发电厂及变电所的控制

1、发电厂及变电所的控制第1页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二主要内容控制接线概述互感器及其接线断路器及其控制信号系统第2页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二主要内容隔离开关及其控制测量及监察系统操作电源自动装置第3页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二控制接线概述第4页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二一次设备：直接生产、输送、分配电能的高电压、大电流的设备，又称为主设备。发电机、变压器、断路器、隔离开关、电力电缆、母线、输电线、电抗器、避雷针、高压熔断器、电流互感器，电压互感器等。 二次设备是指对一

2、次设备进行监察，控制，测量，调整和保护的低压设备，又称辅助设备，包括测量仪表、控制和信号器具、继电保护装置、自动远动装置、操作电源、控制电缆、熔断器等 。一次接线又称主接线，是将一次设备（主设备）互相连接而的电路。二次接线又称二次回路，是将二次设备互相连接构成的电路，包括电器设备的控制操作回路、测量回路、信号回路、保护回路及二次设备的线圈等。第5页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二二次接线的基本任务是，反映一次设备的工作状态，控制一次设备，在一次设备发生故障时，能使故障部分迅速退出工作，以保持电力系统处在最好的运行状态。二次接线图以国家规定的统用图形符号和文字符号，表示

3、二次设备的互相连接关系。原理接线图，展开接线图和安装接线图。 接线图的绘制原则是简明，准确地表示系统的运行状况，便于施工和调试，便于实现自动化。接线图的绘制标准是国际IEC。 第6页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二原理接线图原理接线图：用来表示二次接线各元件（仪表，继电器，信号装置，自动装置及控制开关等的辅助接点）的电气联系及工作原理的电气回路图。 特点： （1）二次接线和一次接线中的相关部分画在一起，电气元件以整体形式表示，能表明二次设备的构成，数量及电气连接情况，图形直观形象，便于设计构思和记忆。 （2）用统一的图形和文字符号表示，按动作顺序画出，便于分析动作原理

4、，是绘制展开接线图等其他工程图的原始依据 ； （3）没有表明元件的内部接线，端子标号及导线连接方法等，不能作为施工图纸。第7页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二原理接线图 电流互感器（TA）。其一次绕组流过系统大电流I1,二次绕组中流过变化的小电流I2，I2额定值为5A。 电流继电器（KA）。线圈中流过电流互感器的二次电流I2,当I2达到KA的动作值时，其动合触点闭合（电磁作用），接通外电路。 时间继电器（KT）。线圈通电，其动合触点延时闭合，接通外电路。 信号继电器（KS）。线圈通电，其动合触电（带自保持）闭合，接通信号回路:,且掉派，以便值班人员辩别其动作与否。若K

5、S动作，需手动复归，以便准备下一次动作。 断路器跳闸线圈（YT）。线圈通电，断路器跳闸。 断路器（QF）。合闸线圈通电，QF主触电接通大电流，其辅助触头相应切换：动合触点闭合，接通外电路，同时动断触点断开，切断外电路。第8页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二原理接线图 当A相或C相有短路时，电流互感器一次绕组流过短路电流，其二次绕组感应出I2流经电流继电器KA线圈，KA动作，其动合触点闭合，将由直流操作电源正母线来的电源加在时间继电器KT的线圈上，时间继电器KT启动，经一定时限后其延时动合触点闭合，正电源经过其触点和信号继电器KS的线圈以及断路器的动合辅助触点QF和断路

6、器跳闸线圈YT接至负电源。信号继电器KS的线圈和跳闸线圈YT中有电流流过。两者同时动作，使断路器QF跳闸，并由信号继电器KS的动合触点发出信号。第9页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二展开接线图展开接线图是将二次设备按线圈和接点的接线回路展开分别画出，组成多个独立回路，作为制造、安装、运行的重要技术图纸，也是绘制安装接线图的主要依据。展开接线图的特点是：按不同电源划分成多个独立回路，如交流回路：电流回路、电压回路，按A、B、C、N相序分行排列；直流回路：按控制回路、合闸回路、测量回路、保护回路等，按继电器（装置）的动作顺序，自上而下，自左而右排列。图形右边有对应文字说明

7、（回路名称、用途等），便于分析和读图。导线、端子都有统一规定的回路编号和标号，便于分类查线、维修和施工。第10页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二展开接线图读展开图的方法如下：先一次接线，后二次接线；由图右文字说明，先看交流回路，再看直流回路；对各种继电器和装置，先找到启动线圈，再找相应的接点；对同一回路，由上到下，对同一行，由左到右；对于事故设备分析，先找动作部分，再找相应的信号。 第11页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二展开接线图 图12是根据图11所示的原理图绘制的展开接线图。 图中右侧为与保护回路有关的输电线路一次系统的示意图，左侧为保

8、护回路展开图。展开图自上而下为交流电流回路、直流回路和信号回路三部分。 交流回路中，作为保护用的电流互感器1TA的二次绕组为该电流回路的电源，每相接入一只电流继电器线圈，由公共线连成回路，构成不完全星形接线。 直流回路中，上、下的短竖线表示正负电源，左边第一、二两线为时间继电器启动回路，第三条线为跳闸回路。 保护装置动作顺序如下：当线路发生短路时，在1TA一次绕组有电流流过，在二次线圈中有相应的感应电流流过，1KA或2KA动作。 直流回路中：1KA或2KA的动合触点闭合，接通KT的线圈回路，其延时闭合的动合触点延时一定时限后闭合，接通跳闸回路。 断路器在合闸状态时，其与主触头联动的动合辅助触点

9、QF也是闭合的，因此断路器的YT和信号继电器KS线圈中同时有电流流过，使断路器跳闸，切断故障线路，同时信号继电器KS动作并掉牌。在信号回路中的带自保持的动合触点闭合，光字牌点亮，显示“掉牌未复归”灯光信号。 第12页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二安装接线图安装接线图使控制屏（台）制造厂生产加工和现场安装施工用的图，也是用户检修、实验等的主要参考图，是根据展接线开图绘制的。 安装接线图包括屏面布置图、屏背面接线图和端子排图 。屏面布置图（从控制屏正面看）将各安装设备和仪表实际位置按比例画出，它是屏背面接线图的依据 。屏背面接线图（从屏背后看）表明屏内设备在屏背面的引出

10、端子之间的连线情况以及引出端子与端子排间的连接关系的图纸 。端子排图（从屏背后看）表明屏内设备与屏外设备连接情况以及屏上需要装设的端子类型、数目以及排列顺序的图。 第13页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二安装接线图安装接线图中各种仪表、继电器、开关、指示灯等元件以及连接导线，都是按照它们的实际位置和连接关系绘制的，为了施工和运行中检查的方便，所有设备的端子和导线都注有走向标志和编号 。 安装接线图是最具体的施工图，除典型的成套装置外，订货单位向制造厂家订购控制屏（台）时，必须提供展开接线图、屏面布置图和端子排图，作为厂家制造产品的依据。一般屏背面接线图由制造厂绘制，并

11、随产品一起提供给订货单位。第14页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二互感器及其接线对高压和大电流的大中型电气设备，其测量仪表和监察保护装置必须经过互感器的变换，方可接到各种表计和自动装置上 。在发电厂和变电所中应用最广的是电流互感器(TA)和电压互感器（TV），其工作原理与变压器近似。 互感器主要作用有以下几点： （1）将一次系统的高电压和大电流变为易于测量的低电压和小电流，并且规范为标准值：二次额定电压为100V，二次额定电流为5A或1A、0.5A。这样可使测量仪表、控制装置标准化、小型化。 （2）将二次设备与一次设备隔离，既保证了人身安全，又使接线灵活、安装方便，维

12、修时不必中断一次设备运行。 （3）便于集中控制，易于实现自动化、微机监控和远方操作。第15页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二电流互感器及其接线电流互感器（TA）是一种变流器，其结构与普通变压器相似，右铁芯、一次绕组（原边绕组）和二次绕组（副边绕组）构成。一次绕组直接串接于一次回路中，并流过负荷电流；二次绕组串接各种测量仪表等的电流线圈，绕组中的电流（在一次绕组中流过额定电流时）应为5A。第16页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二CT的结构、原理及表示方法 CT电流互感器按结构可分为单匝式、多匝式和多铁芯式三种 ： （1）单匝式:一次绕组为单根导

13、体，通常为一根主线（母线），用于一次电流较大的场合 。 （2）多匝式。一次绕组为多匝绕组绕于铁芯上，多用于一次电流较小的场合。 （3）多铁芯多匝式。有两个以上铁芯，其一次绕组是共同的（可为单匝或多匝），二次绕组绕于各自的铁芯上，磁路是独立的。第17页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二CT的变比一、二两侧绕组额定电流之比称为电流互感器的额定变比。电流互感器的变比n为一、二次电流之比，也等于绕组匝数的反比。为适应不同负荷电流测量的需要，电流互感器的变比通常设有：15/5、30/5、50/5、100/5、150/5、300/5等。根据一次电流的大小，可选择合适变比的电流互感器

14、。有时，通用的电流互感器变比不能满足需要时，可适当改变一次绕组的匝数进行调整（此法适用于低电压情况）。第18页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二CT的构造特点（1）电流互感器一次绕组串接在一次系统电路中，绕组匝数少（一至数十匝），流过一次大的负荷电流（几十至数万安），导线粗，阻抗小。 （2）电流互感器二次绕组串接电流表、功率表及继电器等的电流线圈，阻抗相对较小，额定电流为5A或1A（500kV系统中采用）。 （3）电流互感器二次绕组不能开路运行。原因是电流互感器正常运行时，二次绕组感应的磁通对一次磁通有去磁作用，其合成磁动势小（数千安），二次绕组感应电动势只有数十伏。当

15、二次绕组开路时，二次绕组的去磁作用为零，合成磁动势大（达12万安），铁芯高度饱和，二次侧感应出数千伏电动势，危及设备及人身安全，并且铁损增大，温度上升，精确度下降，所以电力系统规定：严禁电流互感器二次侧开路运行。第19页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二CT的极性电流互感器一、二次绕组标有同一符号的端子称为同名端或同极性端。同名端表示某一瞬间两端子同时达到最高或最低电位，用“*”或“”表示。我国规定，按减极性法标注，如图23所示。一次电流I1，由L1端注入，从L2端流出；二次电流I2，由K2端流入，从K1端流出。即当同时从二绕组的同名端注入电流时，铁芯中的感应磁通（方向

16、相反）是相减的。减极性标注法的优点是电流互感器的外特性（从外电路看）相同。由图23可见，一次电流I1由上（L1端）向下流，而从负荷看，电流I2也是由上向下流的，从外观上看好像是直接通过的，比较直观。第20页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二CT的接线方式 电流互感器的接线方式是随测量仪表、继电保护和增大自动装置的要求而定的。常见的接线方式有：单相接线、三相星形接线、两相星形（不完全星形）接线、零序接线等。第21页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二单相接线只在一相中接入电流互感器。则反映被测相电流。适用于测量三相对称负载的一相电流、变压器的中性点零

17、序电流。第22页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二三相星形接线在三相电路中各接入一只电流互感器，二次绕组按星形连接；可用于负荷平衡和不平衡的电路中测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等。第23页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二两相星形（不完全星形）接线又称V形接线；两个电流互感器分别接在A相和C相。这种接线方式广泛应用于中性点不直接接地系统中的测量和保护回路，可测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等，能反应相间故障电流，不能完全反应接地故障。第24页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二零序接线三个同型号的电流互感器并联

18、接入仪表或继电器，流入仪表的电流等于三相电流之和，它反映的是零序电流之和，因此专用于零序保护。 第25页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二零序电流互感器在一圆形铁芯中通过三相导线，二次绕组绕在铁芯上。在正常情况下，若三相导线负荷对称，即一次侧电流对称，其相量和为零，铁芯中不产生磁通，因此二次绕组中没 有电流。当系统发生单相接地短路时，三相电流之和不为零，出现三倍的零序电流，铁芯中出现零序磁通，则在二次绕组中有感应电动势产生。第26页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二电流互感器的准确度及误差电流互感器的准确度（精度）是指其在100额定二次负荷情况下

19、的百分比误差。0.1误差即为0.1级；0.5%误差即为0.5级。电力系统常用的电流互感器的准确度有0.1、0.2、0.5、1、2.5、5级等。用于测量的 电流互感器，精度应不低于0.5级，所配仪表精度应不低于1级。二次负荷过低或过高，都将影响互感器的测量精度。第27页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二电流互感器的接线要求电流互感器二次回路应有一个接地点，以防当一、二次侧绝缘击穿时危及设备及人身安全。但不允许有多个接地点，且接地点应尽量靠近电流互感器。电流互感器二次侧不能开路，二次绕组回路不能装熔断器，一般不允许切换。测量回路和保护回路应分别接在电流互感器不同的二次绕组上

20、。当共用一组绕组时应采取防开路措施。电流互感器与电压互感器不能互相连接，否则，电流互感器相当于短路，电流互感器相当于开路，危及设备和人身安全。第28页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二电压互感器及其接线电压互感器（TV）是一种小型变压器，其一次绕组并联与电力系统一次回路中，二次绕组并接各种测量仪表等二次负荷，绕组电压（在一次绕组为额定电压时）应为100V。第29页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二PT的结构原理及表示方法二种类型：一种是35kV及以下等级的，类似于小型变压器，如图29所示。另一种是在110KV及以上中性点直接接地系统中，常用电容器

21、串联组成的电容分压式电压互感器，接与高压导线与地之间，在临近接地的一个电容器端子上并接一只电压互感器TV，引出100V标准电压，如图210所示。第30页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二PT的结构原理及表示方法电压互感器的表示法如图211（单相电压互感器）所示。一次绕组并接与一次回路AX或A、B、C三相，其二次绕组并接上二次负荷ax或a、b、c。第31页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二PT的变比电压互感器的变比为一次绕组与二次绕组额定电压之比，也等于一、二次绕组的匝数比。为适应不同电压等级的需要，电压互感器的变比通常设有：3000/100、60

22、00/100、35000/100、110000/100、220000/100、500000/100等。根据一次系统的电压等级，可选择合适的电压互感器。第32页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二PT的构造特点（1）电压互感器一次绕组并接与一次电路(高电压)，绕组匝数多，导线细，阻抗较大。（2）电压互感器二次绕组中并接了二次负荷，如电压表、功率表、继电器等的电压线圈，导线细、阻抗大，近似于断路运行的变压器。电压互感器不能短路运行，否则将出过电流。（3）电压互感器的二次绕组的额定电压（一次绕组为额定电压时）为标准电压100V。第33页，共125页，2022年，5月20日，18

23、点36分，星期二PT的极性与电流互感器相似，电压互感器也是减极性接线，也有电路外特性相同的优点。三相电压互感器的接线和极性标志如图212所示，因采用减极性接法，外特性相同，所以一次和二次的电流和电压有相同的相量图。第34页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二PT的接线方式分析单相电压互感器接于线电压上图213为一个单相电压互感器接于AB相电压上，其二次绕组有一个接地点，以防一、 二次绕组击穿时危及设备和人身安全。但二次绕组接地极不装熔断器。此接线只能测量线电压、频率，或接单相元件的仪表，一般用在大接地电流电网中测量一相对地电压。或在小接地电流电网中测量某一相间电压。第35

24、页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二PT的接线方式分析三个单相电压互感器星形接法 图215为三个单相电压互感器接成星形（Y/Y0形），又称三相三柱式电压互感器。一般用于中性点不接地或经消弧线圈接地的小接地电流系统中。该接线可对仪表或继电器提供相间电压和相对中性点的相电压，其一次绕组不接地。如果一次绕组中性点也接地，则成为Y0/Y0接线法，如图216所示，电压互感器的一次绕组和二次绕组的中性点是直接接地的，并从二次绕组的中性点引出供接入相电压的中性线。第36页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二PT的接线方式分析三相五柱式电压互感器 左图是具有两个二

25、次绕组的专为小接地电流系统绝缘监察装置设计的一种电压互感器。其特点是：有5条芯柱，即在三相三柱之间两侧又加设两条辅助芯柱，可作为零序磁通的通路。有三组绕组，其中一次绕组为星形接线，接到一次回路中；二次侧有两个二次绕组：基本二次绕组和辅助二次绕组，基本二次绕组为星形接线，接测量仪表，辅助二次绕组为开口三角形接线接零序过电压继电器 。第37页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二PT实用接线分析中性点接地的电压互感器接线 （1）适用于110kV及以上电压系统。110kV及以上电压的线路都装有距离保护装置为确保距离保护中的电压回路断线闭锁装置能可靠动作，希望电压互感器二次侧中性点

26、引出线不经任何开关、触点切换，因此一般对110kV及以上的电压互感器多采用中性点直接接地方式。（2）用快速自动开关代替熔断器。为了保证在电压互感器二次回路较远处发生短路时，也能迅速将故障相断开，使断线闭锁装置能快速而可靠地闭锁距离保护，通常用快速自动开关代替熔断器。第38页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二PT实用接线分析（3）并入电容器作临时电源。为防止在三相同时断线时，断线闭锁装置因失去电源而拒绝动作，在任一相上并联一个电容器C，以通过电容器C供给断线闭锁装置一个不对称临时电源。（4）设3U0小母线。由于110kV及以上电压系统中性点直接接地，线路上装有零序方向保护

27、，功率方向元件需要接3U0电压，因而设有3U0电压小母线A630。（5）由于中性点直接接地，因而不需装设绝缘监察装置。（6）开口三角形绕组TV的末端引出试验小母线C630（试）以检验零序功率方向元件接线的正确性。（7）母线电压表PV经转换开关切换，可测量UAB、UBC、和UCA三种线电压。第39页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器及其控制开关设备及断路器概述隔离开关，又称隔离刀闸，用QS表示。它的主要作用是隔断和切换电路，并形成可见空气间隙，以确保检修工作安全进行。另外，用隔离开关还可以按需要改变主接线的接线方式。隔离开关没有灭弧装置，不能断开负荷电流。负荷开关的

28、作用是断开和接通正常运行时的负荷电流，但不能切断短路电流，一般与高压熔断器配合用于10kV及以下电压，且不常操作的变压器或出线上。第40页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器及其控制开关设备及断路器概述断路器是电力系统中最重要的开关电器，正常运行时可以接通和切断电气设备的负荷电流，在系统故障情况下能可靠地切断短路电流。断路器一般由动触头、静触头、灭弧装置、操动机构及绝缘支座等构成。为实现断路器的自动控制，在操动机构中还有与断路器的传动轴联动的辅助触头。第41页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器及其控制开关设备及断路器概述目前在电力系统中

29、有多种不同类型的断路器在运行，常见的有以下几种：（1）多油断路器。多油断路器的触头浸在绝缘的钢桶内，绝缘油除作为灭弧介质及触头开断后的弧隙绝缘外，还作为带电部分与接地外壳之间的绝缘之用，钢桶外壳为灰色标志，表示壳体不带电。多油断路器体积大，用油多，近年来已很少生产。（2）少油断路器。少油断路器的绝缘油只用作灭弧介质和触头开断后的弧隙绝缘介质。油箱外壳一般为红色，表示带电危险，其对地绝缘由瓷介质支柱实现。少油断路器用油少，体积小，在发电厂和变电所中被广泛采用。第42页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器及其控制开关设备及断路器概述（3）空气断路器。空气断路器是以高压空

30、气作为灭弧介质和触头断开后的弧隙绝缘介质，并兼作操动机构的能源。空气断路器不用绝缘油，所以动作快，断流容量大，性能稳定，检修周期长，且无火灾危险。但结构复杂，需用一套压缩空气装置。（4）六氟化硫（SF6）断路器。六氟化硫断路器是利用不燃气体SF6作为灭弧和 绝缘介质的新型断路器。SF6气体绝缘性好，灭弧能力强（是空气的100倍）,有良好的冷却性。此种断路器断流能力大，绝缘距离小，检修周期长，多用于户外配电装置中。（5）真空断路器。真空断路器是将触头置于密闭真空容器中，利用真空作为绝缘和灭弧介质的。真空断路器体积小、重量轻、性能稳定，不用维护。一般用于较低电压等级中。第43页，共125页，202

31、2年，5月20日，18点36分，星期二断路器及其控制开关设备及断路器概述断路器的控制方式有多种，分述如下。1、按控制地点分为集中控制和就地（分散）控制（1）集中控制。在主控制室的控制台上用控制开关或按钮，通过控制电缆去接通或断开断路器的跳合闸线圈，对断路器进行控制。一般对发动机、主变压器、厂用变压器、35kV及以上电压线路等主要设备都采用集中控制。（2）就地（分散）控制。在断路器安装地点（配电现场）就地对断路器进行跳、合闸操作（可电动或手动）。一般对10kV及以下线路以及厂用电动机等采用就地控制，将一些不重要地设备放到配电装置内就地控制，可大大减少主控室的占地面积和控制电缆数。第44页，共12

32、5页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器及其控制开关设备及断路器概述2、按控制电源电压的高低可分为强电控制和弱电控制（1）强电控制。从发出操作命令的控制设备到断路器的操动机构，整个控制回路的工作电压均为直流110V或220V。（2）弱电控制。控制台上发操作命令的控制设备工作电压是弱电(48V)，而经转换送到断路器操动的是强电（220V）。目前在500kV变电所二次设备分散布置时，在主控室常采用弱电一对一控制。第45页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器及其控制开关设备及断路器概述3、按控制电源的性质可分为直流操作和交流操作（包括整流操作）直流操作一般

33、采用蓄电池组供电；交流操作一般是由电流互感器、电压互感器或所用变压器供电。4、按对断路器的控制可分为一对一控制和一对N控制（1）一对一控制是利用一个控制开关控制一台断路器，一般适用于重要且操作机会少的设备，如发电机、调相机、变压器等。（2）一对N控制是利用一个控制开关，通过选择控制多台断路器，一般适用于馈线较多、接线、要求基本相同的高压和厂用馈线。第46页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的控制断路器控制回路的基本要求（1）断路器操作机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，故在合、跳闸完成后应自动解除命令脉冲，切断合、跳闸回路，以防合、跳闸线圈长时间通电。（2）合

34、、跳闸电流脉冲一般应直接作用于断路器的合、跳闸线圈，单对电磁操作机构，合闸线圈电流很大（35250A左右），需通过合闸接触器接通合闸线圈。第47页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的控制（3）无论断路器是否带有机械闭锁，都应具有防止多次合、跳闸的电气防跳措施。（4）断路器既可利用控制开关进行手动跳闸与合闸，又可由继电保护和自动装置自动跳闸与合闸。（5）应能监视控制电源及合、跳闸回路的完好性；应对二次回路短路或过负载进行保护。（6）应有反映断路器状态的位置信号和自动合、跳闸的不同的显示信号。（7）对于采用气压、液压和弹簧操作机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉

35、紧到位的监视回路和闭锁回路。（8）对于分相操作的断路器，应有监视三相位置是否一致的措施。（9）接线应简单可靠，使用电缆芯数应尽量少。 断路器控制回路的基本要求第48页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的控制控制开关是值班人员直接操作发出控制命令，以改变设备运行状态（断路器跳、合闸）的装置，又称为转换开关。变电所常见的控制开关为LW2系列，有三种类型：跳、合闸操作都分两步进行，手柄和触点盒有两个固定位置、两个操作位置的封闭式的控制开关（如LW2）.此种开关常用于火电厂和有人值班的变电所中。跳、合闸操作只用一步，其手柄和触点盒只有一个固定位置和两个操作位置的外露式的控

36、制开关（如LW1），常用于无人值班的变电所及水电站。跳、合闸一步进行的LWX系列强电小型控制开关，近年来在各种集控台的控制中已得到广泛应用。控制开关及分类第49页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关图31是发电厂和变电所普遍应用的LW2-Z型控制开关的结构图。其正面是一个操作手柄，装于屏前；与手柄固定连接的方轴上装有58节触点盒，用螺杆相连装于屏后。第50页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关LW2-Z型控制开关的手柄有两个固定位置和两个操作（过渡）位置。其固定位置：垂直位是预备合闸和合闸后；水平位是预备跳闸和跳闸

37、后。其操作位置；合闸操作，由预备合闸（垂直位）右转30至合闸位，瞬间发出合闸脉冲，手放开后靠弹簧作用使手柄复位与垂直位（合闸后）；其跳闸操作，由预备跳闸（水平位）左转30至跳闸位，瞬时发出跳闸脉冲，手放开后靠弹簧作用使手柄复位于水平位（跳闸后）。手柄位置及控制功能 第51页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关在每节方形触点盒的四角均固定着四个静触点，其外端与外电路相连，内端与固定于方轴上的动触点簧片相配合。由于簧片的形状及安装位置的不同，组成14中型号的触点盒，代号为1、1a、2、4、5、6、6a、7、8；10、20、30、40、50，如表31所示。前9

38、种类型的动触点是固定于方轴上随轴转动的；而10、40、50三种触点在轴上有45的自由行程，20型有90自由行程，30型有135的自由行程。有自由行程的触点其断流能力较小，仅适用于信号回路。触点位置表 第52页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关将数节（一般58节）触点盒重叠固定于屏后，方轴穿过其中，动触点随手柄方轴的转动可接通或断开外电路，以实现控制开关对断路器的控制。根据电路控制的要求，可以相应组配触点盒以形成不同功能型号的控制开关。控制开关的组成 第53页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关为了解控制开关触点盒

39、内各触点的通断情况，常列出各型开关的触点图表。以LW2-Z-1a、4、6a、40、20、20/F8型开关为例列出其触点图表，如表32所示。其中;LW2-Z为开关型号；1a、4、6a、40、20、20为开关上由手柄向后以此 排列的触点盒的型号；F表示方型手柄面板（0表示圆型面板）。8为19种手柄的一种。触点图标及图形符号 第54页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关在发电厂和变电所的工程图中，控制开关的应用十分普遍，常将控制开关SA触点的通断情况用图形符号表示如表33所示。表中6条垂直虚线表示控制开关手柄的6个不同的操作位置：C合闸、PC预备合闸、CD合闸

40、后、T跳闸、PT预备跳闸、TD跳闸后。水平线表示端子引线，中间13、24等表示触点号，靠近水平线下方的黑点表示该对触点在此位置时是接通的，否则是断开的。实际工程图中，一般只将其有关部分画出。第55页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关合闸操作。手柄原位于水平“跳闸后”位置，现欲进行合闸操作，首先将手柄顺时针转至“预备合闸”位置，然后再顺时针旋转30至“合闸”位置，此时由表32触点图可见，第二节触点盒（4型）的58触点接通断路器合闸回路，发出合闸脉冲，使断路器进行合闸。多能工合闸操作完成后，松开手柄，手柄在复位弹簧的作用下自动返回到垂直位置，但此时合闸命令

41、已发出，所以是“合闸后”位置。注意：从表面上看，预备合闸和合闸后手柄处于同一固定位置上，但从触点图上可以看出，对于具有自由行程的40、20两触点盒，其通断情况已发生了变化，因为在合闸操作时，它们的动触点随轴转动，但手柄自动返回，动触点仍留在原合闸位置并不返回。控制开关的应用 第56页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关跳闸操作。手柄原在垂直“合闸后”位置，首先将开关手柄逆时针转至“预备跳闸”位置，然后再逆时针旋转30至“跳闸”位，此时由表3-2可见，发出“跳闸”脉冲，使断路器进行跳闸。当跳闸操作完成后，松开手柄，手柄在跳闸弹簧的作用下自动返回到水平位置，

42、此时跳闸命令已发出，是“跳闸后”位置，40、20两触点通断情况已发生变化。由以上合闸和跳闸过程可见，两个操作都加入了“预备”过程而将一个操作分成两步进行，这对防止误操作起到重要的预防作用。控制开关的应用 第57页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关断路器的操动机构就是断路器自身的跳、合闸传动机构，设置于断路器近旁的操作箱内。（1）操动机构的组成。断路器的操动机构由合闸机构、分闸机构和维持机构组成。合闸机构由合闸电磁铁及机械传动结构组成，电磁铁使断路器操动机构贮能，以完成合闸动作。分闸机构由分闸电磁铁及机械脱扣机构组成，使断路器在跳闸弹簧作用下跳闸。维持机

43、构使断路器保持在合闸状态。操动机构 第58页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二LW2系列控制开关（2）操动机构的分类。断路器按合闸能源分为：手动操动机构；电磁操动机构；弹簧储能机构；液压操动机构；气压操动机构；电动机操动机构。（3）对操动机构的要求。为保证断路器能正常工作，其操动机构必须满足如下要求：有足够的操动能量。合闸时需克服分闸弹簧和压紧触点弹簧等的反作用力（约100kg左右）；合闸电流达几十到数百安培（CD5-XG型为110V，488A）；跳闸时只要脱扣即可（CD5-XG型仅需8A）；动作迅速。全断路器时间（机械、电气部分总时间）不大于0.08s，超高压断路器要

44、求为0.020.04s；高可靠性，不拒动，不误动。在35kV及以下系统中，目前广为应用的是电磁操动机构的断路器，而110kV及以上系统的断路器多采用弹簧储能和液压型操动机构的断路器。操动机构 第59页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路简化的断路器基本跳、合闸回路如图32所示。图中上下横线是由正负控制电源小母线的引出线，SA是控制开关，由表32可知，其58触点在“合闸”操作瞬间接通，67触点在“跳闸”操作瞬间接通，K1是自动重合闸（APR）出口继电器的动合触点，重合闸动作则动合触点闭合。K2是保护出口继电器的动合触点，继电保护装置动作则动合触点闭合。Q

45、F为断路器辅助触点，QF1为动合触点，其通断状态与断路器主触头一致，及断路器在合闸位置时它是接通的，在跳闸位置时它是断开的。QF2是动断触点，其通断状态与其主触头正好相反。KM为合闸接触器，是一种带灭弧罩的中间继电器，当线圈通电时产生电磁力使触点进行切换，动合触点闭合。YT为断路器的跳闸线圈，YT通电则断路器进行跳闸；YC为断路器的合闸线圈，YC通电则断路器进行合闸。+、-为控制电源正负小母线，一般接于110V或220V直流电源上。右边的+、-为合闸小母线，因合闸电流较大（一般在一百至数千安培）；所以与控制电源分开，采用专设的大容量电源。 断路器的基本跳、合闸控制回路 第60页，共125页，2

46、022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路断路器跳合闸回路的工作原理如下：（1）合闸操作。手动合闸是将SA打至“合闸”位，此时其58触点接通，而断路器在跳闸位置其动断触点QF2是接通的，所以KM线圈通电，其动合触点接通，断路器YC通电，断路器合闸。当合闸操作完成后，其辅助触点自动切换，断路器之动断辅助触点QF2断开，KM断电，其两个动合触点及自行断开，切断YC电流，KM两个动合触点串接，以增大其断弧能力。断路器之动合触点QF1接通，准备好YT回路。自动合闸是自动装置的触点K1与SA的58触点并接实现的。（2）跳闸操作。手动将SA打至“跳闸”位，此时其67触点接通，而断路器在

47、合闸位，其动合辅助触点QF1是接通的，所以YT通电，断路器进行跳闸。当跳闸操作完成后，其辅助触点自动切换，断路器之动断辅助触点QF2接通，准备好合闸回路；断路器动合辅助触点QF1断开。自动跳闸是由保护装置出口继电器K2触点与SA的67触点并接实现的。断路器的基本跳、合闸控制回路 第61页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路如果手动合闸后SA手柄尚未松开（58触点仍在接通状态）或自动装置K1的触点烧结，此时发生故障，则保护装置动作，K2触点闭合，YT带电使断路器跳闸，则KM又带电，使断路器再次合闸，保护装置又动作使断路器又跳闸，断路器三这种多次“跳合”现

48、象称为“跳跃”。如果断路器发生“跳跃”，势必造成绝缘下降，油温上升，严重时会引起断路器发生爆炸事故，危及人身和设备安全。所谓“防跳”就是采取措施以防止“跳跃”的发生。对于610kV断路器，可采用有机械防跳性能的CD2型操动机构的断路器，而对没有机械防跳性能的断路器，则应在控制回路中加装电气“防跳”装置。 断路器的“跳跃”闭锁（防跳）控制回路 第62页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路电气防跳通常有加装中间断路器法、利用跳闸线圈辅助触点切换法和利用保护出口继电器的防跳法等。图33是加装防跳中间断路器的断路器控制回路图，它广泛应用于30kV及以上电压的断

49、路器控制。与图32相比较，图33增加了一个中间继电器KCF。KCF称为跳跃闭锁继电器，常采用DZB-115型的中间继电器，它有两个线圈，一个是电流启动线圈KCF1，串联于跳闸回路中，要求其灵敏度较高（高于跳闸线圈），以保证在线圈跳闸时该电流线圈能可靠启动。另一个是电压（自保持）线圈KCF2，与自身的动合触点串联，再并联于KM回路中，将合闸接触器线圈KM短接。在合闸回路中还串接了一个KCF的动断触点。断路器的“跳跃”闭锁（防跳）控制回路 第63页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路断路器“防跳”控制回路的工作原理当手动合闸SA的58触点未复归或自动装置K

50、1触点烧结，此时发生故障，则继电保护装置动作，YT通电动作，使断路器跳闸；同时，KCF1电流线圈启动，其动合触点闭合，使其经电压线圈KCF2自保持，（断路器跳闸后，KCF1电流线圈即被切除，KCF的动断触点已断开，可靠地切断KM线圈回路，即使SA的58触点接通，KM也不会通电，防止了断路器跳跃的发生）。只有合闸命令解除（SA的58断开或K1断开），KCF2电压线圈断电，才能恢复至正常状态。跳跃闭锁继电器KCF常装于控制室内保护屏上，也有的装于断路器的操作箱内。断路器的“跳跃”闭锁（防跳）控制回路 第64页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路断路器的位置

51、应有明确的指示信号，分双灯制和单灯制两种接线回路。（1）双灯制控制回路。断路器的双灯制位置接线如图34所示。用红灯（HR）表示断路器在合闸状态，用绿灯（HG）表示断路器在跳闸状态。红、绿灯是利用与断路器传动轴一起联动的辅助触点进行切换的。当断路器在断开位置时，其动断触点接通，绿灯（HG）亮；当断路器在合闸位置时，断路器动合触点接通，红灯（HR）亮。（2）单灯制控制回路。用平光灯和操作手柄位置来表示断路器手动跳、合闸位置。断路器的位置指示回路 第65页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路图35是断路器自动跳、合闸双灯制信号接线图。由图可见，由断路器辅助触

52、点通过信号灯标明自身的跳、合位置状态，而由控制开关SA将信号灯切至平光或闪光时位置来区别是手动或自动跳、合闸的。断路器自动跳、合闸信号回路 第66页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路1.跳闸信号（1）手动跳闸。SA至“跳闸后”位置时，其触点1011接通，绿灯（HG）发平光，表示断路器手动跳闸。（2）自动跳闸。断路器在“合闸后”位置，SA的910触点通，此时若电路器自动跳闸，其动断辅助触点接通,绿灯（HG）经SA的910触点接至闪光小母线M100(+)，绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。(3) 绿灯闪光解除。值班人员将SA打至“跳闸后”位置，1011触点通

53、，910触点断开，与断路器位置相对应，绿灯又发平光。 断路器自动跳、合闸信号回路 第67页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路合闸信号（1）手动合闸。SA在“合闸后”位置，触头1316通，红灯（HR）发平光，表示断路器手动合闸。（2）自动合闸。控制开关和断路器在“跳闸后”位置，SA的1415触点通，而此时若自动装置使断路器自动合闸，则断路器与SA位置不对应，红灯（HR）经SA的1415触点接至闪光小母线，所以红灯闪光，表明断路器自动合闸。（3）红灯闪光解除。值班人员将SA打至“合闸后”位置（1613通），SA与断路器位置相对应，红灯又发平光。断路器自动

54、跳、合闸信号回路 第68页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路断路器自动跳、合闸时，不仅指示灯要求发出事故音响信号（蜂鸣器）。事故音响也是利用不对应原则实现的，全厂共用一套，其原理接线如图36所示。此图是某一条线路的音响起动回路，这里采用了两对SA触点1-3与1917串联连接的特殊方法，原因何在呢？事故音响信号起动回路 第69页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路电力系统发生的故障中暂时性故障占70以上，所以规定：断路器因故障自动跳闸后，应手动（或自动）重合闸一次，以判断故障的性质。如为暂时性故障（风吹树枝碰线

55、、鸟害等），事故将消除，重合闸会成功；如为永久性故障（断线、金属性接地等），当重合与故障线路上，断路器即刻跳闸，并发出音响。在手动合闸操作过程中，当控制开关转到“预备合闸”和“合闸”位置瞬间，由于断路器位置与控制开关位置的不对应可能误发事故音响信号，使值班人员难辩真假，故在接线中应采用只有在“合闸后”位置才接通的这一要求。同理，灯光信号闪光，但实际应用中正好利用信号灯闪光的停止表明合闸操作过程的完成。 第70页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路此处采用LW2-YZ型控制开关，只有一个信号灯，灯泡装于控制开关的手柄内。用跳闸位置继电器（KCT）的动合触

56、点代替断路器的动断辅助触点，用合闸位置继电器（KCC）的动合触点代替断路器的动合辅助触点，在断路器手动跳闸（或合闸）操作中，SA的13（或24）触点闭合，KCT(或KCC)动合触点也应与断路器位置相一致，所以由控制开关位置即可判明断路器的跳、合闸位置。断路器的自动跳、合闸状态也是按“不对应”原则设计的。当断路器由于保护装置动作而跳闸（KCT动合触点闭合）或合闸（KCC动合触点闭合）时此时控制开关位置不变（SA的1314触点或2017触点接通），闪光电源接通，信号灯HL发出闪光。单灯制的断路器自动跳合闸信号回路 第71页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回

57、路断路器的实际位置可根据信号灯发平光时控制开关手柄的位置来判断：SA在“跳闸后”，则断路器在跳闸状态；SA在“合闸后”，则断路器在合闸状态。而断路器的位置在信号灯闪光时则与控制开关位置正相反。 单灯制的断路器自动跳合闸信号回路 第72页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路断路器控制回路包括回路接线及熔断器，必须对其有经常性的监视，否则当熔断器或控制回路断线（经常是接触不良）时，将不能正常进行掉、合闸。目前广泛采用的完好性监视方式有两种，即灯光监视和音响监视。中小型发电厂和变电所一般采用双灯监视方式，而大型发电厂和变电所则 多采用单灯加音响监视方式。断路

58、器控制回路完好性的监视 第73页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二断路器的基本控制回路(1)双灯监视方式。根据位置指示灯状态来监视控制回路的完好性。在图35中，当断路器在跳闸位置时，若回路完好则绿灯（HG）亮，否则说明熔断器熔断或合闸回路断线。同理，红灯（HR）亮表示断路器在合闸位置，同时说明跳闸回路完好。(2)单灯加音响方式。根据控制开关的指示灯与音响信号来监视控制回路的完好性。图39中，将KCT和KCC的动断触点串联接于控制回路断线小母线（M7131）,当控制回路熔断器FU熔断时，KCC和KCT同时断电，其动断触点同时闭合，接通信号继电器KS，然后发出断线音响和光字

59、牌信号，由控制开关手柄内的指示灯的熄灭，可找出故障回路。断路器控制回路完好性的监视 第74页，共125页，2022年，5月20日，18点36分，星期二实用的断路器控制器与信号接线分析 图38是电力系统常用的双灯制电磁操动机构的断路器控制回路图。由图可见，它是由前述基本控制回路图32、图33、图34、图35组合而成的。图中，、分别为控制小母线和合闸小母线（合闸母线接大容量的电源）；M100（）为闪光小母线；M708为音响小母线；700为信号小母线的负极端；SA为LW2-Z-1a、4、6a、4a、20、20/F8型控制开关，FU1FU4为熔断器。实用的灯光监视的断路器控制与信号回路 第75页，共1

60、25页，2022年，5月20日，18点36分，星期二实用的断路器控制器与信号接线分析 （1）手动合闸或自动装置合闸回路。手动合闸，SA的58触点接通（或自动装置动作，其K1动合触点闭合），将绿灯（HG）短路，控制母线电压加到合闸接触器（KM）的线圈上，其动合触点闭合，起动断路器四合闸线圈YC，断路器合闸。手动跳闸或保护装置动作。手动跳闸，SA的67触点接通（或保护动作，K2触点闭合），将红灯（HR）短路，断路器跳闸线圈（YT）的电阻大于跳跃闭锁继电器（KCF1）电流线圈的电阻，YT上承受足够大的电压，使YT起动，QF跳闸。实用的灯光监视的断路器控制与信号回路原理 第76页，共125页，2022