二次回路识图之断路器控制(张希成)

二次回路识图之断路器控制回路张希成断路器操动机构•断路器的操作机构是断路器自身附带的跳、合闸传动力装置。分为以下几种。•（1）电磁操作机构（CD）：直流螺管式电磁铁合闸，已储能的弹簧分闸。•由于是利用电磁力直接合闸，合闸电流很大，可达几十安至数百安，所以合闸回路不能直接利用控制开关触点接通，必须采用中间接触器（即合闸接触器）。多适用于35kV及以下少油断路器。•（2）弹簧操作机构（CT）：已储能的合闸弹簧合闸，已储能的分闸弹簧分闸。多适用于真空断路器。（3）液压操作机构（CY）：以压缩气体作为能源，以液压油作为传递媒介来进行分、合闸。广泛适用110kV及以上的少油及SF6断路器。（4）气动操作机构（CQ）：是以压缩空气为能源推动活塞实现分、合闸。需配备空气压缩设备，所以，只应用于空气断路器上。（5）手动操作机构（CS）要求：有足够的操作能量；动作迅速；高可靠性，不拒动，不误动。对断路器控制装置的基本要求•（1）应能监视控制电源及跳、合闸回路的完好性断路器的控制电源最为重要，一旦失去电源断路器便无法操作。因此，无论何种原因，当断路器控制电源消失时，应发出声、光信号，提示值班人员及时处理。对于遥控变电所，断路器控制电源的消失，应发出遥信。•（2）具有防止多次合、跳闸的“跳跃”闭锁装置。•断路器的“跳跃”现象一般是在跳闸、合闸回路同时接通时才发生。发生“跳跃”对断路器是非常危险的，容易引起机构损伤，甚至引起断路器的爆炸，故必须采取闭锁措施对断路器控制装置的基本要求•（3）能指示断路器的合闸、跳闸位置状态，应有明显的位置信号，故障自动跳闸、自动合闸时，应有明显的动作信号。•（4）合闸或跳闸完成后，应使命令脉冲自动解除跳、合闸命令应保持足够长的时间，并且当跳闸或合闸完成后，命令脉冲应能自动解除。因断路器的机构动作需要有一定的时间，跳、合闸时主触头到达规定位置也要有一定的行程，这些加起来就是断路器的固有动作时间及灭弧时间。命令保持足够长的时间就是保障断路器能可靠地跳、合闸。为了加快断路器对断路器控制装置的基本要求的动作，增加跳、合闸线圈中电流的增长速度，要尽可能减小跳、合闸线圈的电感量。为此跳、合闸线圈都是按短时带电设计的。因此跳、合闸操作完成后，必须自动断开跳、合闸回路。否则会烧坏跳闸或合闸线圈。通常由断路器的辅助触点自动断开跳合闸回路。•（5）断路器的操作动力消失或不足时，例如弹簧机构的弹簧未拉紧，液压或气压机构的压力降低等，应闭锁断路器的动作，并发出信号。SR6气体绝缘的断路器，当SR6气体压力降低而断路器不能可靠运行时，也应闭锁断路器的动作并发出信号对断路器控制装置的基本要求•（6）当具有单相操作机构的断路器按三相操作时，其合闸及跳闸的三相线圈一般采用串联联接，断路器合闸回路的辅助接点应串联联接；跳闸回路的辅助接点应并联联接。此时，断路器应有三相不一致信号•（7）接线应简单、可靠，使用电缆芯数应尽量少。断路器的控制方式(1)按自动化程度分：手动控制和自动控制(2)按控制距离分：就地控制和远方控制(3)按控制方式分：分散控制和集中控制(4)按操作电源性质分：直流操作和交流操作(5)按操作电源电压和电流的大小分：强电控制和弱电控制强电控制采用较高电压(直流110V或220V)和较大电流(交流5A)，弱电控制采用较低电压(直流60v以下，交流50v以下)和较小电流(交流0.5~1A)。具有灯光监视的断路器控制回路•就地、手动控制元件—万能转换开关•作用：发出命令脉冲，使断路器合、跳闸。•一、无“防跳”“闪光回路”，具有灯光监视的当地控制、电磁机构的断路器控制回路•图中：+WC、-WC—控制母线；FU1、FU2—熔断器，SA—控制开关，HG—绿灯；HR—红灯；KMC—接触器；QF—断路器辅助开关；WCL—合闸小母线；YT—断路器跳闸线圈；YC—断路器合闸线圈，FU3、FU4—熔断器；•（一）“跳闸后”位置•当SA的手柄在“跳闸后”位置，断路器在跳闸位置时，其常闭触点闭合，+WC经FU1、SA10-11、HG及附加电阻、QF（常闭）、KMC线圈、FU2、-WC。此时，绿色信号灯回路接通，绿灯亮，它表示断路器正处于跳闸后位置，同时表示电源、熔断器、辅助触点及合闸回路完好，可以进行合闸操作。但KMC不会动作，因电压主要降在HG及附加电阻上。•（二）“预备合闸”位置•当SA的手柄顺时针方向旋转90º至“预备合闸”位置，SA10-11接通，但KMC仍不会启动，因回路中串有HG和R。•（三）“合闸”位置•当SA的手柄再顺时针方向旋转45º至“合闸”位置时，SA5-8触点接通，接触器KMC回路由+WC经FU1、SA5-8、QF（常闭）、KMC线圈、FU2、-WC导通而启动，闭合其在合闸线圈回路中的触点，使断路器合闸。断路器合闸后，QF常闭触点打开、常开触点闭合。•（四）“合闸后”位置•松手后，SA的手柄自动反时针方向转动45º，复归至垂直（即“合闸后”）位置，SA10-9触点接通。此时，红灯HR回路由FU1、SA10-9、HR、QF（常开）、YT线圈、FU2、-WC导通，红灯亮，指示断路器处于合闸位置，同时表示跳闸回路完好，可以进行跳闸。•（五）“预备跳闸”位置•（六）“跳闸”位置•将SA手柄反时针方向转45º至“跳闸”位置，SA6-7导通，HR及R被短接，经+WC经FU1、SA6-7QF常开触点、FU2、-WC，使YT励磁，断路器跳闸。断路器跳闸后，其常开触点断开，常闭触点闭合，绿灯亮，指示断路器已跳闸完毕，放开手柄后，SA复位至“跳闸后”位置。•二、具有“防跳”“闪光回路”、灯光监视的当地控制、电磁机构的断路器控制回路+1HM—1HM7RD8RDHCHCHC191713DLSYM—XMKKKK2R（+）SMDLDLITBJ5810912141516136711TBJ3KKKKKKTBJ2HCTQ1RBCJRRTBJ1UTBJ1ZJ12341RD2RD+KM—KM直流小母线及熔断器合闸回路跳闸回路合闸线圈报警信号具有灯光监视的断路器控制回路图五“跳跃”现象与防“跳”•“跳跃”现象：•当断路器手动或自动重合在故障线路上时，保护装置将动作跳闸，此时如果运行人员仍将控制开关放在“合闸”位置（SA5-8触点接通），或自动装置触点KM1未复归，断路器SA5-8将再合闸。因为线路有故障，保护又动作跳闸，从而出现多次“跳—合”现象。此种现象称为“跳跃”。•断路器若发生“跳跃”不仅会引起断路器毁坏，而且还将扩大事故•所谓“防跳”措施，就是利用操作机构本身机械上具有的“防跳”闭锁装置或控制回路中所具有的电气“防跳”接线，来防止断路器发生“防跳”的措施。•图中所示控制回路采取了电气“防跳”接线。其KL为跳跃闭锁继电器，它有两个线圈，一个电流启动线圈，串于跳闸回路中；另一个电压保护线圈，经过自身常开触点KL1与合闸接触器线圈并联。此外在合闸回路中还串有常闭触点KL2，其工作原理如下：•当利用控制开关（SA）或自动装置（KM1）进行合闸时，若合在故障线上，保护将动作，KOM触点闭合，使断路器跳闸。跳闸回路接通的同时，KL电流线圈带电，KL动作，其常闭触点KL2断开合闸回路，常开触点KL1接通KL的电压自保持线圈。此时，若合闸脉冲未解除（如SA未复归或KM1卡住等），则KL电压自保持线圈通过触点SA5-8或KM1的触点实现自保持，使KL2长期打开，可靠地断开合闸回路，使断路器不能再次合闸。只有当合闸脉冲解除（即KM1断开或SA5-8切断），KL的电压自保持线圈断电后，回路才能恢复至正常状态。“不对应”与闪光装置•当断路器位置与控制开关位置不一致时，称为“不对应”，位置指示灯闪光•图中，由KM、R、C组成闪光继电器。按下按钮SE时，它相当于一个不对应回路，闪光母线与负电源接通，闪光继电器KTW的线圈回路接通，电容器C经附加电阻R和“不对应”回路中的信号灯充电，于是加在KM两端的电压不断升高，当达到其动作电压时，KM动作，其常开触点KM.2闭合，闪光母线（+）WTW与正电源直接接通，信号灯全亮。同时其常闭触点KM.1断开它的线圈回路，电容C便放电，放电后，电容C的端电压逐渐降低，待降至KM的返回电压时，KM复归，KM.2断开，KM.1闭合，闪光母线经KM、KM.1与正电源接通，信号灯呈半亮。重复上述过程，便发出连续闪光。•另一种闪光装置•“预备合闸”位置•当SA的手柄顺时针方向旋转90º至“预备合闸”位置，SA9-10接通，绿灯HG回路由（+）WTW、FU1、SA9-10、HG、QF（常闭）、KMC、FU2、-WC导通，绿灯闪光，•“预备跳闸”位置•SA手柄在“预备跳闸”位置时，SA13-14导通，经（+）WTW、FU1、HRKLQF常开触点YT、FU2、-WC回路，红灯闪光，发出预备合闸信号。•三相一次重合闸装置架空线路的短路故障多为瞬时性的，当保护跳闸切除故障后，短路点的绝缘经常可恢复，便可利用自动重合闸继电器KAC，使断路器自动再合闸，即可恢复再送电，这种重合的成功率，多不低于70%。110kV线路，一般均应装设三相一次重合闸装置，三相一次重合闸装置的展开图如图所示。（1）线路正常运行，开关处于合闸状态，QF3常闭触点断开，控制开关SA在合闸后位置，其触点21、23接通，信号灯HL亮，电容C经充电电阻R4充电，经15~25s时间，充电至额定的直流电压，这时KAC处于准备动作状态。•（2）线路发生瞬间故障，保护动作使开关跳闸，其辅助常闭触点QF3闭合，由于SA还处于“合闸”位置，其触点21、23仍导通，所以重合闸由开关的辅助触点与SA触点不对应启动，时间继电器KT经本身的瞬时常闭触点KT2瞬时断开，使限流电阻R5串入KT线圈电路中，这时KT继续保持动作状态，经整定的延时，以保证线路故障点的绝缘恢复和开关准备再次合闸，当KT的常开触点KT1接通，构成了电容C对中间继电器KM电压线圈的放电回路。KM动作，其常开触点闭合，使操作电源经KM2、KM1触点、KM电流自保持线圈、信号继电器KS和压板XE1向合闸接触器KMC发出合闸脉冲，断路器合闸。同时由KS给出重合闸动作信号。断路器合上后，若是瞬时性故障，重合成功。辅助触点QF2、QF3断开，继电器KSKT相继返回，其触点打开。电容C重新充电，经过15~25s时间充好电，准备下一次动作。这说明装置是能够自动复归的。（3）断路器重合于永久性故障时，保护再次动作，使断路器跳闸，KAC重新启动，KT触点闭合，电容C来不及充电到KM动作所需要的电压，不会起动重合闸，保证了只重合一次。•（4）手动跳闸时，控制开关SA处于“跳闸”后位置，此时SA触点21-23断开，KAC不启动；同时，2、4触点闭合，使电容C对R6放电，KM不能动作。因此，手动跳闸不重合。（5）手动合闸于线路故障，保护动作于跳闸，电容C来不及充电到KM动作所需要的电压，不会起动重合闸。（6）为防止KAC出口中间继电器KM触点KM2与KM1被卡住，而出现断路器多次重合于故障线路上（即“跳跃”），可采用“防跳”措施。1)采用两对常开触点KM1和KM2串联，若其中一对触点卡住，另一对能正常断开，不至发生断路器“跳跃”现象。2)断路器本身的“防跳”功能。当KM两个串联的常开触点被粘住时，KL的电压线圈经自身的常开触点KL1而带电自保持，从而使其常闭触点KL2、KL3也保持断开，使合闸接触器KMC不会接通，达到了“防跳”的目的。当线路低频减载及母线差动等保护装置动作后不需重合闸时，设重合闸闭锁回路。双侧电源重合闸装置，还应防止两侧电源的非同期合闸。对于单回联络线，可在重合闸的“不对应”启动回路中，串入同期或无压检定继电器的触点，只有当线路跳闸后线路无压，或对侧与本侧在同期情况下，才能启动重合闸装置；•三、具有“防跳”“闪光回路”、灯光监视的当地控制、弹簧机构的断路器控制回路配弹簧操作机构的断路器控制、信号回路，在其合闸线圈中串有弹簧已贮能闭锁触点SQS1，只有弹簧贮能后，才能合闸；当设有自动重合闸，如重合于永久性故障时，弹簧来不及贮能（需9S），故不能