斷路器控制回路

1、第四篇 電氣二次回路 第十五章 斷路器控制回路一、概述（1）斷路器是用來連接電網(wǎng)，控制電網(wǎng)設(shè)備與線路的通斷，送出或斷開負荷電流，切除故障的重要設(shè)備，其控制回路是二次回路的重要組成部分。由于斷路器的種類和型號是多種多樣，故控制回路的接線方式也很多，但其基本原理與要求是相似的。一、概述（2）斷路器的控制回路按其操作方式可分為按對象操作和選線操作；按控制地點可分為集中控制和就地控制；按跳合閘回路監(jiān)視方式可分為燈光監(jiān)視和音響監(jiān)視；按操作電源種類可分為直流操作與交流操作等等。二、斷路器控制回路的基本要求（1） 斷路器控制回路的基本要求斷路器控制回路的基本要求斷路器的控制是通過電氣回路來實現(xiàn)的，為此，必須

2、有相應(yīng)的二次設(shè)備，在控制室的控制屏上應(yīng)有能發(fā)出跳合閘命令的控制開關(guān)（或按鈕），在斷路器上應(yīng)有執(zhí)行命令的操作機構(gòu)，并用電纜將它們連接起來。斷路器的控制回路應(yīng)滿足下列要求：1）能進行手動跳、合閘和由繼電保護與自動裝置（必要時）實現(xiàn)自動跳、合閘，并在跳、合閘動作完成后，自動切斷跳合閘脈沖電流（因為跳、合閘線圈是按短時間帶電設(shè)計的）；2）能指示斷路器的分、合閘位置狀態(tài)，自動跳、合閘時應(yīng)有明顯信號；二、斷路器控制回路的基本要求（2） 3）能監(jiān)視電源及下次操作時分閘回路的完整性，對重要元件及有重合閘功能、備用電源自動投入的元件，還應(yīng)監(jiān)視下次操作時合閘回路的完整性；4）有防止斷路器多次合閘的“跳躍”閉鎖裝置

3、； 5）當具有單相操作機構(gòu)的斷路器按三相操作時，應(yīng)有三相不一致的信號； 二、斷路器控制回路的基本要求（3） 6）氣動操作機構(gòu)的斷路器，除滿足上述要求外，尚應(yīng)有操作用壓縮空氣的氣壓閉鎖；彈簧操作機構(gòu)應(yīng)有彈簧是否完成儲能的閉鎖；液壓操作機構(gòu)應(yīng)有操作液壓閉鎖；7）控制回路的的接線力求簡單可靠，使用電纜最少。三、基本斷路器控制回路（1）圖151是一個基本的斷路器操作回路，它是一個能滿足斷路器控制回路要求的最為簡單的回路，現(xiàn)在我們就通過對該回路動作過程來分析它是如何來滿足斷路器控制回路的要求的。圖151斷路器基本操作回路圖三、基本斷路器控制回路（2）圖中KM、KM是正、負控制小母線，有直流系統(tǒng)供給的控制

4、電源，它通過空氣開關(guān)1ZK供本斷路器的控制電源；（）SM是閃光小母線，提供閃光正電源；HQ為斷路器的合閘線圈，TQ為斷路器的分閘線圈；DL接點為斷路器的輔助接點，它的通、斷對應(yīng)于斷路器位置；KK為斷路器控制開關(guān)，運行人員通過操作該開關(guān)來實現(xiàn)對斷路器的控制；繼電器TBJ的作用是防止斷路器跳躍；紅燈HD、綠燈LD用來指示斷路器的合閘與分閘位置。為了完成斷路器所要求的功能，控制開關(guān)的各片接點接通位置與把手位置的對應(yīng)關(guān)系較為復(fù)雜，具體見表151。151，LW2-1a、4、6a、40、20、20/F8接點圖表三、基本斷路器控制回路（3）現(xiàn)在我們來簡單分析一下該回路的工作過程。假定該斷路器的原始位置在分閘

5、狀態(tài)，斷路器的操作系統(tǒng)正常，斷路器的常閉接點接通，常開接點斷開，從表151中查出控制開關(guān)KK的24、1415等接通，這時正電源通過KK的1011接點、綠燈LD、斷路器常閉輔助接點DL、合閘線圈HQ及壓力閉鎖回路到負電源構(gòu)成回路，綠燈LD亮，發(fā)平光，指示斷路器在分閘位置。由于綠燈加電阻的阻值較大，使用白熾燈時通過合閘線圈HQ的電流只有數(shù)十至一百多mA，如使用LED該電流為二、三十mA，斷路器不足以動作。 三、基本斷路器控制回路（4）當斷路器需要合閘時，順時針轉(zhuǎn)動控制開關(guān)KK至預(yù)備合閘位置，這時KK的1011接點斷開，910接點接通，綠燈LD由正電源改接到閃光小母線（）SM，綠燈閃亮，這樣可以提醒

6、運行人員對自己的操作是否正確作進一步的判斷。需要繼續(xù)操作時，將KK順時針轉(zhuǎn)到合閘位置，這時KK的5-8接點接通，正電源通過58接點接至合閘線圈HQ，斷路器合閘。合閘到位后，合閘回路的斷路器輔助常閉接點DL斷開合閘電流，一是防止58粘接造成合閘線圈燒壞，因為合閘線圈的熱容量是按短時通電來設(shè)計的；二是防止由KK接點來斷開合閘電流，由于KK接點的斷弧容量不夠，容易使KK接點燒壞。需要指出的是，斷路器一定要合到位之后，輔助接點DL才能打開，否則會出現(xiàn)斷路器合閘不足情況，可能會造成斷路器跳躍。所以輔助接點的打開有一定的滯后時間。合閘結(jié)束后，斷路器常開輔助接點DL接通分閘回路，同時KK的1316接點接通，

7、紅燈HD亮，發(fā)平光，指示斷路器在合閘位置。 三、基本斷路器控制回路（5）斷路器分閘的過程與合閘相近，逆時針轉(zhuǎn)動控制開關(guān)KK到預(yù)備分閘位置時，KK的1314接點接通，紅燈閃光，提醒運行人員注意，轉(zhuǎn)至分閘位置時，KK的67接點接通，正電源接到跳閘線圈使斷路器跳閘。分閘后斷路器的常開輔助接點斷開跳閘電流，常閉接點接通合閘回路為下一次合閘作好準備，同時綠燈亮，指示斷路器在分閘位置。由于分閘回路中接有防跳繼電器TBJ的電流線圈，當分閘電流通過該線圈時，該繼電器動作，其常開接點對動作自保持，直到斷路器分閘后輔助接點斷開分閘電流。這時無論KK的接點何時斷開，都不會影響斷路器的分閘。 三、基本斷路器控制回路（

8、6）斷路器在分閘位置時，如果自動裝置有合閘信號來（如備用電源自投），斷路器將合閘，這時由于KK還在分閘后位置，接點14-15接通，所以會出現(xiàn)紅燈閃光信號，提示運行人員該斷路器已由分閘位置變?yōu)楹祥l，這時需要人為地將KK由分閘后位置切至合閘后位置，KK地14-15接點斷開，1316接點接通，紅燈發(fā)平光。同樣斷路器在合閘位置時，如果保護及自動裝置有跳閘信號來，斷路器將跳閘，KK的910接點接通，綠燈閃光，在事故音響回路中KK的13、1719接點也在接通位置，跳閘后常閉輔助接點DL接通，使中央信號發(fā)出事故音響信號。只有將KK復(fù)位至分后位置后，KK的1011接點接通，綠燈發(fā)平光；KK的13、1719接點

9、斷開，事故音響的起動回路解除。 三、基本斷路器控制回路（7）該接線中TBJ是防跳繼電器，當正常分、合閘時，對操作影響不大。但一旦發(fā)生合閘于故障線路，控制開關(guān)KK的5-8來不及分開或粘連，或自動裝置的合閘接點粘連時，如果沒有防跳繼電器時，斷路器會發(fā)生反復(fù)的跳閘、合閘，短時間內(nèi)多次切斷故障電流，這是不允許的。這種斷路器的跳躍現(xiàn)象輕則對系統(tǒng)造成多次沖擊，嚴重時可能使斷路器爆炸。三、基本斷路器控制回路（8）接入防跳繼電器后，當斷路器手動分閘或保護裝置跳閘時，都有跳閘電流流過TBJ的電流線圈，這時合閘回路TBJ的常閉接點分開，合閘回路不同，如果合閘信號沒有復(fù)歸，將通過TBJ的常開接點使TBJ的電壓線圈得

10、電，使其自保持，直到合閘信號返回。這樣TBJ就起到了防止斷路器反復(fù)分、合閘的作用。三、基本斷路器控制回路（9）接于分閘回路的TBJ電流線圈，要求其在分閘時造成的壓降要小，規(guī)程規(guī)定不能大于控制電源額定電壓的5，TBJ繼電器的動作電流則不能大于分閘電流的50，保證TBJ在分閘過程中可靠動作。在有些斷路器中已經(jīng)考慮了防跳回路，它一般是有電壓型繼電器來完成防跳功能的，但操作箱中的防跳回路與斷路器中的防跳回路一般不能同時使用，如果同時使用，斷路器中的防跳繼電器可能會造成因“寄生”回路而自保持，無法返回。至于是拆除操作箱中的防跳回路，還是拆除斷路器器中的防跳回路要視操作箱與斷路器中的具體接線。三、基本斷路

11、器控制回路（10）如圖152是使用CZX-12R操作箱與阿爾斯通斷路器時的防跳回路簡圖，K01是斷路器中的防跳繼電器，如果按兩套防跳回路均使用的接線，在斷路器合閘時，斷路器防跳回路的輔助接線-S01在合后接通，但合閘信號一般還未返回，這時防跳繼電器-K01就會動作。當合閘信號消失后，由于跳閘位置繼電器TWJ的存在，-K01可能不能返回，一直處于自保持狀態(tài)。所以要在圖中打叉處將回路拆開，這樣斷路器中的防跳就不起作用了。圖152 斷路器中的防跳回路圖三、基本斷路器控制回路（11）因為在保護及自動化的跳閘回路中，大多接有電流型的信號繼電器，為了在TBJ動作時不致使信號繼電器不能動作，所以在TBJ保護

12、回路的接點中串有電阻R，該電阻一般只有1左右，在實際調(diào)試中應(yīng)校核該電阻阻值是否合適。 三、基本斷路器控制回路（12）從以上動作過程中可以知道，圖151的斷路器基本操作回路能滿足第二節(jié)中對斷路器控制回路的要求。紅、綠燈不但指示了斷路器的位置，而且對控制電源是否正常，分、合閘回路是否斷線及斷路器操作的壓力均有監(jiān)視作用，當斷路器操作的液壓或氣體壓力不正常時，壓力繼電器會斷開斷路器的分、合閘回路，同時發(fā)告警信號。四、監(jiān)控系統(tǒng)對斷路器的控制（1）使用監(jiān)控系統(tǒng)斷路器的控制回路的基本要求未變，但實現(xiàn)方法有所不同。圖153為使用監(jiān)控系統(tǒng)時的控制回路圖，該控制回路在增加了遠方控制功能的同時，仍然保留了就地控制的

13、功能。圖中KK即是控制開關(guān)，也是遠方與就地控制的切換開關(guān)。在現(xiàn)場無運行人員值班時，該開關(guān)放在遠方操作位置，KK的1718接點、1920接點接通，通過遠方合閘接點可以合閘，通過遠方分閘接點可以分閘。當現(xiàn)場檢修等情況下不允許遠方控制該斷路器時，可以將控制開關(guān)KK置于就地操作位置，這時KK的1718接點、1920接點不通，即使有遠方控制信號來也無法操作斷路器，確保了現(xiàn)場工作的安全。圖153使用監(jiān)控系統(tǒng)時的控制回路圖四、監(jiān)控系統(tǒng)對斷路器的控制（2）圖中的SWJ是一只雙位置繼電器，它一個線圈得電后即使該動作電壓消失，繼電器還是保持在原來狀態(tài)，直到另外一個線圈得到動作電壓才能使繼電器轉(zhuǎn)換到另外一種狀態(tài)。在

14、遠方操作時，由于沒有就地操作時控制開關(guān)KK的變位來判斷是正常分、合閘，還是故障時保護裝置的分、合閘，用以正確驅(qū)動事故信號及提供給重合閘等自動裝置正確的變位信息，所有要加裝該雙位置繼電器。對該位置繼電器的動作要求是，當正常的遠方或就地分、合閘時，應(yīng)相應(yīng)變位，當保護跳閘及自動重合閘時該繼電器不變位。從圖153中可以看出，SWJ的兩個線圈分別接在手動分閘與手動跳閘回路，由于有二極管V的隔離，在重合閘接點HZJ動作時，SWJ不會動作，同樣在保護裝置的跳閘接點TZJ動作時，與SWJ間無連接，所有SWJ也不會動作。四、監(jiān)控系統(tǒng)對斷路器的控制（3）監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的分、合閘信號都是一個短時接通信號，一般的接通時

15、間在0.20.8s間，為保證分、合閘的可靠性，確保分、合閘繼電器的接點不切斷分、合閘電流，所以不僅有防跳繼電器TBJ，還有合閘保持繼電器HBJ。當有合閘信號來時,HBJ動作并自保持，直到合閘成功由斷路器輔助接點DL切斷合閘電流后HBJ才返回。 五、分相操作斷路器的控制回路（1）在220kV系統(tǒng)中，常常使用可以按相分、合閘的斷路器。圖154是分相操作機構(gòu)的控制回路圖。該圖是一個工程應(yīng)用實例，看似復(fù)雜，但其基本原理仍然是第二節(jié)中的有關(guān)要求。圖154分相操作機構(gòu)的控制回路圖五、分相操作斷路器的控制回路（2）與三相操作機構(gòu)相比，分相操作機構(gòu)每相都有一個分、合閘回路，圖154還有雙組跳圈，第一組為Y2L

16、A、Y2LB、Y2LC，與合閘線圈共用一組電源，第二組為Y3LA、Y3LB、Y3LC，單獨用另一組電源。除此以外，每各跳閘回路都有一套三相不一致保護，如第一組電源中由一組常開及一組常閉輔助接點S1LA、S1LB、S1LC，繼電器K16、K61及復(fù)歸按鈕S4組成，第二組電源中由一組常開及一組常閉輔助接點S1LA、S1LB、S1LC及繼電器K64、K63、復(fù)歸按鈕S4組成。另外該操作回路還有完善的壓力閉鎖、報警回路，當操作機構(gòu)的壓力及SF6壓力出現(xiàn)異常時，能可靠閉鎖斷路器的分合閘回路。 六、分相操作斷路器的控制回路（1）斷路器控制回路的閉鎖斷路器控制回路的閉鎖為保證斷路器工作的安全及電網(wǎng)的安全，斷

17、路器控制回路往往采取多種閉鎖措施，當條件不滿足是禁止斷路器的操作。斷路器的閉鎖回路主要有：六、分相操作斷路器的控制回路（2） 1）當斷路器的操作系統(tǒng)異常時對分、合閘閉鎖。液壓機構(gòu)的液壓過高或過低，空氣操作機構(gòu)的空氣壓力過高或過低，彈簧操作機構(gòu)的彈簧未儲能，SF6斷路器的SF6壓力低等，這是其斷路器中的保護回路均將斷開分、合閘回路，不允許斷路器操作。如圖15-4為液壓操作機構(gòu)的SF6斷路器，這里用第一組控制回路對閉鎖原理作一介紹。當油壓低時，壓力接點B2接通，繼電器K3動作，其串在繼電器K10回路的常閉接點打開，K10失壓，串在分閘回路負電源側(cè)的常閉接點打開，斷路器無法分閘。同樣壓力接點B2接通

18、時，繼電器K2動作，其串在繼電器K12LA、K12LB、K12LC回路的常閉接點打開，繼電器K12LA、K12LB、K12LC失壓，串在合閘回路負電源側(cè)的常閉接點打開，斷路器無法合閘。 六、分相操作斷路器的控制回路（3）2）在存在不同電源需要并列的場合，斷路器的控制回路要增加同期閉鎖回路。變電所與發(fā)電廠往往設(shè)置一套或幾套公用的同步系統(tǒng)，當某斷路器需要同期合閘時，就將同期裝置及相關(guān)回路切至該斷路器的合閘回路。圖155是斷路器合閘的同期閉鎖回路，其中1STK為同期轉(zhuǎn)換開關(guān)，用以切換同期電壓回路及斷路器控制的同期回路，STK為同期閉鎖開關(guān)，打開時斷路器合閘要經(jīng)同期繼電器TJJ的接點閉鎖，合上則不經(jīng)T

19、JJ接點閉鎖，HA為集中的同期合閘按鈕，ZJ為自動同期合閘接點。 六、分相操作斷路器的控制回路（4）當需要對斷路器進行同期合閘時，將1STK及相應(yīng)斷路器的TK合上，當滿足同期條件時通過手動按HA按鈕或自動同期合閘接點ZJ進行合閘操作。如果不需要進行同期合閘，則將1STK及相應(yīng)斷路器的TK合上后，將同期閉鎖開關(guān)STK也合上，這時可以通過控制開關(guān)KK進行合閘操作。通過監(jiān)控系統(tǒng)合閘時，如果需要進行同期檢測，只要將監(jiān)控系統(tǒng)采集到的并列雙方的電壓進行比較，如果滿足同期的條件，則允許發(fā)出合閘命令，不滿足同期條件，則對合閘命令進行閉鎖。這一切都有監(jiān)控系統(tǒng)通過軟件來實現(xiàn)。圖155 斷路器同期合閘回路六、分相操

20、作斷路器的控制回路（5） 3）為了滿足防誤需要，在斷路器的操作回路應(yīng)增加防誤閉鎖回路。完成防誤閉鎖功能的方法很多，常用的有機械連鎖、電氣連鎖、微機防誤等，但其基本要求就是在不具備操作條件時將其回路斷開，不予操作。機械連鎖與電氣連鎖的方法多種多樣，但一般是針對隔離開關(guān)、接地閘刀等?，F(xiàn)在比較使用較多、比較完善的微機防誤裝置，該裝置能按照規(guī)則庫并所執(zhí)行操作票來判斷斷路器是否允許合閘，如圖156中，SM為一電腦鑰匙的插孔，當防護條件滿足是，插入的電腦鑰匙就會將該回路接通，允許斷路器合閘。圖156 斷路器合閘回路防誤閉鎖接線圖七、提高操作回路可靠性的措施（1）斷路器是否能正常操作，直接影響到電網(wǎng)的安全運

21、行，且控制回路聯(lián)系廣泛，錯綜復(fù)雜，容易發(fā)生故障，所有提高控制回路可靠性很有必要。七、提高操作回路可靠性的措施（2）可以從以下途徑提高操作回路可靠性：1）合理選擇控制回路的熔斷器或空氣開關(guān)，其額定電流應(yīng)按最大負荷電流選擇，為滿足選擇性的要求，干線上的熔斷器、熔件的額定電流應(yīng)比支線上的大23級。2）控制回路的電源與保護及信號回路電源應(yīng)分別配置專用的熔斷器或空氣開關(guān)，不應(yīng)混用，避免產(chǎn)生寄生回路。七、提高操作回路可靠性的措施（3）3）對220kV及以上斷路器，采用雙跳圈斷路器，兩個跳圈的控制回路分開，用兩組獨立的熔斷器或空氣開關(guān)供電。4）每組控制電源回路的熔斷器或空氣開關(guān)設(shè)監(jiān)視回路，當熔斷器熔斷或空氣

22、開關(guān)跳開時能自動報警，便于及時發(fā)現(xiàn)處理。七、提高操作回路可靠性的措施（4）5）控制回路使用的繼電器應(yīng)防止其斷線，電壓為220V的直流中間繼電器線圈線徑不宜小于0.09mm。如線徑小于0.09mm時，其線圈須密封處理。當采用110kV中間繼電器串聯(lián)電阻方式時，串聯(lián)電阻的一端應(yīng)接于電源的負極。串聯(lián)防跳繼電器的電壓保持線圈回路的保持觸點也應(yīng)接到負極，防止因電蝕使線圈斷線。七、提高操作回路可靠性的措施（5） 6）控制回路盡量不串接二極管等晶體管元件，當功能要求必須采用晶體管元件時，應(yīng)確保其參數(shù)能滿足可靠使用的要求，并有34倍的可靠系數(shù)。 7）不在控制觸點上并聯(lián)以電容、電阻構(gòu)成的消弧回路，防止斷路器擊穿時引起誤動作。當電容或反向二極管并在中間繼電器線圈兩端作為消弧回路時，在電容及二進管回路必須串入數(shù)百歐的低值電阻。防止電容或二極管短路時，將中間繼電器線圈短路。消弧回路的反向二極管，其反向擊穿電壓不低于1000V。對該消弧電路要注意其中間繼電器返回延時和有相關(guān)控制回路的影響。七、提高操作回路可靠性的措施（6）8）各直接接于直流系統(tǒng)控制電源下的分、合閘繼電器的動作電壓不宜低于直流額定電壓的50，以防止繼電器線圈正極接地時，因直流系統(tǒng)過大的對地電容放電引起誤動作。但也