电气二次回路基础讲解4

第四篇电气二次回路第十五章断路器控制回路一、概述（1）断路器是用来连接电网，控制电网设备与线路的通断，送出或断开负荷电流，切除故障的重要设备，其控制回路是二次回路的重要组成部分。由于断路器的种类和型号是多种多样，故控制回路的接线方式也很多，但其基本原理与要求是相似的。一、概述（2）断路器的控制回路按其操作方式可分为按对象操作和选线操作；按控制地点可分为集中控制和就地控制；按跳合闸回路监视方式可分为灯光监视和音响监视；按操作电源种类可分为直流操作与交流操作等等。二、断路器控制回路的基本要求（1）

断路器控制回路的基本要求断路器的控制是通过电气回路来实现的，为此，必须有相应的二次设备，在控制室的控制屏上应有能发出跳合闸命令的控制开关（或按钮），在断路器上应有执行命令的操作机构，并用电缆将它们连接起来。断路器的控制回路应满足下列要求：1）能进行手动跳、合闸和由继电保护与自动装置（必要时）实现自动跳、合闸，并在跳、合闸动作完成后，自动切断跳合闸脉冲电流（因为跳、合闸线圈是按短时间带电设计的）；2）能指示断路器的分、合闸位置状态，自动跳、合闸时应有明显信号；二、断路器控制回路的基本要求（2）

3）能监视电源及下次操作时分闸回路的完整性，对重要元件及有重合闸功能、备用电源自动投入的元件，还应监视下次操作时合闸回路的完整性；4）有防止断路器多次合闸的“跳跃”闭锁装置；5）当具有单相操作机构的断路器按三相操作时，应有三相不一致的信号；

二、断路器控制回路的基本要求（3）

6）气动操作机构的断路器，除满足上述要求外，尚应有操作用压缩空气的气压闭锁；弹簧操作机构应有弹簧是否完成储能的闭锁；液压操作机构应有操作液压闭锁；7）控制回路的的接线力求简单可靠，使用电缆最少。三、基本断路器控制回路（1）图15－1是一个基本的断路器操作回路，它是一个能满足断路器控制回路要求的最为简单的回路，现在我们就通过对该回路动作过程来分析它是如何来满足断路器控制回路的要求的。图15－1断路器基本操作回路图三、基本断路器控制回路（2）图中＋KM、－KM是正、负控制小母线，有直流系统供给的控制电源，它通过空气开关1ZK供本断路器的控制电源；（＋）SM是闪光小母线，提供闪光正电源；HQ为断路器的合闸线圈，TQ为断路器的分闸线圈；DL接点为断路器的辅助接点，它的通、断对应于断路器位置；KK为断路器控制开关，运行人员通过操作该开关来实现对断路器的控制；继电器TBJ的作用是防止断路器跳跃；红灯HD、绿灯LD用来指示断路器的合闸与分闸位置。为了完成断路器所要求的功能，控制开关的各片接点接通位置与把手位置的对应关系较为复杂，具体见表15－1。15－1，LW2-1a、4、6a、40、20、20/F8接点图表三、基本断路器控制回路（3）现在我们来简单分析一下该回路的工作过程。假定该断路器的原始位置在分闸状态，断路器的操作系统正常，断路器的常闭接点接通，常开接点断开，从表15－1中查出控制开关KK的2－4、、14－15等接通，这时正电源通过KK的10－11接点、绿灯LD、断路器常闭辅助接点DL、合闸线圈HQ及压力闭锁回路到负电源构成回路，绿灯LD亮，发平光，指示断路器在分闸位置。由于绿灯加电阻的阻值较大，使用白炽灯时通过合闸线圈HQ的电流只有数十至一百多mA，如使用LED该电流为二、三十mA，断路器不足以动作。

三、基本断路器控制回路（4）当断路器需要合闸时，顺时针转动控制开关KK至预备合闸位置，这时KK的10－11接点断开，9－10接点接通，绿灯LD由正电源改接到闪光小母线（＋）SM，绿灯闪亮，这样可以提醒运行人员对自己的操作是否正确作进一步的判断。需要继续操作时，将KK顺时针转到合闸位置，这时KK的5-8接点接通，正电源通过5－8接点接至合闸线圈HQ，断路器合闸。合闸到位后，合闸回路的断路器辅助常闭接点DL断开合闸电流，一是防止5－8粘接造成合闸线圈烧坏，因为合闸线圈的热容量是按短时通电来设计的；二是防止由KK接点来断开合闸电流，由于KK接点的断弧容量不够，容易使KK接点烧坏。需要指出的是，断路器一定要合到位之后，辅助接点DL才能打开，否则会出现断路器合闸不足情况，可能会造成断路器跳跃。所以辅助接点的打开有一定的滞后时间。合闸结束后，断路器常开辅助接点DL接通分闸回路，同时KK的13－16接点接通，红灯HD亮，发平光，指示断路器在合闸位置。三、基基本断路器器控制制回路路（5）断路器器分闸闸的过过程与与合闸闸相近近，逆逆时针针转动动控制制开关关KK到预备备分闸闸位置置时，，KK的13－14接点接接通，，红灯灯闪光光，提提醒运运行人人员注注意，，转至至分闸闸位置置时，，KK的6－7接点接接通，，正电电源接接到跳跳闸线线圈使使断路路器跳跳闸。。分闸闸后断断路器器的常常开辅辅助接接点断断开跳跳闸电电流，，常闭闭接点点接通通合闸闸回路路为下下一次次合闸闸作好好准备备，同同时绿绿灯亮亮，指指示断断路器器在分分闸位位置。。由于于分闸闸回路路中接接有防防跳继继电器器TBJ的电流流线圈圈，当当分闸闸电流流通过过该线线圈时时，该该继电电器动动作，，其常常开接接点对对动作作自保保持，，直到到断路路器分分闸后后辅助助接点点断开开分闸闸电流流。这这时无无论KK的接点点何时时断开开，都都不会会影响响断路路器的的分闸闸。三、基基本断路器器控制制回路路（6）断路器器在分分闸位位置时时，如如果自自动装装置有有合闸闸信号号来（（如备备用电电源自自投）），断断路器器将合合闸，，这时时由于于KK还在分分闸后后位置置，接接点14-15接通，，所以以会出出现红红灯闪闪光信信号，，提示示运行行人员员该断断路器器已由由分闸闸位置置变为为合闸闸，这这时需需要人人为地地将KK由分闸闸后位位置切切至合合闸后后位置置，KK地14-15接点断断开，，13－16接点接接通，，红灯灯发平平光。。同样样断路路器在在合闸闸位置置时，，如果果保护护及自自动装装置有有跳闸闸信号号来，，断路路器将将跳闸闸，KK的9－10接点接接通，，绿灯灯闪光光，在在事故故音响响回路路中KK的1－3、17－19接点也也在接接通位位置，，跳闸闸后常常闭辅辅助接接点DL接通，，使中中央信信号发发出事事故音音响信信号。。只有有将KK复位至至分后后位置置后，，KK的10－11接点接接通，，绿灯灯发平平光；；KK的1－3、17－19接点断断开，，事故故音响响的起起动回回路解解除。。三、基基本断路器器控制制回路路（7）该接线线中TBJ是防跳跳继电电器，，当正正常分分、合合闸时时，对对操作作影响响不大大。但但一旦旦发生生合闸闸于故故障线线路，，控制制开关关KK的5-8来不及及分开开或粘粘连，，或自自动装装置的的合闸闸接点点粘连连时，，如果果没有有防跳跳继电电器时时，断断路器器会发发生反反复的的跳闸闸、合合闸，，短时时间内内多次次切断断故障障电流流，这这是不不允许许的。。这种种断路路器的的跳跃跃现象象轻则则对系系统造造成多多次冲冲击，，严重重时可可能使使断路路器爆爆炸。。三、基基本断路器器控制制回路路（8）接入防防跳继继电器器后，，当断断路器器手动动分闸闸或保保护装装置跳跳闸时时，都都有跳跳闸电电流流流过TBJ的电流流线圈圈，这这时合合闸回回路TBJ的常闭闭接点点分开开，合合闸回回路不不同，，如果果合闸闸信号号没有有复归归，将将通过过TBJ的常开开接点点使TBJ的电压压线圈圈得电电，使使其自自保持持，直直到合合闸信信号返返回。。这样样TBJ就起到到了防防止断断路器器反复复分、、合闸闸的作作用。。三、基基本断路器器控制制回路路（9）接于分闸回回路的TBJ电流线圈，，要求其在在分闸时造造成的压降降要小，规规程规定不不能大于控控制电源额额定电压的的5％，TBJ继电器的动动作电流则则不能大于于分闸电流流的50％，保证TBJ在分闸过程程中可靠动动作。在有有些断路器器中已经考考虑了防跳跳回路，它它一般是有有电压型继继电器来完完成防跳功功能的，但但操作箱中中的防跳回回路与断路路器中的防防跳回路一一般不能同同时使用，，如果同时时使用，断断路器中的的防跳继电电器可能会会造成因““寄生”回回路而自保保持，无法法返回。至至于是拆除除操作箱中中的防跳回回路，还是是拆除断路路器器中的的防跳回路路要视操作作箱与断路路器中的具具体接线。。三、基本断路器控制制回路（10）如图15－2是使用CZX-12R操作箱与阿阿尔斯通断断路器时的的防跳回路路简图，K01是断路器中中的防跳继继电器，如如果按两套套防跳回路路均使用的的接线，在在断路器合合闸时，断断路器防跳跳回路的辅辅助接线-S01在合后接通通，但合闸闸信号一般般还未返回回，这时防防跳继电器器-K01就会动作。。当合闸信信号消失后后，由于跳跳闸位置继继电器TWJ的存在，-K01可能不能返返回，一直直处于自保保持状态。。所以要在在图中打叉叉处将回路路拆开，这这样断路器器中的防跳跳就不起作作用了。图15－2断路器中的的防跳回路路图三、基本断路器控制制回路（11）因为在保护护及自动化化的跳闸回回路中，大大多接有电电流型的信信号继电器器，为了在在TBJ动作时不致致使信号继继电器不能能动作，所所以在TBJ保护回路的的接点中串串有电阻R，该电阻一般般只有1Ω左右，在实实际调试中中应校核该该电阻阻值值是否合适适。三、基本断路器控制制回路（12）从以上动作作过程中可可以知道，，图15－1的断路器基基本操作回回路能满足足第二节中中对断路器器控制回路路的要求。。红、绿灯灯不但指示示了断路器器的位置，，而且对控控制电源是是否正常，，分、合闸闸回路是否否断线及断断路器操作作的压力均均有监视作作用，当断断路器操作作的液压或或气体压力力不正常时时，压力继继电器会断断开断路器器的分、合合闸回路，，同时发告告警信号。。四、监控系系统对断路路器的控制制（1）使用监控系系统断路器器的控制回回路的基本本要求未变变，但实现现方法有所所不同。图图15－3为使用监控控系统时的的控制回路路图，该控控制回路在在增加了远远方控制功功能的同时时，仍然保保留了就地地控制的功功能。图中中KK即是控制开开关，也是是远方与就就地控制的的切换开关关。在现场场无运行人人员值班时时，该开关关放在远方方操作位置置，KK的17－18接点、19－20接点接通，，通过远方方合闸接点点可以合闸闸，通过远远方分闸接接点可以分分闸。当现现场检修等等情况下不不允许远方方控制该断断路器时，，可以将控控制开关KK置于就地操操作位置，，这时KK的17－18接点、19－20接点不通，，即使有远远方控制信信号来也无无法操作断断路器，确确保了现场场工作的安安全。图15－3使用监控系系统时的控控制回路图图四、监控系系统对断路路器的控制制（2）图中中的的SWJ是一一只只双双位位置置继继电电器器，，它它一一个个线线圈圈得得电电后后即即使使该该动动作作电电压压消消失失，，继继电电器器还还是是保保持持在在原原来来状状态态，，直直到到另另外外一一个个线线圈圈得得到到动动作作电电压压才才能能使使继继电电器器转转换换到到另另外外一一种种状状态态。。在在远远方方操操作作时时，，由由于于没没有有就就地地操操作作时时控控制制开开关关KK的变变位位来来判判断断是是正正常常分分、、合合闸闸，，还还是是故故障障时时保保护护装装置置的的分分、、合合闸闸，，用用以以正正确确驱驱动动事事故故信信号号及及提提供供给给重重合合闸闸等等自自动动装装置置正正确确的的变变位位信信息息，，所所有有要要加加装装该该双双位位置置继继电电器器。。对对该该位位置置继继电电器器的的动动作作要要求求是是，，当当正正常常的的远远方方或或就就地地分分、、合合闸闸时时，，应应相相应应变变位位，，当当保保护护跳跳闸闸及及自自动动重重合合闸闸时时该该继继电电器器不不变变位位。。从从图图15－3中可可以以看看出出，，SWJ的两两个个线线圈圈分分别别接接在在手手动动分分闸闸与与手手动动跳跳闸闸回回路路，，由由于于有有二二极极管管V的隔隔离离，，在在重重合合闸闸接接点点HZJ动作作时时，，SWJ不会会动动作作，，同同样样在在保保护护装装置置的的跳跳闸闸接接点点TZJ动作作时时，，与与SWJ间无无连连接接，，所所有有SWJ也不不会会动动作作。。四、、监监控控系系统统对对断断路路器器的的控控制制（3）监控控系系统统发发出出的的分分、、合合闸闸信信号号都都是是一一个个短短时时接接通通信信号号，，一一般般的的接接通通时时间间在在0.2～0.8s间，，为为保保证证分分、、合合闸闸的的可可靠靠性性，，确确保保分分、、合合闸闸继继电电器器的的接接点点不不切切断断分分、、合合闸闸电电流流，，所所以以不不仅仅有有防防跳跳继继电电器器TBJ，还有有合合闸闸保保持持继继电电器器HBJ。当有合闸信号号来时,HBJ动作并自保持持，直到合闸闸成功由断路路器辅助接点点DL切断合闸电流流后HBJ才返回。五、分相操作作断路器的控控制回路（1）在220kV系统中，常常常使用可以按按相分、合闸闸的断路器。。图15－4是分相操作机机构的控制回回路图。该图是一个工工程应用实例例，看似复杂杂，但其基本本原理仍然是是第二节中的的有关要求。。图15－4分相操作机构构的控制回路路图五、分相操作作断路器的控控制回路（2）与三相操作机机构相比，分分相操作机构构每相都有一一个分、合闸闸回路，图15－4还有双组跳圈圈，第一组为为Y2LA、Y2LB、Y2LC，与合闸线圈共共用一组电源源，第二组为为Y3LA、Y3LB、Y3LC，单独用另一组组电源。除此此以外，每各各跳闸回路都都有一套三相相不一致保护护，如第一组组电源中由一一组常开及一一组常闭辅助助接点S1LA、S1LB、S1LC，继电器K16、K61及复归按钮S4组成，第二组组电源中由一一组常开及一一组常闭辅助助接点S1LA、S1LB、S1LC及继电器K64、K63、复归按钮S4组成。另外该该操作回路还还有完善的压压力闭锁、报报警回路，当当操作机构的的压力及SF6压力出现异常常时，能可靠靠闭锁断路器器的分合闸回回路。六、分相操作作断路器的控控制回路（1）断路器控制回回路的闭锁为保证断路器器工作的安全全及电网的安安全，断路器器控制回路往往往采取多种种闭锁措施，，当条件不满满足是禁止断断路器的操作作。断路器的的闭锁回路主主要有：六、分相操作作断路器的控控制回路（2）1）当断路器的的操作系统异异常时对分、、合闸闭锁。。液压机构的的液压过高或或过低，空气气操作机构的的空气压力过过高或过低，，弹簧操作机机构的弹簧未未储能，SF6断路器的SF6压力低等，这这是其断路器器中的保护回回路均将断开开分、合闸回回路，不允许许断路器操作作。如图15-4为液压操作机机构的SF6断路器，这里里用第一组控控制回路对闭闭锁原理作一一介绍。当油油压低时，压压力接点B2接通，继电器器K3动作，其串在在继电器K10回路的常闭接接点打开，K10失压，串在分分闸回路负电电源侧的常闭闭接点打开，，断路器无法法分闸。同样样压力接点B2接通时，继电电器K2动作，其串在在继电器K12LA、K12LB、K12LC回路的常闭接接点打开，继继电器K12LA、K12LB、K12LC失压，串在合合闸回路负电电源侧的常闭闭接点打开，，断路器无法法合闸。六、分相操作作断路器的控控制回路（3）2）在存在不同同电源需要并并列的场合，，断路器的控控制回路要增增加同期闭锁锁回路。变电电所与发电厂厂往往设置一一套或几套公公用的同步系系统，当某断断路器需要同同期合闸时，，就将同期装装置及相关回回路切至该断断路器的合闸闸回路。图15－5是断路器合闸闸的同期闭锁锁回路，其中中1STK为同期转换开开关，用以切切换同期电压压回路及断路路器控制的同同期回路，STK为同期闭锁开开关，打开时时断路器合闸闸要经同期继继电器TJJ的接点闭锁，，合上则不经经TJJ接点闭锁，HA为集中的同期期合闸按钮，，ZJ为自动同期合合闸接点。六、分相操作作断路器的控控制回路（4）当需要对断路路器进行同期期合闸时，将将1STK及相应断路器器的TK合上，当满足足同期条件时时通过手动按按HA按钮或自动同同期合闸接点点ZJ进行合闸操作作。如果不需需要进行同期期合闸，则将将1STK及相应断路器器的TK合上后，将同同期闭锁开关关STK也合上，这时时可以通过控控制开关KK进行合闸操作作。通过监控系统统合闸时，如如果需要进行行同期检测，，只要将监控控系统采集到到的并列双方方的电压进行行比较，如果果满足同期的的条件，则允允许发出合闸闸命令，不满满足同期条件件，则对合闸闸命令进行闭闭锁。这一切切都有监控系系统通过软件件来实现。图15－5断路器同期合合闸回路六、分相操作作断路器的控控制回路（5）3）为了满足防防误需要，在在断路器的操操作回路应增增加防误闭锁锁回路。完成成防误闭锁功功能的方法很很多，常用的的有机械连锁锁、电气连锁锁、微机防误误等，但其基基本要求就是是在不具备操操作条件时将将其回路断开开，不予操作作。机械连锁锁与电气连锁锁的方法多种种多样，但一一般是针对隔隔离开关、接接地闸刀等。。现在比较使使用较多、比比较完善的微微机防误装置置，该装置能能按照规则库库并所执行操操作票来判断断断路器是否否允许合闸，，如图15－6中，SM为一电脑钥匙匙的插孔，当当防护条件满满足是，插入入的电脑钥匙匙就会将该回回路接通，允允许断路器合合闸。图15－6断路器合闸回回路防误闭锁锁接线图七、提高操作作回路可靠性性的措施（1）断路器是否能能正常操作，，直接影响到到电网的安全全运行，且控控制回路联系系广泛，错综综复杂，容易易发生故障，，所有提高控控制回路可靠靠性很有必要要。七、提高操作作回路可靠性性的措施（2）可以从以下途途径提高操作作回路可靠性性：1）合理选择控控制回路的熔熔断器或空气气开关，其额额定电流应按按最大负荷电电流选择，为为满足选择性性的要求，干干线上的熔断断器、熔件的的额定电流应应比支线上的的大2－3级。2）控制回路的的电源与保护护及信号回路路电源应分别别配置专用的的熔断器或空空气开关，不不应混用，避避免产生寄生生回路。七、提高操作作回路可靠性性的措施（3）3）对220kV及以上断路器器，采用双跳跳圈断路器，，两个跳圈的的控制回路分分开，用两组组独立的熔断断器或空气开开关供电。4）每组控制电电源回路的熔熔断器或空气气开关设监视视回路，当熔熔断器熔断或或空气开关跳跳开时能自动动报警，便于于及时发现处处理。七、提高操作作回路可靠性性的措施（4）5）控制回路使使用的继电器器应防止其断断线，电压为为220V的直流中间继继电器线圈线线径不宜小于于0.09mm。如线径小于0.09mm时，其线圈须须密封处理。。当采用110kV中间继电器串串联电阻方式式时，串联电电阻的一端应应接于电源的的负极。串联联防跳继电器器的电压保持持线圈回路的的保持触点也也应接到负极极，防止因电电蚀使线圈断断线。七、提高操作作回路可靠性性的措施（5）6）控制回路尽尽量不串接二二极管等晶体体管元件，当当功能要求必必须采用晶体体管元件时，，应确保其参参数能满足可可靠使用的要要求，并有3～4倍的可靠系数数。7）不在控制触触点上并联以以电容、电阻阻构成的消弧弧回路，防止止断路器击穿穿时引起误动动作。当电容容或反向二极极管并在中间间继电器线圈圈两端作为消消弧回路时，，在电容及二二进管回路必必须串入数百百欧的低值电电阻。防止电电容或二极管管短路时，将将中间继电器器线圈短路。。消弧回路的的反向二极管管，其反向击击穿电压不低低于1000V。对该消弧电路路要注意其中中间继电器返返回延时和有有相关控制回回路的影响。。七、提高操作作回路可靠性性的措施（6）8）各直接接于于直流系统控控制电源下的的分、合闸继继电器的动作作电压不宜低低于直流额定定电压的50％，以防止继继电器线圈正正极接地时，，因直流系统统过大的对地地电容放电引引起误动作。。但也不应过过高，以保证证满足直流电电源降低时的的可靠动作和和正常情下的的快速动作的的要求，一般般不大于直流流额定电压的的65％。对于动作作功率较大的的中间继电器器（动作功率率大于5W），因快速动作的的要求，允许许动作电压略略低于额定电电压的50％，但此时必必须采取措施施保证继电器器的线圈正极极回路有足够够的绝缘强度度，杜绝可能能发生的接地地故障