.,1,二次回路識圖,之斷路器控制回路黃國武,.,2,內容提要：,常見的斷路器操作機構斷路器控制裝置的功能10KV、110KV、220KV電壓等級的分合閘控制回路。,.,3,斷路器操動機構,斷路器的操作機構是斷路器自身附帶的跳、合閘傳動力裝置。分為以下幾種。（1）電磁操作機構（CD）：直流螺管式電磁鐵合閘，已儲能的彈簧分閘。由于是利用電磁力直接合閘，合閘電流很大，可達幾十安至數百安，所以合閘回路不能直接利用控制開關觸點接通，必須采用中間接觸器（即合閘接觸器）。多適用于35kV及以下斷路器。（2）彈簧操作機構（CT）：已儲能的合閘彈簧合閘，分閘不釋放能量。多適用于真空斷路器。目前運用廣泛。,.,4,（3）液壓操作機構（CY）：以壓縮氣體作為能源，以液壓油作為傳遞媒介來進行分、合閘。廣泛適用110kV及以上的少油及SF6斷路器。（4）氣動操作機構（CQ）：是以壓縮空氣為能源推動活塞實現分、合閘。需配備空氣壓縮設備。（5）手動操作機構（CS）要求：有足夠的操作能量；動作迅速；高可靠性，不拒動，不誤動。,斷路器操動機構,.,5,斷路器控制裝置的功能,（1）應能監視控制電源及跳、合閘回路的完好性斷路器的控制電源最為重要，一旦失去電源斷路器便無法操作。因此，無論何種原因，當斷路器控制電源消失時，應發出聲、光信號，提示值班人員及時處理。對于遙控變電所，斷路器控制電源的消失，應發出控制電源消失的信號。（2）具有防止多次合、跳閘的“跳躍”閉鎖裝置。斷路器的“跳躍”現象一般是在跳閘、合閘回路同時接通時才發生。發生“跳躍”對斷路器是非常危險的，容易引起機構損傷，甚至引起斷路器的爆炸，故必須采取閉鎖措施。,.,6,斷路器控制裝置的功能,（3）能指示斷路器的合閘、跳閘位置狀態，應有明顯的位置信號，故障自動跳閘、自動合閘時，應有明顯的動作信號。（4）合閘或跳閘完成后，應使命令脈沖自動解除跳、合閘命令應保持足夠長的時間，并且當跳閘或合閘完成后，命令脈沖應能自動解除。因斷路器的機構動作需要有一定的時間，跳、合閘時主觸頭到達規定位置也要有一定的行程，這些加起來就是斷路器的固有動作時間及滅弧時間。命令保持足夠長的時間就是保障斷路器能可靠地跳、合閘。,.,7,斷路器控制裝置的功能,為了加快斷路器的動作，增加跳、合閘線圈中電流的增長速度，要盡可能減小跳、合閘線圈的電感量。為此跳、合閘線圈都是按短時帶電設計的。因此跳、合閘操作完成后，必須自動斷開跳、合閘回路。否則會燒壞跳閘或合閘線圈。通常由斷路器的輔助觸點自動斷開跳合閘回路。（5）斷路器具備可靠的閉鎖回路斷路器的操作動力消失或不足時，例如彈簧機構的彈簧未拉緊，液壓或氣壓機構的壓力降低等，應閉鎖斷路器的動作，并發出信號。SF6氣體絕緣的斷路器，當SF6氣體壓力降低而斷路器不能可靠分合閘時，也應閉鎖斷路器的動作并發出信號。,.,8,斷路器的控制方式,(1)按自動化程度分：手動控制和自動控制(2)按控制距離分：就地控制和遠方控制(3)按控制方式分：分散控制和集中控制(4)按操作電源性質分：直流操作和交流操作(5)按操作電源電壓和電流的大小分：強電控制和弱電控制強電控制采用較高電壓(直流110V或220V)和較大電流(交流5A)，弱電控制采用較低電壓(直流60v以下，交流50v以下)和較小電流(交流0.51A)。,.,9,傳統操作開關,就地、手動控制元件萬能轉換開關作用：溝通跳合回路，使斷路器合、跳閘。,.,10,.,11,斷路器控制回路,.,12,一、無“防跳”“閃光回路”，具有燈光監視的當地控制、電磁機構的斷路器控制回路,.,13,.,14,圖中：+WC、-WC控制母線；FU1、FU2熔斷器，SA控制開關，HG綠燈；HR紅燈；KMC接觸器；QF斷路器輔助開關；WCL合閘小母線；YT斷路器跳閘線圈；YC斷路器合閘線圈，FU3、FU4熔斷器；（一）“跳閘后”位置當SA的手柄在“跳閘后”位置，斷路器在跳閘位置時，其常閉觸點閉合，+WC經FU1、SA10-11、HG及附加電阻、QF（常閉）、KMC線圈、FU2、-WC。此時，綠色信號燈回路接通，綠燈亮，它表示斷路器正處于跳閘后位置，同時表示電源、熔斷器、輔助觸點及合閘回路完好，可以進行合閘操作。但KMC不會動作，因電壓主要降在HG及附加電阻上。（二）“預備合閘”位置當SA的手柄順時針方向旋轉90至“預備合閘”位置，SA10-11接通，但KMC仍不會啟動，因回路中串有HG和R。,.,15,（三）“合閘”位置當SA的手柄再順時針方向旋轉45至“合閘”位置時，SA5-8觸點接通，接觸器KMC回路由+WC經FU1、SA5-8、QF（常閉）、KMC線圈、FU2、-WC導通而啟動，閉合其在合閘線圈回路中的觸點，使斷路器合閘。斷路器合閘后，QF常閉觸點打開、常開觸點閉合。（四）“合閘后”位置松手后，SA的手柄自動反時針方向轉動45，復歸至垂直（即“合閘后”）位置，SA10-9觸點接通。此時，紅燈HR回路由FU1、SA10-9、HR、QF（常開）、YT線圈、FU2、-WC導通，紅燈亮，指示斷路器處于合閘位置，同時表示跳閘回路完好，可以進行跳閘。（五）“預備跳閘”位置,.,16,（六）“跳閘”位置將SA手柄反時針方向轉45至“跳閘”位置，SA6-7導通，HR及R被短接，經+WC經FU1、SA6-7QF常開觸點、FU2、-WC，使YT勵磁，斷路器跳閘。斷路器跳閘后，其常開觸點斷開，常閉觸點閉合，綠燈亮，指示斷路器已跳閘完畢，放開手柄后，SA復位至“跳閘后”位置。,.,17,二、具有“防跳”“閃光回路”、燈光監視的當地控制、電磁機構的斷路器控制回路,.,18,.,19,開關“跳躍”現象與防“跳”,“跳躍”現象：當斷路器手動或自動重合在故障線路上時，保護裝置將動作跳閘，此時如果操作開關5-8觸點未返回，斷路器SA5-8將再合閘。因為線路有故障，保護又動作跳閘，從而出現多次“跳合”現象。此種現象稱為“跳躍”。危害：斷路器若發生“跳躍”不僅會引起斷路器毀壞，而且還將擴大事故“防跳”原理：利用操作機構本身機械上具有的“防跳”閉鎖裝置或控制回路中所具有的電氣“防跳”接線，來防止斷路器發生“防跳”的措施。,.,20,措施：圖中所示控制回路采取了電氣“防跳”接線。其KL為跳躍閉鎖繼電器，它有兩個線圈，一個電流啟動線圈，串于跳閘回路中；另一個電壓保持線圈，經過自身常開觸點KL1與合閘接觸器線圈并聯。此外在合閘回路中還串有常閉觸點KL2，其工作原理如下：當利用控制開關（SA）或自動裝置（KM1）進行合閘時，若合在故障線上，保護將動作，KOM觸點閉合，使斷路器跳閘。跳閘回路接通的同時，TBJ電流線圈帶電，其常閉觸點TBJ2斷開合閘回路，常開觸點TBJ接通TBJ電壓自保持線圈。此時，若合閘脈沖未解除（如SA未復歸或KM1卡住等），則TBJ電壓自保持線圈通過觸點SA5-8或KM1的觸點實現自保持，使TBJ常閉接點長期打開，可靠地斷開合閘回路，使斷路器不能再次合閘。只有當合閘脈沖解除（即SA5-8切斷），TBJ的電壓自保持線圈斷電后，回路才能恢復至正常狀態。,.,21,閃光裝置電源回路,.,22,圖中，由KM、R、C組成閃光繼電器。按下按鈕SE時，它相當于一個不對應回路，閃光母線與負電源接通，閃光繼電器KTW的線圈回路接通，電容器C經附加電阻R和“不對應”回路中的信號燈充電，于是加在KM兩端的電壓不斷升高，當達到其動作電壓時，KM動作，其常開觸點KM.2閉合，閃光母線（+）WTW與正電源直接接通，信號燈全亮。同時其常閉觸點KM.1斷開它的線圈回路，電容C便放電，放電后，電容C的端電壓逐漸降低，待降至KM的返回電壓時，KM復歸，KM.2斷開，KM.1閉合，閃光母線經KM、KM.1與正電源接通，信號燈呈半亮。重復上述過程，便發出連續閃光。,.,23,.,24,三相一次重合閘回路,.,25,.,26,重合閘的作用,架空線路的短路故障多為瞬時性的，當保護跳閘切除故障后，短路點的絕緣經常可恢復，便可利用自動重合閘裝置，使斷路器自動再合閘，即可恢復線路再送電，這種重合成功率不低于70%。,.,27,重合閘動作過程,（1）線路正常運行，開關處于合閘狀態，QF3常閉觸點斷開，控制開關SA在合閘后位置，其觸點21、23接通，信號燈HL亮，電容C經充電電阻R4充電，經1015s時間，充電至額定的直流電壓，這時KAC處于準備動作狀態。,.,28,重合閘動作過程,（2）線路發生瞬間故障，保護動作使開關跳閘，其輔助常閉觸點QF3閉合，由于SA還處于“合閘”位置，其觸點21、23仍導通，所以重合閘由開關的輔助觸點與SA觸點不對應啟動，時間繼電器KT經本身的瞬時常閉觸點KT2瞬時斷開，使限流電阻R5串入KT線圈電路中，這時KT繼續保持動作狀態,.,29,重合閘動作過程,（3）經整定的延時，以保證線路故障點的絕緣恢復和開關準備再次合閘，當KT的常開觸點KT1接通，構成了電容C對中間繼電器KM電壓線圈的放電回路。KM動作，其常開觸點閉合，使操作電源經KM2、KM1觸點、KM電流自保持線圈、信號繼電器KS和壓板XE1向合閘接觸器KMC發出合閘脈沖，斷路器合閘。同時由KS給出重合閘動作信號。,.,30,重合閘動作過程,（4）斷路器合上后，若是瞬時性故障，重合成功。輔助觸點QF2、QF3斷開，繼電器KS、KT相繼返回，其觸點打開。電容C重新充電，經過1015s時間充好電，準備下一次動作。這說明裝置是能夠自動復歸的。,.,31,重合閘相關知識,（5）斷路器重合于永久性故障時，保護再次動作，使斷路器跳閘，KAC重新啟動，KT觸點閉合，電容C來不及充電到KM動作所需要的電壓，不會起動重合閘，保證了只重合一次。,.,32,重合閘相關知識,（6）手動跳閘時，控制開關SA處于“跳閘”后位置，此時SA觸點21-23斷開，KAC不啟動；同時，2、4觸點閉合，使電容C對R6放電，KM不能動作。因此，手動跳閘不重合。,.,33,重合閘相關知識,為防止KAC出口中間繼電器KM觸點KM2與KM1被卡住，而出現斷路器多次重合于故障線路上（即“跳躍”），可采用“防跳”措施。1)采用兩對常開觸點KM1和KM2串聯，若其中一對觸點卡住，另一對能正常斷開，不至發生斷路器“跳躍”現象。2)斷路器本身的“防跳”功能。當KM兩個串聯的常開觸點被粘住時，KL的電壓線圈經自身的常開觸點KL1而帶電自保持，從而使其常閉觸點KL2、KL3也保持斷開，使合閘接觸器KMC不會接通，達到了“防跳”的目的。,.,34,重合閘相關知識,當線路低頻減載及母線差動等保護裝置動作后不需重合閘時，設重合閘閉鎖回路。雙側電源重合閘裝置，還應防止兩側電源的非同期合閘。對于單回聯絡線，可在重合閘的“不對應”啟動回路中，串入同期或無壓檢定繼電器的觸點，只有當線路跳閘后線路無壓，或對側與本側在同期情況下，才能啟動重合閘裝置；,.,35,三、具有“防跳”“閃光回路”、燈光監視的當地控制、彈簧機構的斷路器控制回路,.,36,.,37,配彈簧操作機構的斷路器控制、信號回路，在其合閘線圈中串有彈簧已貯能閉鎖觸點SQS1，只有彈簧貯能后，才能合閘；當設有自動重合閘，如重合于永久性故障時，彈簧來不及貯能（需9S），故不能第二次重合。為可靠起見，仍加了“防跳”回路。,.,38,四、具有“防跳”“閃光回路”、燈光監視的當地控制、液壓機構的斷路器控制回路,.,39,.,40,當液壓低于合閘回路所需壓力時，觸點SP4斷開，不允許合閘；當液壓低于跳閘回路壓力時，觸點SP5斷開，不允許跳閘。3SP3觸點閉合，發出油壓降低信號；觸點SP1、SP2閉合，啟動油泵打壓；壓力表的觸點PP1、PP2啟動KM3發出壓力異常信號；當油壓降到零時，啟動油泵可能造成斷路器的慢分事故。,.,41,液壓機構的五個微動開關的用途油泵自動停止油泵自動啟動壓力降低合閘閉鎖分閘閉鎖,.,42,.,43,五、具有“防跳”“閃光回路”、燈光監視的可遠方控制的斷路器控制回路原理圖,.,44,.,45,六、綜自站110kV及以下電壓等級斷路器控制,.,46,遙控示意圖,設備,測控屏,集線器,監控機,電纜通訊線,網線,網線,五防機,.,47,.,48,.,49,.,50,.,51,七、三相聯動控制回路,.,52,.,53,八、220kV及以上電壓等級斷路器的操作控制,.,54,220kV及以上斷路器控制回路的特點,1.滿足雙重化要求要準確可靠地切除電力系統中的故障,除了繼電保護裝置要準確、可靠地動作外,作為繼電保護的執行元件的斷路器是否能可靠地動作,這對于切除故障至關重要。顯然,在電力系統發生故障時,即使繼電保護裝置正確動作,如斷路器失靈而拒動,故障仍不能被切除,勢必釀成嚴重的后果。為了保證可靠地切除故障,220kV及以上斷路器采用雙重化的跳閘回路是非常必要的。,.,55,通常220kV及以上斷路器的操動機構都配有二個獨立的跳閘線圈,能滿足雙重化的要求。在設計控制回路時,應有二個獨立的跳閘回路,兩個跳閘回路的控制電纜也應分開。2.應有斷路器非全相運行保護220500kV系統中,在斷路器出現非全相運行情況下,會產生零序電流,有可能引起網絡中相鄰線路零序過電流保護后備段動作,導致電網無選擇性跳閘。所以,當單相操作的斷路器,出現非全相狀態時,非全相保護應使斷路器三相跳閘。,.,56,.,57,.,58,220kV斷路器的控制回路接線實例,.,59,.,60,.,61,220kV斷路器的控制回路接線,該22OkV斷路器的控制回路接線的主要特點如下(1)220kV線路一般裝設綜合重合閘,故斷路器采用分相控制。圖中為燈光監視方式,三相公用一個控制開關。為實現同時手動跳合閘,增加了三相合閘繼電器SHJ和三相跳閘繼電器STJ。當進行三相跳、合閘操作時,由控制開關觸點起動STJ或SHJ,再由其觸點接通跳、合閘回路。STJ和SHJ均為電壓起動、電流自保持型中間繼電器,以確保可靠跳、合閘。(2)每相設一個電流起動、電壓保持的“防跳”繼電器TBJA、TBJB、TBJc,實現分相式的“防跳”,.,62,(3)為實現跳閘、合閘回路的監視，每相分別設跳閘位置繼電器TWJA、TWJB、TWJc和合閘位置繼電器HWJA、HWJB、HWJc。可實現三相位置不一致監視和控制回路斷線監視。位置繼電器的觸點還用作起動位置信號燈,為監控系統和中央信號以及繼電保護提供反映斷路器位置的觸點等。(4)本圖為裝設液壓機構的接線,設有液壓降低的閉鎖回路。各種操作狀態下閉鎖的壓力不同,一般分為合閘閉鎖、跳閘閉鎖、重合閘閉鎖,各制造廠的液壓機構不同,閉鎖的壓力也不同。閉鎖的壓力值由斷路器制造廠給定。(5)斷路器的位置信號,三相公用一只紅燈和綠燈。由跳合閘繼啟器觸點起動。,.,63,綜自站220kV及以上電壓等級斷路器控制,.,64,.,65,關于操作箱,操作箱作用操作箱一般由哪些繼電器組成分相操作箱，除了完成跳、合閘功能外，其輸出觸點還應完成哪些功能,.,66,.,67,.,68,操作箱,一、作用變電所內對斷路器分閘、合閘控制是通過斷路器控制回路實現的。為實現對斷路器的分合閘操作（分相操作），用一個具有執行控制回路中間元件：執行分合閘命令的；聯系分閘、合閘命令與斷路器的操動機構。這一重要的中間電氣連接器件稱為操作箱。,.,69,操作箱,按操作箱的作用原理分為：三相操作箱和分相操作箱二、一般由下列繼電器組成：監視斷路器合閘回路的跳閘位置繼電器及監視斷路器跳閘回路的合閘位置繼電器。防止斷路器跳躍繼電器。手動合閘繼電器。壓力監察或閉鎖繼電器。手動跳閘繼電器及保護三相跳閘繼電器。一次重合閘脈沖回路(重合閘繼電器)。輔助中間繼電器。跳閘信號繼電器及備用信號繼電器。,.,70,分相操作箱其輸出觸點應完成哪些功能,除完成跳、合閘功能外用于發出斷路器位置不一致或非全相運行狀態信號用于發出控制回路斷線信號