断路器控制回路课程讲义.docx

断路器控制回路课程讲义.docx

《断路器控制回路课程讲义.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《断路器控制回路课程讲义.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

断路器控制回路课程讲义

断路器控制回路

教学目的：

掌握断路器控制方式、断路器控制回路的基本要求、断路器的基本跳、合闸控制回路、灯光监视的断路器控制回路、灯光监察液压操作机构操作断路器控制回路

复习旧课：

操作电源概述、蓄电池组直流操作直流、硅整流电容储能装置直流系统、复式整流装置直流系统、直流系统的绝缘监察与电压监察装置；重点：

掌握断路器控制方式、断路器控制回路的基本要求、断路器的基本跳、合闸控制回路、灯光监视的断路器控制回路、灯光监察液压操作机构操作断路器控制回路；

难点：

掌握断路器控制方式、断路器控制回路的基本要求、断路器的基本跳、合闸控制回路、灯光监视的断路器控制回路、灯光监察液压操作机构操作断路器控制回路；

引入新课：

第一节　　概述

一、断路器控制方式

断路器是电力系统中最重要的开关设备，在正常运行时断路器可以接通和切断电气设备的负荷电流，在系统发生故障时则能可靠地切断短路电流。

断路器一般由动触头、静触头、灭弧装置、操动机构及绝缘支架等构成。

为实现断路器的自动控制，在操动机构中还有与断路器的传动轴联动的辅助触头。

断路器的控制方式有多种，分述如下。

1．按控制地点分

断路器的控制方式接控制地点分为集中控制和就地（分散）控制两种。

（1）集中控制。

在主控制室的控制台上，用控制开关或按钮通过控制电缆去接通或断开断路器的跳、合闸线圈，对断路器进行控制。

一般对发电机、主变压器、母线、断路器、厂用变压器35kV以上线路等主要设备都采用集中控制。

（2）就地（分散）控制。

在断路器安装地点（配电现场）就地对断路器进行跳、合闸操作（可电动或手动）。

一般对10kV线路以及厂用电动机等采用就地控制，可大大减少主控制室的占地面积和控制电缆数。

2．按控制电源电压分

断路器的控制方式接控制电源电压分为强电控制和弱电控制两种。

（1）强电控制。

从断路器的控制开关到其操作机构的工作电压均为直流110V或220V。

（2）弱电控制。

控制开关的工作电压是弱电（直流48V），而断路器的操动机构的电压是220V。

目前在500kV变电所二次设备分散布置时，在主控室常采用弱电一对一控制。

3．按控制电源的性质分

断路器的控制方式按控制电源的性质可分为直流操作和交流操作（包括整流操作）两种。

直流操作一般采用蓄电池组供电；交流操作一般是由电流互感器、电压互感器或所用变压器提供电源。

二、对断路器控制回路的基本要求

断路器的控制回路必须完整、可靠，因此应满足下面一些要求：

（1）断路器的合、跳闸回路是按短时通电设计的，操作完成后，应迅速切断合、跳闸回路，解除命令脉冲，以免烧坏合、跳闸线圈。

为此，在合、跳闸回路中，接入断路器的辅助触点，既可将回路切断，又可为下一步操作做好准备。

（2）断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸和跳闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸和跳闸。

（3）控制回路应具有反映断路器状态的位置信号和自动合、跳闸的不同显示信号。

（4）无论断路器是否带有机械闭锁，都应具有防止多次合、跳闸的电气防跳措施。

（5）对控制回路及其电源是否完好，应能进行监视。

（6）对于采用气压、液压和弹簧操作的断路器，应有压力是否正常，弹簧是否拉紧到位的监视回路和闭锁回路。

（7）接线应简单可靠、使用电缆芯数应尽量少。

三、控制开关

控制开关又称万能转换开关，是由运行人员手动操作，发出控制命令使断路器进行跳、合闸的装置。

发电厂和变电所常用的控制开关为LW系列自动复位的控制开关，有三种类型：

（1）LW2系列控制开关：

是跳、合闸操作都分两步进行，手柄和触点盒有两个固定位置和两个操作位置的封闭式控制开关。

此种开关常用于火电厂和有人值班的变电所中。

（2）LW1系列控制开关：

是跳、合闸操作只用一步，其手柄和触点只有一个固定位置和两个操作位置的控制开关。

此种开关常用于无人值班的变电所和水电站中。

（3）LWX系列强电小型控制开关：

其跳、合闸为一步进行，近年来在各种集控台的控制和300MW以上机组的分控室中已被广泛应用。

下面以LW2型控制开关为例说明控制开关的结构及作用。

1．控制开关的构成

图5－l是发电厂和变电所普遍应用的LW2－Z型控制开关的结构图。

左端是操作手柄，装于屏前；与手柄固定连接的方轴上装有5～8节触点盒，用螺杆相连装于屏后，如图5－1（a）所示。

图5－1（b）是控制开关的左视图，由图可见，控制开关的手柄有两个固定位置和两个操作位置。

固定位置：

垂直位置是预备合闸和合闸后；水平位置是预备跳闸和跳闸后。

操作位置：

右上方为合闸位置，左下方为跳闸位置。

控制开关的操作过程：

合闸操作：

如图5－1（b）示出手柄为预备合闸状态，将手柄右旋30°为合闸位置，手放开后在自复弹簧的作用下，手柄复位于垂直位置，成为合闸后位置；

跳闸操作：

先将手柄左旋至水平位置，即预备合闸位置，再左旋30°即为跳闸位置，手放开后在自复弹簧的作用下，手柄复位于水平位置，成跳闸后位置。

2．控制开关的触点盒位置表

控制开关右端的数节触点盒，其四角均匀固定着四个静触点，其触点外端伸出盒外接外

电路，而内端与固定于方轴上的动触点簧片相配合。

由于动触点（簧片）的形状及安装位置的不同，组成14种型号的触点盒，代号为1、la、2、4、5、6、6a、7、8、10、20、30、40、50，如表5－1所示。

其中1、1a、2、4、5、6、6a、7、8型的动触点是固定于方轴上随轴转动的，而后5种触点是有自由行程的，即进行跳、合闸操作时动触点随轴转动，而手柄自复后触点不随轴复位，其中10、40、50型的动触点在轴上有45°的自由行程；20型有90°自由行程；30型有135°自由行程。

LW2型控制开关型号、型式及其符号含义

（1）型号说明

LW2－1－2／34－56－7

式中　　1　开关型式，共有6类，如表5－1所示；

2　触点型式，共14种；

3　板面型式，共有两种，“F”为方形，“O”为圆形；

4　手柄型式，共有9种；

5　定位器型式，共有两种，45°定位用“8”表示，90°定位不表示；

6　限位装置，有者以“×”表示，无者不表示；

7　触点特殊排列时用A表示。

（2）开关型式及其表示符号

表5－2　　　　　开关型式及其型号含义表

型　号

特　　　点

LW2－YZ

LW2－Y

LW2－Z

LW2－W

LW2

LW2－H

带定位及自动复归，手柄内有信号灯

带定位，手柄内有信号灯

带有自复及定位机构

带有自复机构

带有定位机构

带定位及可取出的手柄

3．常用的断路器触点图表　　　　　　　　　　　　　　　

下面以LW2－Z－la、4、6a、40、20、20／F8型控制开关为例介绍。

左列所示手柄的六种位置为屏前视图，而其余右边触点盒的触点通断状况是由屏后视的。

触点排号为逆时针方向次序，“•”号表示触点接通，“一”表示触点断开。

在发电厂和变电所的工程图中，控制开关的应用十分普遍，按新标准将控制开关SA的触点通断状况用图形符号表示如表5－3所示。

表中6条垂直虚线表示控制开关手柄的6个不同位置：

C一合闸、PC一预备合闸、CD一合闸后；T一跳闸、PT一预备跳闸、TD一跳闸后。

水平线表示触点的引出线，水平线下的黑圆点表示该对触点在此位置是接通的，否则是断开的。

第二节　　断路器的基本控制回路

在发电厂和变电所中有多种成熟的基本控制回路，这些典型接线可以独立运行，也可互相组合构成更复杂的控制回路。

一、断路器的基本跳、合闸控制回路

断路器基本跳、合闸回路如图5－2所示，其工作原理简述如下。

（1）合闸操作。

手动合闸是将控制开关SA打至“合闸”位置，此时其5—8触点瞬时接通；而断路器在跳闸位置时其动断触点QF2是接通的，所以合闸接触器KM线圈通电起动，其动合触点接通，断路器合闸线圈YC通电启动，断路器合闸。

当合闸操作完成后，断路器的动断辅助触点QF2断开，合闸接触器KM线圈断电，在合闸回路中的两个动合触点断开，切断断路器合闸线圈YC的电路；同时，断路器动合触点QF1接通，准备好跳闸回路。

断路器的自动合闸是由自动重合闸装置的出口触点K1闭合实现的。

（2）跳闸操作。

手动跳闸是将控制开关SA打至“跳闸”位，此时其6—7触点接通，而断路器在合闸位置时其动合触点QF1是接通的，所以跳闸线圈YT通电，断路器进行跳闸。

当跳闸操作完成后，断路器的动合触点QF1断开，而动断触点QF2接通，准备好合闸回路。

断路器的自动跳闸是由保护装置出口继电器K2触点闭合来实现的。

二、断路器的防跳（跳跃闭锁）控制回路

1．断路器的“跳跃”现象及危害

如果手动合闸后控制开关（SA的手柄尚未松开5—8触点仍在接通状态）或者自动重合闸装置的出口触点K1烧结，若此时发生故障，则保护装置动作，其出口K2触点闭合，跳闸线圈YT通电起动使断路器跳闸，则QF2接通，使接触器KM又带电，使断路器再次合闸，保护装置又动作使断路器又跳闸……，断路器的这种多次“跳一合”现象称为“跳跃”。

如果断路器发生跳跃，势必造成绝缘下降、油温上升，严重时会引起断路器发生爆炸事故，危及设备和人身的安全。

2．断路器的“防跳”控制回路

在35kV及以上电压的断路器控制回路中，通常加装防跳中间继电器KCF，如图5－3所示。

KCF常采用DZB型中间继电器，它有两个线圈：

电流起动线圈KCF1，串接于跳闸回路中；电压（自保持）线圈KCF2，与自身的动合触点串联，再并接于合闸接触器KM的回路中。

当手动合闸时SA的5—8触点尚未断开或自动装置K1触点烧结，此时发生故障，则继电保护装置动作，K2触点

闭合，经KCF1的电流线圈、断路器动合触点QF1，跳闸线圈通电起动，使断路器跳闸。

同时，KCF1电流线圈起动，其动合触点闭合，使其经电压线圈KCF2自保持，而KCF的动断触点断开，可靠地切断KM线圈回路，即使SA的5—8触点接通，KM也不会通电，防止了断路器跳跃现象的发生。

只有合闸命令解除（SA的5—8触点断开或K1断开），KCF2电压线圈断电，才能恢复至正常状态。

对于3~10kV电压等级的断路器，如果采用室内开关柜，没装自动重合闸，由于开关柜具有机械防跳装置，为了简化接线，此时断路器可不设电气“防跳”装置。

三、断路器的位置指示

断路器的跳闸、合闸状态在主控制室应有明确的指示信号，一般有双灯制（红、绿灯）和单灯制（白灯）两种接线方式。

（1）双灯制控制接线。

断路器的双灯制位置指示接线如图5－4所示。

当断路器在跳闸位置时，其动断触点QF2接通，绿灯（HG）亮；当断路器在合闸位置时，其动合触点QF1接通，红灯（HR）亮。

即红灯（HR）亮表示断路器在合闸状态，绿灯（HG）亮表示断路器在跳闸状态。

（2）单灯制控制接线。

单灯制用灯光和控制开关手柄位置来表示断路器手动跳、合闸位置。

有中控台的，一般也设置跳、合闸位置继电器，利用其相关的触点接通中央音响信号及模拟灯信号回路。

四、断路器自动跳、合闸的信号回路

断路器由自动装置驱动进行跳、合闸时，信号灯是闪光的，与手动跳、合闸时信号灯是平光的有所区别。

现以双灯制断路器的跳、合闸信号回路为例，具体分析如下。

图5－5是断路器跳、合闸双灯制信号回路接线图，其动作原理简析如下。

1．断路器跳闸信号

（1）手动合闸。

SA置“跳闸后”位置时，其触点10—11通，绿灯HG经QF动断触点发平光，表示断路器手动跳闸。

（2）自动跳闸。

SA在“合闸后”位置时，其9—10触点通，此时若发生故障，自动装置动作使断路器自动跳闸，QF2动断触点自动接通，绿灯HG经SA的9－10触点接至闪光小母线M100（十），则绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。

（3）绿灯闪光解除。

值班人员将SA打至“跳闸后”