斷路器控制回路基本原理

1、1 、控制回路的基本要求開始學習控制回路之前，我們先了解一下控制回路需要具備哪些基本的功能:(1)能進行手動跳合閘和由保護和自動裝置的跳合閘；(2)具有防止斷路器多次重復動作的防跳回路；(3)能反映斷路器位置狀態(tài)；(4)能監(jiān)視下次操作時對應(yīng)跳合閘回路的完好性；(5)有完善的跳、合閘閉鎖回路；2 、典型的控制回路根據(jù)控制回路的幾點基本要求，我們以10kV的PSL641保護裝置為例，分為五個步驟,一步步搭建基本的控制回路，并了解每個部分的作用。(1)跳閘與合閘回路首先，能夠完成保護裝置的跳合閘是控制回路最基本的功能。這個功能的實現(xiàn)很簡單， 回路如下圖所示。假定斷路器在合閘狀態(tài)，斷路器輔助接點TJ

2、閉合時，正電源- TJ- LP1- DL- TQ- 跳閘。合閘過程同理。分閘到位后，DL常開接點斷開跳閘回路。回路做好準備。DL常開接點閉合。當保護裝置發(fā)跳閘命令，負電源構(gòu)成回路。跳閘線圈TQ得電，斷路器DL常閉接點閉合，為下一次操作對應(yīng)的合閘利用DL常開接點斷開跳閘電流， 一是為了防止TJ粘連造成TQ燒壞(因為TQ的熱容量 是按短時通電來設(shè)計的)；二是因為如果由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)。(2)跳閘/合閘保持回路為了防止TJ先于DL輔助接點斷開(如開關(guān)拒動等情況)，我們增

3、加了“跳閘自保持回路”。該回路可以起到彳護出口接點 TJ以及可靠跳閘的作用。 增加的部分用 紅色標記， 在Q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。(3)防跳回路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。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

4、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。下圖中我們增加了防跳回路的部分，用 綠色標記。TBJ是一個雙線圈繼電器，由串接與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

5、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)。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。在有些斷路器中也設(shè)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，

6、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。(4)斷路器位置監(jiān)視回路前面提到，控制回路應(yīng)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 HWJ勻失電，報“控制回路斷線”。同時用TWJ的常開接點起動綠燈，HWM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。(5)手分/手合回

7、路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。其基本的原理是類似的，就不贅述了。增加的部分圖中用橙色表示。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小時， 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=O,只有手合/遙合后才能使KKJ=1oKKJ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(yīng)變位，當保護動作跳合閘時，KKJ應(yīng)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。（6）控制回路的閉鎖為保證斷路器工作的安全， 控制

8、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 、存在不通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。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， 就不再贅述了。但分相操 作控

9、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 直流電壓相互獨立。另外，每組跳閘回路都有一套三相不一致保護。3 、斷路器常見異常處理（1）位置指示不正確斷路器位置指示不正確會使運行人員不能正確判斷斷路器的分、合閘位置，在倒閘操作和事故處理中造成誤判斷。 如果位置指示不正確是由于控制回路故障引起的，會造成斷路器不能正常操作。分閘回路故障會使斷路器在故障時不能自動跳閘，擴大事故范圍；合閘回路故障會使斷路器在瞬時故障跳閘后不能自動重合，延長停電時間。斷路器位置指示不正確的現(xiàn)象和原因主要有：1）斷路器位置指示燈不亮（監(jiān)控系統(tǒng)斷路器顯示為紅、綠色以外的其他顏色），原因

10、有：A指示燈燈泡燒毀。日如有“控制回路斷線”信號，則是控制回路無電源或斷線，紅燈不亮是跳閘回路故 障，綠燈不亮是合閘回路故障。如控制熔斷器熔斷或接觸不良、控制回路接點接觸不良、斷路器輔助接點轉(zhuǎn)換不到位、繼電器線圈斷線等。C斷路器由于SF6壓力過低或操作機構(gòu)儲能不足被閉鎖。此時會同時發(fā)出“操縱機構(gòu) 未儲能”或“閉鎖”信號。D監(jiān)控系統(tǒng)斷路器位置指示消失的原因有：測控裝置故障或失電、測控通道故障、斷 路器檢修時投入“置檢修狀態(tài)”壓板等。2）斷路器位置指示紅、綠燈全亮或閃光。是由于回路中有接地點，或者分、合閘回路 之間絕緣損壞（檢修后一般為接線錯誤），或有異常連接的地方。3）監(jiān)控系統(tǒng)斷路器位置指示相反

11、。即合閘是顯示為綠色、分閘是顯示為紅色，一般是 由于新投斷路器或監(jiān)控系統(tǒng)檢修后將斷路器分、合閘狀態(tài)位置接反所致。4）機械位置指示器內(nèi)部脫扣或位移。（2）斷路器控制回路斷線1）斷路器控制回路斷線的現(xiàn)象有：A、警鈴響，故障斷路器紅、綠位置指示燈熄滅或指示異常（若為三相指示燈，則可能 出現(xiàn)某相指示燈熄滅）。日相應(yīng)線路控制盤發(fā)出“控制回路斷線”、“壓力降低分閘閉鎖”、“壓力降低合閘 閉鎖”、“裝置異?！钡裙庾峙菩盘枴?）控制回路斷線的原因有：A、彈簧機構(gòu)的彈簧未儲能、儲能未滿，或液壓、氣動機構(gòu)的壓力降低至閉鎖值及以下。日分、合閘回路接線端子松動、斷線等。C分閘或合閘線圈斷線。D斷路器動合或動斷輔助觸點

12、接觸不良。E、分、合閘位置繼電器或防跳繼電器線圈燒斷。F、控制熔斷器熔斷或松開等（控制電源空開跳閘）。（3）斷路器拒絕合閘斷路器拒合的原因主要有監(jiān)控系統(tǒng)原因、電氣方面原因和機械方面原因。1）監(jiān)控系統(tǒng)顯示操作閉鎖未開放，則是監(jiān)控系統(tǒng)原因，如：A、監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖未解除。如選擇斷路器錯誤，“五防”拒絕操作；監(jiān)控系統(tǒng)與“五防”系統(tǒng)信號傳輸故障等原因造成閉鎖不能打開。日 監(jiān)控系統(tǒng)遙控超時。C監(jiān)控系統(tǒng)通道故障。D測控裝置故障。E、“遠方/就地”控制把手在“就地”位置。2）合閘操作前紅、綠指示燈均不亮，說明控制回路有斷線現(xiàn)象、無控制電源或者斷路 器被閉鎖。3）當操作合閘后紅燈不亮，綠燈閃光且事故喇叭響時，說明

13、操作手柄位置和斷路器的 位置不對應(yīng)，斷路器未合上。其常見的原因有：A、合閘回路熔斷器熔斷或接觸不良。日 合閘接觸器未動作。C合閘線圈故障。D合閘電壓過低。E、直流系統(tǒng)兩點接地造成合閘線圈短路。F、斷路器機械故障，如合閘鐵芯卡滯、合閘支架與滾軸故障等。G斷路器采用控制把手操作時，合閘時間過短。4）當操作斷路器合閘后綠燈熄滅，紅燈亮，但瞬間紅燈又滅、綠燈閃光，事故喇叭響， 說明斷路器合閘后又自動跳閘。原因有：A、直流系統(tǒng)兩點接地造成跳閘回路接通。日操作機構(gòu)能量不足、三點過高等。5）操作合閘后紅、綠燈均不亮并且斷路器無電流，機械指示分閘或合閘?？赡艿脑蛴校嚎刂苹芈窋嗑€或觸頭卡在中間位置等。6）合閘后斷路器位置指示紅燈亮，但斷路器無電流指示，多是由于傳動軸桿或銷子脫 出造成斷路器觸頭未合上，此時斷路器機械指示多在合閘位置。（4）斷路器拒絕分閘斷路器的拒分對系統(tǒng)安全運行威脅很大，一旦某一單元發(fā)生故障時， 斷路器拒動，將會造成上一級斷路器跳閘， 擴大事故停電范圍， 甚至可能導致系統(tǒng)解列， 造成大面積停電的惡 性事故。因此，“拒分”比“拒合”帶來的危害性更大。斷路器拒絕分閘，監(jiān)控系統(tǒng)的原因 與拒