斷路器的控制回路講義

1、斷路器控制回路 在發(fā)電廠和變電站中對斷路器的跳、合閘控制是通過斷路器的控制回路以及操動機構(gòu)來實現(xiàn)的?？刂苹芈肥沁B接一次設備和二次設備的橋梁，通過控制回路，可以實現(xiàn)二次設備對一次設備的操控。通過控制回路，實現(xiàn)了低壓設備對高壓設備的控制。一、控制信號傳送過程（一）常規(guī)變電站控制信號傳輸過程某線路高壓開關控制信號傳遞過程保護屏操作插件斷路器跳合閘線圈遠動屏母差、低周減載、備自投、主變等控制屏就地操作通信設備通道由上圖可以看出，斷路器的控制操作，有下列幾種情況：1 主控制室遠方操作：通過控制屏操作把手將操作命令傳遞到保護屏操作插件，再由保護屏操作插件傳遞到開關機構(gòu)箱，驅(qū)動跳、合閘線圈。2 就地操作：通

2、過機構(gòu)箱上的操作按鈕進行就地操作。3 遙控操作：調(diào)度端發(fā)遙控命令，通過通信設備、遠動設備將操作信號傳遞至變電站遠動屏，遠動屏將空接點信號傳遞到保護屏，實現(xiàn)斷路器的操作。4 開關本身保護設備、重合閘設備動作，發(fā)跳、合閘命令至操作插件，引起開關進行跳、合閘操作。5 母差、低頻減載等其他保護設備及自動裝置動作，引起斷路器跳閘?？梢钥闯觯叭棡槿藶椴僮?，后兩項為自動操作，因此斷路器的操作據(jù)此可分為人為操作和自動操作。根據(jù)操作時相對斷路器距離的遠近，可分為就地操作、遠方操作、遙控操作。就地通過開關機構(gòu)箱本身操作按鈕進行的操作為就地操作，有些開關的保護設備裝在開關柜上，相應的操作回路也在就地，這樣通過保

3、護設備上操作回路進行的操作也是就地操作，保護設備在主控室，在主控室進行的操作為遠方操作，通過調(diào)度端進行的操作為遙控操作。（二）綜自站控制信號傳輸過程某線路高壓開關控制信號傳遞過程保護屏操作插件斷路器跳合閘線圈母差、低周減載、備自投、主變保護等就地操作通信屏后臺機測控屏遠動通信屏屏通信設備遠動通信屏屏通信設備通道操作方式與常規(guī)變電站相比，僅在遠方操作和遙控操作時不同。在主控室內(nèi)進行遠方操作，一般是通過后臺機進行，操作命令傳達到測控裝置，啟動測控裝置跳、合閘繼電器，跳、合閘信號傳遞到保護裝置操作插件，啟動操作插件手跳、手合繼電器，手跳、手合繼電器觸點接通跳、合閘回路，啟動斷路器跳、合閘。當后臺機死

4、機或其它原因不能操作時，可以在測控屏進行操作。遙控操作由調(diào)度端（或集控站端）發(fā)送操作命令，經(jīng)通訊設備至站內(nèi)遠動通訊屏，遠動通訊屏將命令轉(zhuǎn)發(fā)至站內(nèi)保護通訊屏，然后保護通訊屏將命令傳輸至測控屏，逐級向下傳輸。需要指出，有些老站遙控命令是通過后臺機進行傳輸?shù)?，如虛線圖所示，但由于后臺機死機時，將不能進行遙控操作，現(xiàn)在新上站，遙控通道不再經(jīng)后臺機，提高了遙控操作可靠性。二、常規(guī)斷路器控制回路原理下圖為最簡單的斷路器控制回路原理圖KK控制開關 HC合閘線圈或合閘接觸器線圈（電磁機構(gòu)）TQ跳閘線圈 DL斷路器輔助接點 1ZJ保護及自動裝置接點BCJ保護出口繼電器接點 HQ電磁機構(gòu)中的斷路器合閘線圈（一）合

5、閘回路斷路器合閘回路由以下幾部分組成合閘啟動回路 斷路器輔助接點（常閉） 合閘線圈手動合閘或自動合閘時，合閘啟動回路瞬時接通，合閘線圈勵磁，啟動斷路器操動機構(gòu)，開關合上后，串于合閘回路的斷路器常閉接點打開，斷開合閘回路。（二）跳閘回路斷路器跳閘回路由以下幾部分組成跳閘啟動回路 斷路器輔助接點（常開） 跳閘線圈手動跳閘或自動跳閘時，跳閘啟動回路瞬時接通，跳閘線圈勵磁，啟動斷路器操動機構(gòu)，開關跳開后，串于跳閘回路的斷路器常開接點打開，斷開跳閘回路。（三）斷路器輔助接點的作用 在操作回路中串入斷路器輔助接點的作用：（1）跳閘線圈與合閘線圈廠家是按短時通電設計的，在跳、合閘操作完成后，通過DL觸點自動

6、地將操作回路切斷，以保證跳、合閘線圈的安全；（2）跳、合閘啟動回路的觸點（操作把手觸點、繼電器觸點）由于受自身斷開容量限制，不能很好地切斷操作回路的電流，如果由它們斷開操作電流，將會在操作過程中拉弧，致使觸點燒毀。斷路器輔助接點斷開容量大，由斷路器輔助接點斷開操作電流，可以很好地滅弧，保護控制開關及繼電器接點不被燒毀。（四）斷路器防跳回路以上只是最簡單的斷路器控制回路示意圖，在生產(chǎn)過程中，有時由于控制開關原因或自動裝置觸點原因，在斷路器合閘后，上述啟動回路觸點未斷開，合閘命令一直存在，此時，如果繼電保護動作，開關跳閘，但由于合閘脈沖一直存在，則會在開關跳閘后重新合閘，如果線路故障為永久性故障，

7、保護將再次將開關跳開，持續(xù)存在的合閘脈沖將會使開關再次合閘，如此將會發(fā)生多次的“跳合”現(xiàn)象，此種現(xiàn)象被稱為“跳躍”。斷路器的多次跳躍，會使斷路器毀壞，造成事故擴大。因此，必須對操作回路進行改進，防止“跳躍”發(fā)生。防跳繼電器就是專門用于防止斷路器跳躍的。（有些開關機構(gòu)本省設計有防跳功能）在操作回路中增加防跳回路后示意圖如圖所示。與上圖相比，增加了中間繼電器TBJ，稱為跳躍閉鎖繼電器。它有兩個線圈，一個是電流啟動線圈，串聯(lián)于跳閘回路中，這個線圈的額定電流應根據(jù)跳閘線圈的動作電流選取，并要求其靈敏度高于跳閘線圈的靈敏度，以保證在跳閘操作時它能可靠地起動；另一個線圈為電壓自保持線圈，經(jīng)過自身的常開觸點

8、并聯(lián)于合閘線圈回路中。在合閘回路中還串聯(lián)接入了一個TBJ的常閉觸點。工作原理如下：當利用控制開關合閘或自動裝置合閘以后，若合閘接點未斷開，當線路發(fā)生故障時，保護出口，BCJ（保護出口繼電器）閉合，將跳閘回路接通，使斷路器跳閘，同時跳閘電流也流過防跳繼電器TBJ的電流啟動線圈，使TBJ啟動，其常閉觸點斷開合閘回路，常開觸點接通TBJ電壓線圈，此時如果合閘脈沖未解除，（控制開關未復歸或自動裝置觸點1ZJ卡住等）則TBJ的電壓線圈通過KK的58觸點或1ZJ的觸點實現(xiàn)自保持，長期斷開合閘回路，使斷路器不能再次合閘。只有合閘脈沖解除，TBJ的電壓自保持線圈斷電后，才能恢復至正常狀態(tài)。防跳繼電器在保護屏操

9、作插件內(nèi)。（五）斷路器位置監(jiān)視回路以下是常規(guī)控制回路的紅綠燈監(jiān)視回路原理圖斷路器燈光監(jiān)視回路，一般用紅燈表示斷路器的合閘狀態(tài)，用綠燈表示斷路器的跳閘狀態(tài)，指示燈是利用與斷路器傳動軸一起聯(lián)動的輔助觸點DL來進行切換的。當斷路器在斷開位置時，DL常閉觸點接通，綠燈亮，當斷路器在合閘位置時，DL的常開觸點接通，紅燈亮。紅、綠燈一方面監(jiān)視斷路器的位置，一方面監(jiān)視控制回路的完好性，斷路器處于分位時，綠燈亮，表示外部合閘回路完好，斷路器處于合位時，紅燈亮，表示外部跳閘回路完好。以下是完整的直接用跳、合閘回路啟動紅綠燈的控制回路圖。 斷路器位置繼電器監(jiān)視回路，斷路器位置可以用紅、綠燈監(jiān)視，也可以用位置繼電器

10、監(jiān)視，在合閘回路中用跳閘位置繼電器TWJ代替了綠色信號燈LD，在跳閘回路中用合閘位置繼電器HWJ代替了紅色信號燈HD。正常情況下只有一個繼電器通電，當斷路器在合閘位置時，合閘位置繼電器HWJ通電，當斷路器在跳閘位置時，跳閘位置繼電器TWJ通電。當控制回路斷線時，TWJ和HWJ同時斷電，利用兩個相串聯(lián)的常閉觸點TWJ和HWJ報“控制回路斷線”信號。分相操作的斷路器控制回路，220KV設備開關實行的是分相操作，控制回路中通過手跳、手合繼電器實現(xiàn)手動分、合開關。具體就是利用手跳繼電器、手合繼電器的觸點實現(xiàn)分相操作。下圖中用位置繼電器代替了上述控制回路中的紅綠燈，同時用位置繼電器的接點點亮紅綠燈?，F(xiàn)在

11、的微機保護控制回路中，紅綠燈均采用斷路器位置繼電器接點點亮。（六）開關機構(gòu)壓力監(jiān)視回路 所謂開關機構(gòu)箱的壓力監(jiān)視回路，是指開關機構(gòu)箱的壓力異常時，應能發(fā)出信號到斷路器控制回路，進行報信號，或閉鎖控制回路的相應操作功能。三、微機保護控制回路與常規(guī)保護控制回路的不同(一) 跳合閘啟動回路不同與常規(guī)控制回路相比，微機保護控制回路在進行手跳、手合時，要啟動手跳、手合繼電器，手跳、手合繼電器通過自保持回路啟動跳、合閘回路。而常規(guī)保護控制回路只在分相操作回路中有手跳、手合繼電器及其自保持回路。常規(guī)三相操作回路中，手跳、手合直接由控制開關觸點啟動斷路器線圈。（二）紅綠燈啟動回路不同紅綠燈啟動回路不同，常規(guī)保

12、護紅綠燈直接由斷路器輔助觸點啟動，微機保護控制回路中，紅綠燈分別由合閘位置繼電器和跳閘位置繼電器啟動。（三）微機保護控制回路中均有自保持功能跳、合閘保持回路，微機保護中，不論自動操作（保護跳閘，重合閘動作），或人為操作，均有自保持回路，而常規(guī)三相操作回路中，只有自動操作經(jīng)過自保持回路，人為操作不經(jīng)自保持回路。四、控制回路應實現(xiàn)的功能通過以上分析，控制回路應具備以下功能：(一) 應能進行手動跳、合閘和由繼電保護與自動裝置實現(xiàn)自動跳、合閘。并且當跳、合閘操作完成后，應能自動切斷跳、合閘脈沖電流。 （由斷路器輔助接點自動切斷跳、合閘脈沖電流）（二）應具備防止斷路器跳躍功能。 此功能由防跳繼電器實現(xiàn)。

13、（三）應能指示斷路器的合閘與斷路器的跳閘位置狀態(tài)。 跳閘位置繼電器，合閘位置繼電器。紅綠燈。（四）自動跳閘或合閘應有明顯的信號。 保護屏操作箱上跳、合閘回路中串有信號繼電器。用于指示保護動作、重合閘動作。（五）應能監(jiān)視熔斷器的工作狀態(tài)及跳、合閘回路的完整性。跳閘位置繼電器，合閘位置繼電器。紅綠燈。（六）開關壓力異常時應能報信號，或者閉鎖操作回路。 保護屏操作箱中有開關壓力監(jiān)視繼電器，實現(xiàn)閉鎖操作功能。五、控制回路斷線原因分析首先要明白控制回路斷線信號是怎樣報出來的，控制回路斷線信號是由跳位繼電器與合位繼電器常閉觸點串聯(lián)構(gòu)成的,不論什么原因引起跳位繼電器與合位繼電器同時失磁，控制回路斷線信號都將

14、報出。TWJHWJ引起控制回路斷線信號的原因有：1、 控制保險熔斷，TWJ、HWJ觸點同時失磁，控制回路斷線信號報出。2、 跳合閘線圈損壞，回路不通。3、 斷路器輔助接點沒有閉合好，同樣引起外回路不通。4、 由開關機構(gòu)箱引至控制回路的各種閉鎖信號，引起控制回路斷線。六、操作故障原因分析控制回路斷線信號并不能監(jiān)視整個控制回路的完好性，在目前的情況下，基于廠家的設計，控制回路斷線信號僅僅是監(jiān)視保護屏外二次回路及開關機構(gòu)箱內(nèi)部回路的完好性。沒有控制回路斷線信號報出，并不能說明整個回路沒有問題。保護屏測控屏（控制屏）開關控制回路斷線信號監(jiān)視范圍圖中表示的范圍是控制回路斷線信號監(jiān)視的范圍。在沒有異常信號

15、的情況下，我們從控制屏合閘，控制信號要經(jīng)過以上圖示途徑，有時開關合不上，就說明回路有問題，或者開關有問題，可以根據(jù)經(jīng)驗逐級排查，運行人員在控制屏（測控屏，后臺機等）進行開關操作時，會啟動保護屏內(nèi)手合繼電器（SHJ）、手跳繼電器（STJ）,繼電器動作時會有很利索的“嚓嚓”的動作聲音，如果在操作開關時，平常能在保護屏聽到繼電器動作的聲音，這次操作時，不能聽到繼電器動作的聲音，則說明保護屏內(nèi)操作繼電器沒有啟動，具體什么原因，可能是控制開關有問題；進行后臺機操作時，也可能是測控屏內(nèi)控制跳、合閘的繼電器沒有啟動；或者二次回路接線有松動；也有可能是保護屏內(nèi)操作繼電器故障。不管什么原因，只要保護屏內(nèi)操作繼電

16、器不啟動，運行在檢查控制保險正常，沒有異常閉鎖信號，排除自身操作問題的情況下，可以通知保護人員到現(xiàn)場進行處理。當然，經(jīng)驗豐富的運行人員可以看圖紙，用萬用表量電位，具體判斷出是哪一級出了問題。在以上操作過程中，如果操作箱內(nèi)繼電器能夠啟動，開關仍然不能合閘，就要到開關本體進行觀察，一人在主控室操作，一人聽開關合閘線圈的動作聲音，如果平時能夠聽到開關合閘線圈的動作聲音，這次聽不到，則表明開關合閘線圈沒有啟動。如果當班運行人員對回路比較熟悉，一人操作，一人可以用萬用表判斷合閘脈沖是否到達開關端子箱，開關合閘脈沖在合閘時過不來，說明問題仍然在二次設備、二次回路。如果有合閘脈沖，則說明合閘線圈拒動，需要通

17、知檢修人員到現(xiàn)場進行處理。如果合閘時，合閘線圈能夠進行正常啟動，機構(gòu)不動，運行人員要檢查開關是否已儲能（彈簧機構(gòu)）；開關大合閘保險（電磁機構(gòu)）是否完好；操作程序是否正確，有無相護關聯(lián)的機械閉鎖；開關的各種壓力指標是否正常，有無閉鎖信號，排查沒有發(fā)現(xiàn)異常問題后，可以通知檢修人員檢查機構(gòu)。以上是進行開關操作時遇到的一些情況，根本點就是要判斷保護屏操作箱繼電器是否啟動，開關跳、合閘線圈是否啟動，據(jù)此來判斷問題該由哪個專業(yè)來處理。七、開關跳合閘線圈燒毀原因分析在對高壓開關的操作過程中，每年都有跳、合閘線圈燒毀的情況發(fā)生，其中主要集中在10KV開關，尤其集中在合閘過程中。由于經(jīng)濟技術的原因，10KV開關

18、結(jié)構(gòu)簡單，可靠性相對于高電壓等級開關來說比較低，開關自身的自我保護措施不完備，這就是10KV開關故障比較多的原因，另外，出于保證設備故障時可靠跳閘的需要，開關跳閘的可靠性比較高，因此，線圈燒毀主要集中在合閘線圈。(一) 引起線圈燒毀的原因引起開關合閘線圈燒毀的原因既有間接原因，又有直接原因。（1）間接原因先說間接原因，目前的微機保護控制回路全部帶有跳、合閘自保持回路，不論是手動操作，還是自動操作。只要合閘命令發(fā)出以后，合閘回路就一直處于自保持狀態(tài)，直到開關合上以后，依靠斷路器輔助接點的切換，斷開合閘回路合閘電流。如果開關由于種種原因開關沒有合上，或者是合上以后斷路器輔助接點沒有切換到位，則合閘

19、保持回路將一直處于保持狀態(tài)，這樣一直持續(xù)下去，將會把合閘線圈燒毀，對于電磁機構(gòu)，將會同時燒毀合閘接觸器線圈與大合閘線圈，有時甚至會燒毀保護裝置操作插件。（2）直接原因1、斷路器輔助接點切換不到位開關合上以后，斷路器輔助接點切換不到位，沒有及時斷開合閘回路，致使合閘保持回路一直處于保持狀態(tài)，引起嚴重后果。2、開關在沒有合閘能量情況下合閘 a) 對于彈簧機構(gòu)，開關在未儲能情況下合閘，特別是無人值守站的遙控操作，如果未儲能信號不能及時傳到遠方，將會使操作人員誤操作，造成合閘線圈燒毀，甚至于燒毀保護裝置操作插件。b) 對于電磁機構(gòu)，合閘能量為通過大合閘保險的100A電流，大合閘保險是否完好，現(xiàn)有傳統(tǒng)的二次回路設計上沒有監(jiān)視回路,如果在合閘過程中，大合閘保險熔斷，或是運行人員誤操作，漏投大合閘保險，將會燒毀合閘接觸器線圈，嚴重的同樣燒毀保護裝置操作插件。在大合閘保險正常的情況下，如若合閘接觸器線圈故障，動作