材料弱绝缘点的绝缘强度降低，绝缘电阻就会减小，漏电流就会越来越大，增大的漏电流会造成绝缘电阻更小，从而造成漏电流更大，导致线圈局部短路。局部短路又会造成更高的电流流过线圈，导致线圈温度升高，使绝缘材料性能再一次下降，直到绝缘材料被击穿。如果继电器长期处于过电压（电流）励磁状态，会加速线圈绝缘击穿。通常而言，正常励磁继电器比正常失励继电器受到温度影响更大。此外，湿度和污染物（例如污垢和灰尘）也会对励磁状态继电器的运行温度带来影响，加快其绝缘下降。
（2）线圈电阻值异常及老化
线径粗细不齐，漆层厚薄也不一样，会导致线圈的阻值一致性变差或者不合格。漆包线漆层过薄极易导致匝间短路，线圈电阻变小可能会被高压击穿;漆层太厚会导致线圈发胖，阻值增大或绕不够匝数。还有因为漆包线漆层老化，在高温下漆层裂缝或脱落会导致线圈短路，或由于线圈散热性差，导致内部温度提高，加快线圈老化。
4继电器的老化原因
造成继电器老化失效的原因有很多，老化原理也比较多，通常是因为功率因素和环境因素，而环境因素有温度、湿度、振动与冲击、盐雾等腐蚀性介质和电磁干扰等。这些外在的老化应力通常可以分为：环境应力、机械应力、电应力以及热应力。随着时间的变化，这些应力都会导致继电器降级。
5結束语
综上所述，对继电器老化失效的原理进行分析，从而提高继电器的性能和延长其使用年限，制定科学的继电器维护管理计划和降低老化几率的策略，不仅能够降低成本还可以避免由于继电器老化而造成的系统故障的出现，从而实现提高核电站运行安全性的目标。继电器老化分析必须将现场使用信息作为根据，通过制订合理的加速老化分析实验获得寿命预测数据，然后有针对性提出继电器老化监测方法和批次更换等维修管理措施主要有以下几点：
（1）对运行过程中的继电器线圈和触点，抽取部分进行使用寿命评估，作为机组安全运行的一项重要项目，按照寿命评价的结果，分析其更换周期，按照规定时间进行更换。
（2）未引入更换清单的继电器，以及全部的继电器模板，经过定期进行特性试验或温度监测等，进行监测变化趋势的管理。
（3）统计库存备件数量，保证有充分的库存。通过抽样的方法检查备件的质量，如果有备件存在问题，需要重新进行采购，若是已经停产的备件，需要按照设备生产厂家及协助单位提供相关的信息，可以同等级别的替代备件。
参考文献
[1]继电器机架开关量逻辑培训教材：中核集团核电秦山联营有限公司维修处[Z].2011.
[2]郭晓甫.继电保护装置单板老化工艺及实施[J].电子工艺技术，2009（9）.
[3]停堆事件分析报告：中核集团核电秦山联营有限公司[Z].2012.