二次回路之控制回路課件

二次回路之控制回路預備知識

電力系統(tǒng)的控制對象主要包括斷路器、隔離開關(guān)等，其中斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設備，在正常運行時斷路器可以接通和切斷電氣設備的負荷電流，在系統(tǒng)發(fā)生故障時則能可靠地切斷短路電流。下面我們先簡要的介紹一下斷路器：斷路器的作用

斷路器是電力系統(tǒng)中，改變運行方式，開斷和關(guān)合負載電流、空載長線路或電容器組等容性負荷電流，及開斷空載變壓器或高壓電動機等電感性小負荷電流的設備。斷路器與自動化設備的配合1、與繼電保護配合：在電網(wǎng)發(fā)生故障時，能快速將故障從電網(wǎng)上切除，以減輕電力設備的損壞和提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。2、與自動重合閘配合：能保證電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障時及時切除故障和恢復供電，提高電網(wǎng)供電的可靠性3、與其他相關(guān)自動裝置的配合：負荷聯(lián)切、低周減載，備用電源自動投切等等斷路器的分類斷路器的分類（按絕緣介質(zhì)）①油斷路器：指觸頭在變壓器油中開斷，利用變壓器油作為滅弧介質(zhì)的斷路器。其中油只作滅弧介質(zhì)，用油量少的，稱為少油斷路器。油兼做絕緣介質(zhì)，用油量多的，稱為多油斷路器。②空氣斷路器：利用高壓空氣來吹弧的斷路器。吹弧壓力一般在10-40大氣壓范圍內(nèi)，由于其結(jié)構(gòu)復雜，現(xiàn)已基本淘汰。③真空斷路器：觸頭在真空中開斷，利用真空作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的斷路器。真空斷路器要求真空度在0.0133Pa以上④固體產(chǎn)氣斷路器：利用固體產(chǎn)氣物質(zhì)在電弧高溫作用下分解出的氣體來熄滅電弧的斷路器。由于其滅弧能力低，一般只做負荷開關(guān)用。⑤六氟化硫斷路器：利用高壓六氟化硫氣體來吹弧的斷路器。因滅弧性能好而得到了廣泛應用。SF6氣體的特性:絕緣強度在均勻電場下為空氣的2-3倍，開斷能力是空氣的100倍。但SF6氣體在電弧的作用下會產(chǎn)生極少量的SF4氣體。SF4與金屬觸頭、SF6氣體中的水分化合，產(chǎn)生HF、SOF2。SF4、HF、SOF2有毒，對金屬和絕緣材料都有很大的腐蝕性。斷路器的分類（按操作機構(gòu)）①電磁操作機構(gòu)：利用合閘線圈的電磁力合閘，同時將分閘彈簧儲能。特點是合閘電流很大，可達幾十安至數(shù)百安，所以合閘回路不能直接利用控制開關(guān)觸點接通，必須采用合閘接觸器。適用于35kV及以下斷路器。②彈簧操作機構(gòu)：利用已儲能的合閘彈簧合閘，合閘彈簧釋能的同時給分閘彈簧儲能?，F(xiàn)廣泛運用。③液壓操作機構(gòu)：以壓縮N2(碟簧)作為能源，以液壓油作為傳遞媒介來進行分、合閘。廣泛適用110kV及以上的少油及SF6斷路器。④氣動操作機構(gòu)：以壓縮空氣為動能，推動活塞實現(xiàn)分、合閘。需配備空氣壓縮設備，分閘靠壓縮空氣同時給彈簧儲能，合閘靠彈簧的機構(gòu)。操作機構(gòu)實物圖片操作機構(gòu)實物圖片操作機構(gòu)實物圖片斷路器的參數(shù)①額定開斷電流：是在額定電壓下斷路器能安全無損地開斷的最大電流。②額定關(guān)合電流：斷路器能可靠接通的最大電流。一般取額定開斷電流的1.8√2(≈2.5)倍。③額定開斷容量：是表征斷路器開斷能力的一個參數(shù)，它是由開斷電流通過計算而得出的，對于三相斷路器，額定斷流容量公式為：額定開斷容量=√3×額定開斷電流×額定線電壓。④額定短時耐受(熱穩(wěn)定)電流：反映的使斷路器承受短路電流熱效應的能力。它是在規(guī)定的時間內(nèi)斷路器在合閘位置能夠承載的電流的有效值，數(shù)值上就等于斷路器的額定短路開斷電流。⑤額定峰值耐受(動穩(wěn)定)電流：是指斷路器在合閘位置能夠承載的額定短時耐受電流第一個大半波的峰值電流。與額定短路關(guān)合電流相等。斷路器的結(jié)構(gòu)①開斷部分:包括導電和觸頭系統(tǒng)以及滅弧室②操作和傳動機構(gòu):包括操作能源和把操作能源傳動到動觸頭系統(tǒng)的傳動機構(gòu)。③絕緣部分:把處于高電位的導電和觸頭系統(tǒng)與低電位的操作能源系統(tǒng)，實現(xiàn)絕緣、連接的元件。具體的實物請同學們利用以后工作機會加以熟悉斷路器的控制回路概念

斷路器的控制方式，可分為遠方控制和就地控制。為了實現(xiàn)對斷路器的控制，必須有發(fā)出分、合閘命令的控制機構(gòu)，如控制開關(guān)或控制按鈕等；執(zhí)行操作命令的斷路器的操動機構(gòu)；以及傳送命令到執(zhí)行機構(gòu)的中間傳送機構(gòu)，如繼電器、接觸器的觸點等。由這幾部分構(gòu)成的電路，即為斷路器控制回路。

斷路器操作方式（1）就地操作：通過斷路器機構(gòu)箱上的分、合閘操作按鈕進行操作。（2）遠方操作：一般是通過主控室內(nèi)監(jiān)控后臺機進行，操作命令傳達到測控裝置，啟動測控裝置跳、合閘繼電器，跳、合閘信號傳遞到保護裝置操作插件（操作箱），啟動操作插件手跳、手合繼電器，手跳、手合繼電器觸點接通跳、合閘回路，啟動斷路器跳、合閘。當監(jiān)控后臺機死機或其它原因不能操作時，可以在測控屏進行操作。（3）遙控操作：由調(diào)度端（或集控站端）發(fā)送操作命令，經(jīng)通訊設備至站內(nèi)遠動通訊屏，遠動通訊屏將命令轉(zhuǎn)發(fā)至站內(nèi)通訊屏（交換機），然后通訊屏（交換機）將命令傳輸至測控屏，逐級向下傳輸。需要指出，有些老站遙控命令是通過后臺機進行傳輸?shù)模缣摼€圖所示，但由于后臺機死機時，將不能進行遙控操作，現(xiàn)在新上的變電站，遙控通道不再經(jīng)后臺機，提高了遙控操作可靠性。斷路器操作方式邏輯示意圖斷路器典型控制回路相關(guān)知識1斷路器控制回路的基本要求2防跳閉鎖控制回路35基本跳合閘回路4位置信號回路6控制回路舉例控制開關(guān)一、斷路器的控制回路基本要求1、斷路器的跳、合閘電路只允許短時接通，操作完畢后應立即自動地切斷。斷路器操作機構(gòu)的合閘線圈與跳閘線圈均按短時通電設計，在操作任務完成后，應自動切斷跳閘或合閘電流。因此為了滿足這一要求，在跳閘與合閘電路中分別串入了斷路器的輔助觸點，在斷路器跳閘或合閘后自動斷開相應電路。斷路器跳閘線路輔助觸點合閘線路輔助觸點一、斷路器的控制回路的基本要求2、斷路器應既能進行手動合閘和跳閘，又能在自動裝置和繼電保護作用下自動合閘和跳閘。為滿足這一要求，只要將自動合閘裝置（如AAT或ARC）的出口觸點與SA的合閘觸點并聯(lián)，繼電保護裝置或其他自動跳閘裝置（如AFL）的出口觸點與SA的跳閘觸點并聯(lián)即可實現(xiàn)。控制開關(guān)自動重合閘開入接口保護或其他跳閘開入一、斷路器的控制回路的基本要求（3）控制回路應具有反映斷路器狀態(tài)的位置信號和自動分、合閘時的不同顯示信號。（4）無論斷路器是否帶有機械閉鎖，都應具有防止多次分、合閘的電氣“防跳”措施。（5）對控制回路及其電源是否完好，應能進行監(jiān)視。（“控制電源消失”、“控制回路斷線”等）（6）當具有單相操作機構(gòu)的斷路器按三相操作時，應有三相不一致的信號。（“三相不一致保護動作”）（7）對于采用氣壓、彈簧和液壓操作的斷路器，應有氣操動機構(gòu)的壓縮空氣壓力是否正常，彈簧操動機構(gòu)的彈簧是否完成儲能，以及液壓操作機構(gòu)液壓值的監(jiān)視回路和閉鎖回路。（“打壓超時”、“壓力低閉鎖分閘”、“彈簧未儲能”等）（8）控制回路的接線應簡單可靠、使用電纜芯數(shù)應盡量少。（無用的接線應隔離清楚，必要時予以拆除，防止寄生回路的存在）第一章小結(jié)本章涉及內(nèi)容相關(guān)知識一：1、應知道斷路器控制回路的基本要求。2、如何能保證跳合閘動作完成后自動切斷跳合閘脈沖？早期綜合自動化系統(tǒng)手合斷路器時燒毀手合繼電器的原因是什么？壽王墳110KV變電站146開關(guān)改造時候出現(xiàn)的這種現(xiàn)象原因分析。3、控制回路與操作機構(gòu)的配合特殊性：液壓壓機構(gòu)、彈簧機構(gòu)、個別地區(qū)使用的氣動機構(gòu)。第一章小結(jié)本章涉及內(nèi)容相關(guān)知識二：4、具有單相操作回路的斷路器按三相操作時應有三相不一致信號。5、舉例：1994年，當時還大量使用電磁型繼電器，生產(chǎn)廠家沒有按設計使用DZK-244型號繼電器，造成防跳閉鎖功能失效，運行中開關(guān)出現(xiàn)跳躍，說明設備檢驗的重要性。目前，綜自設備中繼電器的特點？

二、控制開關(guān)控制開關(guān)的作用控制開關(guān)的結(jié)構(gòu)在斷路器控制回路中作為運行值班員進行正常停、送電的手動控制元件控制開關(guān)的構(gòu)成操作手柄：安裝在屏正面觸點盒：與手柄連接，安裝在屏內(nèi)控制開關(guān)采用旋轉(zhuǎn)式，通過將手柄向左或向右旋轉(zhuǎn)一定角度來實現(xiàn)從一種位置到另一種位置的切換，其中手柄看做成帶或不帶自復機構(gòu)兩種類型，帶自復機構(gòu)宜用于發(fā)分、合閘命令，之允許在發(fā)命令時接通，在操作后自動恢復原位面板：安裝在屏正面二、控制開關(guān)LW12型控制開關(guān)這種控制開關(guān)有兩個固定位置和兩個操作位置（由垂直位置順時針旋轉(zhuǎn)45度或水平位置逆時針旋轉(zhuǎn)45度）。由于具有自由行程，所以開關(guān)觸點位置共有六種狀態(tài)，即：預備合閘、合閘、合閘后、預備跳閘、跳閘、以及跳閘后，能夠把跳、合閘操作分為兩部分。開關(guān)觸點的六種狀態(tài)控制開關(guān)觸點圖表二、控制開關(guān)LW12型控制開關(guān)這種控制開關(guān)手柄位置和LW2型開關(guān)完全一樣，有兩個固定位置和兩個操作位置但是觸點盒的結(jié)構(gòu)非常簡單。運行位置觸點1-25-63-47-8預備合閘、合閘后合閘預備跳閘、跳閘后跳閘控制開關(guān)觸點圖表二、控制開關(guān)圖形表示法12345678PCCCDPTTTD圖形表示法用圖形表示法會出LW12型開關(guān)位置與觸點關(guān)系PC

預備合閘C

合閘CD

合閘后PT

預備跳閘T

預備跳閘TD

預備跳閘控制的立體直觀表達：二、控制開關(guān)第二章小結(jié)本章設計內(nèi)容及相知識一：1、本章內(nèi)容主要講述了控制開關(guān)的使用以及LW12型開關(guān)的接點形式，應該熟記這幾個開關(guān)位置對應的接點分合情況，以便在工作中快速判斷開關(guān)是否正常2、在工作中不要輕易斷定開關(guān)是否良好，當出現(xiàn)開關(guān)合不上的時候，先要檢查開關(guān)相應接點電位是否確實正確，現(xiàn)場工作中確實出現(xiàn)過控制開關(guān)接點時通時斷現(xiàn)象為障礙的排除增加了難度第二章小結(jié)本章設計內(nèi)容及相知識二：1、請大家思考一下，斷路器在運行中更換控制開關(guān)是否可行？大家怎么看待這個問題？2、如果現(xiàn)場沒有同型號的控制開關(guān)，需要使用其它型號開關(guān)來臨時替代，那么你需要考慮哪些問題來確保安全？三、基本跳、合閘回路基本跳合閘回路手動跳閘手動合閘自動跳閘自動合閘三、基本跳合閘回路圖三、基本跳合閘回路圖自動合閘裝置出口輔助觸點合閘接觸器跳閘線圈跳閘線圈斷路器三、基本跳合閘回路圖自動合閘裝置出口輔助觸點合閘接觸器跳閘線圈跳閘線圈斷路器斷路器輔助觸點跳閘線圈和合閘線圈是按短時通電設計的，在操作完成后，通過觸點自動將操作回路切斷，以保證跳合閘線圈的安全三、基本跳合閘回路圖跳合閘回路舉例HBJHCHBJTBJTQTBJ目前使用的跳合閘線路沒有合閘接觸器和控制開關(guān)手合自合手跳自跳三、基本跳合閘回路圖除了保護裝置跳合閘外，控制回路還需要具備遙分遙合，就地分合的功能。其基本的原理與跳合閘是類似的，增加的部分圖中用橙色表示。下圖中的KKJ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電才能使繼電器轉(zhuǎn)換到另外一種狀態(tài)。比如手分/遙分，使KKJ=0；只有手合/遙合后才能使KKJ=1。

KKJ的作用是用來判斷是正常的分合閘操作，還是故障時保護裝置的跳合閘動作。當正常的分合閘操作時，KKJ應變位，當保護動作跳合閘時，KKJ應不變位。

KKJ的常開接點提供給“事故總”信號以及重合閘裝置使用。三、基本跳合閘回路圖三、基本跳合閘回路圖斷路器控制方式切換LYSA2TCKCKCKCKCOQFQFYCTCK1K2KRC：自動重合閘SA1：遠方就地選擇SA2：就地控制開關(guān)KC：合閘自保持R請從近跳、遠跳、保護跳閘、近合、遠合以及自動重合閘六種方式說明本章補充：基本跳合閘回路圖直觀圖本章補充：基本跳合閘回路邏輯說明首先，能夠完成保護裝置的跳、合閘功能是控制回路最基本的要求。這個功能的實現(xiàn)很簡單，回路如上圖所示。

假定斷路器在合閘狀態(tài)，斷路器輔助接點DL常開接點閉合。當保護裝置發(fā)跳閘命令，TJ閉合時，正電源->TJ->LP1->DL->TQ->負電源構(gòu)成回路。跳閘線圈TQ得電，斷路器跳閘。合閘過程同理。

分閘到位后，DL常開接點斷開跳閘回路；DL常閉接點閉合，為下一次操作對應的合閘回路做好準備。

利用DL常開接點斷開跳閘電流：

一是為了防止TJ接點粘連造成TQ燒壞（因為TQ的熱容量是按短時通電來設計的）；

二是如果由TJ來斷開合閘電流，由于TJ接點的斷弧容量不夠，容易造成TJ接點燒壞（HJ也是一樣的道理），這就為下一次保護跳閘（或合閘）埋下了隱患且不易被發(fā)現(xiàn)。本章補充：跳、合閘保持回路本章補充：跳、合閘保持回路說明

為了防止TJ先于DL輔助接點斷開（如開關(guān)拒動等情況），我們增加了“跳閘自保持回路”。

該回路可以起到保護出口跳閘接點TJ以及可靠跳閘的作用。增加的部分用紅色標記，R在0.1Ω左右。當分閘電流流過TBJ時，TBJ動作，TBJ1閉合自保持，直到DL斷開分閘電流。這時無論TJ是否先于DL斷開，都不會影響斷路器分閘，也不會燒壞TJ。

同理，合閘保持繼電器作用相同。第三章小結(jié)1、請大家熟練掌握分合閘回路邏輯：從正電開始導通經(jīng)過各有關(guān)原件、接點直到將開關(guān)合上，或者直到將開關(guān)分開，邏輯過程中哪些問題可能導致開關(guān)分合不成功。2、思考一下，為了防止開關(guān)跳躍，需要增加那些回路來完成斷路器的跳躍閉鎖四、斷路器防跳閉鎖控制回路跳躍產(chǎn)生的原因定義由于某種原因，造成斷路器不斷重復跳-合-跳-合-跳的過程稱為跳躍原因線路發(fā)生永久性故障控制開關(guān)合閘位置停留時間過長控制開關(guān)合閘合閘觸點粘連重合閘觸點觸點粘連或＆跳躍四、斷路器防跳閉鎖控制回路防跳的概念：所謂的防跳，并不是“防止跳閘”，而是“防止跳躍”。當合閘于故障線路時，保護會發(fā)跳令將線路跳開。如果此時HJ接點發(fā)生粘連，斷路器就會在短時間內(nèi)反復跳、合、跳、合。。。，這就是“跳躍現(xiàn)象”。（斷路器跳閘時間需要30-60ms，合閘時間需要60-90ms，一個跳合周期只需要150ms，很容易在短時間內(nèi)完成幾個周期的跳合跳的循環(huán)）

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，所以“防跳”回路是必不可少的。四、斷路器防跳閉鎖控制回路四、斷路器防跳閉鎖控制回路TBJ我們有時也叫它“防跳繼電器”。這是因為它有另一個非常重要的功能：防跳。TBJ是一個雙線圈繼電器，由串接于跳閘回路的電流啟動線圈TBJ，和接于防跳回路的電壓自保持線圈TBJV組成。在跳閘過程中，當有分閘電流流過TBJ時，防跳回路中的TBJ2閉合，電壓自保持線圈啟動，TBJV2閉合，TBJV1斷開。如果在保護跳閘期間，HJ發(fā)生粘連，HJ->LP2->TBJV2->TBJV這條回路接通，TBJV電壓自保持，使得TBJV1始終斷開，合閘回路始終處于斷開狀態(tài)。這也就是防跳的目的：將斷路器保持在跳閘狀態(tài)。四、斷路器防跳閉鎖控制回路如果跳閘期間沒有跳令存在，則在斷路器完成分閘后，跳閘回路被DL常開接點斷開，TBJ電流線圈失電，此時由于HJ是斷開的，不能形成TBJV電壓自保持，復歸。TBJV1重新閉合，合閘回路完好，不影響下次的跳合閘。需要注意，接于跳閘回路的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電流線圈的額定動作電流不能大于分閘電流的50%，保證TBJ在跳閘過程中可靠動作。四、斷路器防跳閉鎖控制回路在有些斷路器中也設置了防跳回路，它一般是由電壓型繼電器完成防跳功能的。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，以免產(chǎn)生寄生回路。通常斷路器自身有防跳回路的用其自身的防跳回路，沒有的用操作箱的防跳回路。第四章小結(jié)1、請大家熟練分析一下開關(guān)跳躍產(chǎn)生的原因，牢記防跳回路圖的基本畫法。2、思考一下，防跳回路有幾種？在不同的電壓等級中我們國家電網(wǎng)公司有什么具體規(guī)定？應按照自己所在單位的上級主管部門規(guī)定來執(zhí)行3、思考一下，實驗工作中如何檢驗防跳閉鎖功能？4、合閘過程中啟動防跳繼電器嗎？明確一下防跳繼電器是怎么啟動的？五、斷路器位置信號回路控制回路應該能夠反映斷路器的位置狀態(tài)以及跳合閘回路的完整性。所以我們在回路中增加了TWJ、HWJ來監(jiān)視跳閘回路、合閘回路的完整性。圖中用藍色表示。TWJ和HWJ的常閉接點串聯(lián)來發(fā)出“控制回路斷線”的信號?；芈吠旰脮r，TWJ和HWJ必然有一個啟動。當控制回路異常時，TWJ和HWJ均失電，報“控制回路斷線”。

此外，用TWJ的常開接點起動綠燈，HWJ的常開接點起動紅燈。綠燈亮，表示斷路器在分閘狀態(tài)，合閘回路完好；紅燈亮，表示斷路器在合閘狀態(tài)，跳閘回路完好。如下圖所示：五、斷路器位置信號回路五、斷路器位置信號回路跳合閘信號控制回路TWJHWJRRQFHCTQTWJHWJ跳位監(jiān)視合位監(jiān)視五、斷路器位置信號回路跳合位置信號的應用啟用事故音響斷路器位置不一致或非全相運行報警控制回路斷線啟動三相不一致保護跳合閘位置信號的應用斷路器三跳第五章小結(jié)1、思考一下，控制回路需要有哪些信號來監(jiān)視控制回路的正常運行？2、想一想，彈簧機構(gòu)、液壓機構(gòu)、氣動機構(gòu)要提供哪些信號來監(jiān)視控制回路的完整？3、想一想：彈簧機構(gòu)的儲能回路是怎么樣的，當有彈簧未儲能信號時，可能是什么原因？知識延伸：控制回路的閉鎖為保證斷路器工作的安全，控制回路往往采取多種閉鎖措施，當條件不滿足時，禁止斷路器的操作。常見的閉鎖回路一般有三種：

A、斷路器的操作系統(tǒng)異常時對分、合閘回路進行閉鎖。當液壓/氣壓操作機構(gòu)壓力過高或過低，彈簧操作機構(gòu)彈簧未儲能，SF6斷路器的SF6壓力低等，這些都將串接在跳、合閘回路中的常閉接點斷開，不允許斷路器分合。

B、存在不同電源需要并列的場合，斷路器控制回路要增加同期閉鎖回路。

C、為了防止誤操作的防誤閉鎖回路，在不具備操作條件時將控制回路斷開。知識延伸：三相不一致回路以上所討論的是三相操作的斷路器控制回路。在220kV及以上系統(tǒng)中，通常采用分相操作的控制回路。分相操作控制回路看似復雜，其實原理是相同的。

但分相操作控制回路有雙組跳圈，第一組與合圈公用一組電源，第二組跳圈單獨使用一組電源。兩組直流電源