电气二次回路基础讲解一一

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、基本断路器控制回路（（5）断路器分闸的过程程与合闸相近，逆逆时针转动控制开开关KK到预备分闸位置时时，KK的13－14接点接通，红灯闪闪光，提醒运行人人员注意，转至分分闸位置时，KK的6－7接点接通通，正电电源接到到跳闸线线圈使断断路器跳跳闸。分分闸后断断路器的的常开辅辅助接点点断开跳跳闸电流流，常闭闭接点接接通合闸闸回路为为下一次次合闸作作好准备备，同时时绿灯亮亮，指示示断路器器在分闸闸位置。。由于分分闸回路路中接有有防跳继继电器TBJ的电流线线圈，当当分闸电电流通过过该线圈圈时，该该继电器器动作，，其常开开接点对对动作自自保持，，直到断断路器分分闸后辅辅助接点点断开分分闸电流流。这时时无论KK的接点何何时断开开，都不不会影响响断路器器的分闸闸。三、基本本断路器控控制回路路（6）断路器在在分闸位位置时，，如果自自动装置置有合闸闸信号来来（如备备用电源源自投）），断路路器将合合闸，这这时由于于KK还在分闸闸后位置置，接点点14-15接通，所所以会出出现红灯灯闪光信信号，提提示运行行人员该该断路器器已由分分闸位置置变为合合闸，这这时需要要人为地地将KK由分闸后后位置切切至合闸闸后位置置，KK地14-15接点断开开，13－16接点接通通，红灯灯发平光光。同样样断路器器在合闸闸位置时时，如果果保护及及自动装装置有跳跳闸信号号来，断断路器将将跳闸，，KK的9－10接点接通通，绿灯灯闪光，，在事故故音响回回路中KK的1－3、17－19接点也在在接通位位置，跳跳闸后常常闭辅助助接点DL接通，使使中央信信号发出出事故音音响信号号。只有有将KK复位至分分后位置置后，KK的10－11接点接通通，绿灯灯发平光光；KK的1－3、17－19接点断开开，事故故音响的的起动回回路解除除。三、基本本断路器控控制回路路（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、基本断路器控制回路路（9）接于分闸回路的的TBJ电流线圈，要求求其在分闸时造造成的压降要小小，规程规定不不能大于控制电电源额定电压的的5％，TBJ继电器的动作电电流则不能大于于分闸电流的50％，保证TBJ在分闸过程中可可靠动作。在有有些断路器中已已经考虑了防跳跳回路，它一般般是有电压型继继电器来完成防防跳功能的，但但操作箱中的防防跳回路与断路路器中的防跳回回路一般不能同同时使用，如果果同时使用，断断路器中的防跳跳继电器可能会会造成因“寄生生”回路而自保保持，无法返回回。至于是拆除除操作箱中的防防跳回路，还是是拆除断路器器器中的防跳回路路要视操作箱与与断路器中的具具体接线。三、基本断路器控制回路路（10）如图15－2是使用CZX-12R操作箱与阿尔斯斯通断路器时的的防跳回路简图图，K01是断路器中的防防跳继电器，如如果按两套防跳跳回路均使用的的接线，在断路路器合闸时，断断路器防跳回路路的辅助接线-S01在合后接通，但但合闸信号一般般还未返回，这这时防跳继电器器-K01就会动作。当合合闸信号消失后后，由于跳闸位位置继电器TWJ的存在，-K01可能不能返回，，一直处于自保保持状态。所以以要在图中打叉叉处将回路拆开开，这样断路器器中的防跳就不不起作用了。图15－2断路器中的防跳跳回路图三、基本断路器控制回路路（11）因为在保护及自自动化的跳闸回回路中，大多接接有电流型的信信号继电器，为为了在TBJ动作时不致使信信号继电器不能能动作，所以在在TBJ保护回路的接点点中串有电阻R，该电阻一般只有有1Ω左右，在实际调调试中应校核该该电阻阻值是否否合适。三、基本断路器控制回路路（12）从以上动作过程程中可以知道，，图15－1的断路器基本操操作回路能满足足第二节中对断断路器控制回路路的要求。红、、绿灯不但指示示了断路器的位位置，而且对控控制电源是否正正常，分、合闸闸回路是否断线线及断路器操作作的压力均有监监视作用，当断断路器操作的液液压或气体压力力不正常时，压压力继电器会断断开断路器的分分、合闸回路，，同时发告警信信号。四、监控系统对对断路器的控制制（1）使用监控系统断断路器的控制回回路的基本要求求未变，但实现现方法有所不同同。图15－3为使用监控系统统时的控制回路路图，该控制回回路在增加了远远方控制功能的的同时，仍然保保留了就地控制制的功能。图中中KK即是控制开关，，也是远方与就就地控制的切换换开关。在现场场无运行人员值值班时，该开关关放在远方操作作位置，KK的17－18接点、19－20接点接通，通过过远方合闸接点点可以合闸，通通过远方分闸接接点可以分闸。。当现场检修等等情况下不允许许远方控制该断断路器时，可以以将控制开关KK置于就地操作位位置，这时KK的17－18接点、19－20接点不通，即使使有远方控制信信号来也无法操操作断路器，确确保了现场工作作的安全。图15－3使用监控系统时时的控制回路图图四、监控系统对对断路器的控制制（2）图中的SWJ是一只双位置继继电器，它一个个线圈得电后即即使该动作电压压消失，继电器器还是保持在原原来状态，直到到另外一个线圈圈得到动作电压压才能使继电器器转换到另外一一种状态。在远远方操作时，由由于没有就地操操作时控制开关关KK的变位来判断是是正常分、合闸闸，还是故障时时保护装置的分分、合闸，用以以正确驱动事故故信号及提供给给重合闸等自动动装置正确的变变位信息，所有有要加装该双位位置继电器。对对该位置继电器器的动作要求是是，当正常的远远方或就地分、、合闸时，应相相应变位，当保保护跳闸及自动动重合闸时该继继电器不变位。。从图15－3中可以看出，SWJ的两个线圈分别别接在手动分闸闸与手动跳闸回回路，由于有二二极管V的隔离，在重合合闸接点HZJ动作时，SWJ不会动作，同样样在保护装置的的跳闸接点TZJ动作时，与SWJ间无连接，所有有SWJ也不会动作。四、监控系统对对断路器的控制制（3）监控系统发出的的分、合闸信号号都是一个短时时接通信号，一一般的接通时间间在0.2～0.8s间，为保证分、、合闸的可靠性性，确保分、合合闸继电器的接接点不切断分、、合闸电流，所所以不仅有防跳跳继电器TBJ，还有合闸保持继继电器HBJ。当有合闸信号来来时,HBJ动作并自保持，，直到合闸成功功由断路器辅助助接点DL切断合闸电流后后HBJ才返回。五、分相操作断断路器的控制回回路（1）在220kV系统中，常常使使用可以按相分分、合闸的断路路器。图15－4是分相操作机构构的控制回路图图。该图是一个工程程应用实例，看看似复杂，但其其基本原理仍然然是第二节中的的有关要求。图15－4分相操作机构的的控制回路图五、分相操作断断路器的控制回回路（2）与三相操作机构构相比，分相操操作机构每相都都有一个分、合合闸回路，图15－4还有双组跳圈，，第一组为Y2LA、Y2LB、Y2LC，与合闸线圈共用用一组电源，第第二组为Y3LA、Y3LB、Y3LC，单独用另一组电电源。除此以外外，每各跳闸回回路都有一套三三相不一致保护护，如第一组电电源中由一组常常开及一组常闭闭辅助接点S1LA、S1LB、S1LC，继电器K16、K61及复归按钮S4组成，第二组电电源中由一组常常开及一组常闭闭辅助接点S1LA、S1LB、S1LC及继电电器K64、K63、复归按按钮S4组成。。另外外该操操作回回路还还有完完善的的压力力闭锁锁、报报警回回路，，当操操作机机构的的压力力及SF6压力出出现异异常时时，能能可靠靠闭锁锁断路路器的的分合合闸回回路。。六、分分相操操作断断路器器的控控制回回路（（1）断路器控制回路的的闭锁为保证断路器工作作的安全及电网的的安全，断路器控控制回路往往采取取多种闭锁措施，，当条件不满足是是禁止断路器的操操作。断路器的闭闭锁回路主要有：：六、分相操作断路路器的控制回路（（2）1）当断路器的操作作系统异常时对分分、合闸闭锁。液液压机构的液压过过高或过低，空气气操作机构的空气气压力过高或过低低，弹簧操作机构构的弹簧未储能，，SF6断路器的SF6压力低等，这是其其断路器中的保护护回路均将断开分分、合闸回路，不不允许断路器操作作。如图15-4为液压操作机构的的SF6断路器，这里用第第一组控制回路对对闭锁原理作一介介绍。当油压低时时，压力接点B2接通，继电器K3动作，其串在继电电器K10回路的常闭接点打打开，K10失压，串在分闸回回路负电源侧的常常闭接点打开，断断路器无法分闸。。同样压力接点B2接通时，继电器K2动作，其串在继电电器K12LA、K12LB、K12LC回路的常闭接点打打开，继电器K12LA、K12LB、K12LC失压，串在合闸回回路负电源侧的常常闭接点打开，断断路器无法合闸。。六、分相操作断路路器的控制回路（（3）2）在存在不同电源源需要并列的场合合，断路器的控制制回路要增加同期期闭锁回路。变电电所与发电厂往往往设置一套或几套套公用的同步系统统，当某断路器需需要同期合闸时，，就将同期装置及及相关回路切至该该断路器的合闸回回路。图15－5是断路器合闸的同同期闭锁回路，其其中1STK为同期转换开关，，用以切换同期电电压回路及断路器器控制的同期回路路，STK为同期闭锁开关，，打开时断路器合合闸要经同期继电电器TJJ的接点闭锁，合上上则不经TJJ接点闭锁，HA为集中的同期合闸闸按钮，ZJ为自动同期合闸接接点。六、分相操作断路路器的控制回路（（4）当需要对断路器进进行同期合闸时，，将1STK及相应断路器的TK合上，当满足同期期条件时通过手动动按HA按钮或自动同期合合闸接点ZJ进行合闸操作。如如果不需要进行同同期合闸，则将1STK及相应断路器的TK合上后，将同期闭闭锁开关STK也合上，这时可以以通过控制开关KK进行合闸操作。通过监控系统合闸闸时，如果需要进进行同期检测，只只要将监控系统采采集到的并列双方方的电压进行比较较，如果满足同期期的条件，则允许许发出合闸命令，，不满足同期条件件，则对合闸命令令进行闭锁。这一一切都有监控系统统通过软件来实现现。图15－5断路器同期合闸回回路六、分相操作断路路器的控制回路（（5）3）为了满足防误需需要，在断路器的的操作回路应增加加防误闭锁回路。。完成防误闭锁功功能的方法很多，，常用的有机械连连锁、电气连锁、、微机防误等，但但其基本要求就是是在不具备操作条条件时将其回路断断开，不予操作。。机械连锁与电气气连锁的方法多种种多样，但一般是是针对隔离开关、、接地闸刀等。现现在比较使用较多多、比较完善的微微机防误装置，该该装置能按照规则则库并所执行操作作票来判断断路器器是否允许合闸，，如图15－6中，SM为一电脑钥匙的插插孔，当防护条件件满足是，插入的的电脑钥匙就会将将该回路接通，允允许断路器合闸。。图15－6断路器合闸回路防防误闭锁接线图七、提高操作回路路可靠性的措施（（1）断路器是否能正常常操作，直接影响响到电网的安全运运行，且控制回路路联系广泛，错综综复杂，容易发生生故障，所有提高高控制回路可靠性性很有必要。七、提高操作回路路可靠性的措施（（2）可以从以下途径提提高操作回路可靠靠性：1）合理选择控制回回路的熔断器或空空气开关，其额定定电流应按最大负负荷电流选择，为为满足选择性的要要求，干线上的熔熔断器、熔件的额额定电流应比支线线上的大2－3级。2）控制回路的电源源与保护及信号回回路电源应分别配配置专用的熔断器器或空气开关，不不应混用，避免产产生寄生回路。七、提高操作回路路可靠性的措施（（3）3）对220kV及以上断路器，采采用双跳圈断路器器，两个跳圈的控控制回路分开，用用两组独立的熔断断器或空气开关供供电。4）每组控制电源回回路的熔断器或空空气开关设监视回回路，当熔断器熔熔断或空气开关跳跳开时能自动报警警，便于及时发现现处理。七、提高操作回路路可靠性的措施（（4）5）控制回路使用的的继电器应防止其其断线，电压为220V的直流中间继电器器线圈线径不宜小小于0.09mm。如线径小于0.09mm时，其线圈须密封封处理。当采用110kV中间继电器串联电电阻方式时，串联联电阻的一端应接接于电源的负极。。串联防跳继电器器的电压保持线圈圈回路的保持触点点也应接到负极，，防止因电蚀使线线圈断线。七、提高操作回路路可靠性的措施（（5）6）控制回路尽量不不串接二极管等晶晶体管元件，当功功能要求必须采用用晶体管元件时，，应确保其参数能能满足可靠使用的的要求，并有3～4倍的可靠系数。7）不在控制触点上上并联以电容、电电阻构成的消弧回回路，防止断路器器击穿时引起误动动作。当电容或反反向二极管并在中中间继电器线圈两两端作为消弧回路路时，在电容及二二进管回路必须串串入数百欧的低值值电阻。防止电容容或二极管短路时时，将中间继电器器线圈短路。消弧弧回路的反向二极极管，其反向击穿穿电压不低于1000V。对该消弧电路要注注意其中间继电器器返回延时和有相相关控制回路的影影响。七、提高操作回路路可靠性的措施（（6）8）各直接接于直流流系统控制电源下下的分、合闸继电电器的动作电压不不宜低于直流额定定电压的50％，以防止继电器器线圈正极接地时时，因直流系统过过大的对地电容放放电引起误动作