发电厂电气部分课程实验标准实验报告5.docx
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发电厂电气部分课程实验标准实验报告5
南昌大学信息工程电气与自动化工程系
电力系统及其自动化教研室
发电厂电气部分课程
标准实验报告
装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路实验
一、装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路实验
一、实验目的
1、利用实验装置，再现断路器的“跳跃”现象的出现。
2、掌握装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路的“防跳”原理、电路的功能和特性。
3、理解装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路，为实现安全可靠地工作，该电路满足了哪些基本要求？
4、掌握电路中所用控制开关的触点图表，学会装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路的接线和实验操作方法。
5、为什么在防跳继电器中有电流起动线圈和电压自保持线圈的在在？
如果不在在，电路是否会正常工作？
6、什么叫做断路器与控制开关的不对应关系？
在这种关系下，有什么信号现象？
二、原理说明
所谓“跳跃”是指断路器合闸回路中，控制开关的触点在合闸结束后来不及返回而人为地闭合，或自动装置继电器的触点由于某种原因在动作时被卡住不能复归，此时断路器合闸在永久故障的线路上，造成断路器在短时间内多次跳闸－合闸的现象。
危害：
断路器如果多次“跳跃”，可能导致设备损坏并使事故扩大。
因此必须采取“防跳”措施。
措施：
装设“跳跃”闭锁继电器的断路器控制回路见图5-1，图中的中间继电器TBJ，称为跳跃闭锁继电器。
它有两个线圈：
一个是电流启动线圈，串联于跳闸回路中，这个线圈的额定电流应根据跳闸线圈的动作电流来选择，并要求有较高的灵敏度，以保证在跳闸操作时能可靠地启动；另一个线圈为电压自保持线圈，经过自身的常开触点并联于合闸接触器线圈HC回路中。
另外，在合闸回路中还串接入一个TBJ的常闭触点。
控制回路的工作原理如下：
当利用控制开关KK手动合闸或自动装置触点1ZJ进行自动重合闸时，如遇到故障，继电保护装置动作，其触点BCJ闭合，将跳闸回路接通，使断路器跳闸。
同时跳闸电流也流过跳跃闭锁继电器TBJ的电流启动线圈，使TBJ动作，其常开触点接通TBJ的电压线圈常闭触点断开合闸线圈回路。
此时，如控制开关KK的触点5-8或自动装置的触点1ZJ因故未断开，则TBJ的电压线圈始终带电，与HC线圈串联的TBJ常闭触点就始终分开，实现“闭锁”，HC线圈就始终无电，断路器就不能进行多次合闸。
只有当合闸命令解除后，（也就是KK触点或1ZJ触点断开），TBJ的电压线圈失电，控制回路才恢复到正常的状态，解除闭锁。
图5-1所示电厂和变电所常用的断路器控制回路电气接线图。
其控制开关KK为封闭式万能转换开关LW2—Z—1a、4、6a、40、20/F8，它的触点图表见表5-2。
表5-2LW2—Z—1a、4、6a、40、20/F8控制开关触点图表
三、实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
ZB01
断路器触点及控制回路模拟箱
1只
2
ZB02
LD，HD信号灯
各1只
3
DZB01
直流操作电源
1路
4
ZB06
光字牌
4个
5
ZB12
DS－22时间继电器
1只
6
ZB14
DZ－31Β中间继电器
1只
DZB－14Β跳跃闭锁继电器
1只
7
ZB17
DX－9信号继电器
1只
8
ZB18
ZC－23冲击继电器
1只
SB按钮开关
1只
9
ZB31
直流数字电压、电流表
各1只
10
DZB01－2
万能转换开关LW2—Z—1a、4、6a、40、20/F8
1只
11
DZB01－1
SB按钮开关
1只
四、实验步骤和要求
1、根据跳跃闭锁继电器、信号指示灯、跳闸线圈合闸线圈、直流接触器的工作技术参数选择操作电源电压（本实验装置选用直流220V操作电源）。
2、按图5-1“装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路”进行安装接线。
3、检查上述接线的正确性，确定无误后，接入电源进行控制回路操作试验，通过操作与观察，深入理解装设跳跃闭锁继电器同时具有灯光监视的断路器控制回路的工作原理、电路中各元器件及接点的作用。
4、断路器的控制操作过程
①合闸状态
前题条件：
断路器处于合闸状态,属于“非常态”，它相应的辅助常闭触点QF1-2断开，辅助常开触点QF3-4闭合；相应的控制开关KK手柄在“合闸后”位置的，从表5-2中可查相应的触点1-3、9-10、13-16和17-19触点闭合。
分析过程：
由前题条件可知，从图5-1的电路图中，有电路：
220V（+）-1FU-KK16-13-红灯HD-电阻R2-TBJ的电流线圈-QF3-4-TQ线圈-2FU-220V（-）组成回路；
由于TQ线圈及TBJ电流线圈的电阻远小于HD和附加电阻的电阻，回路中的电压大部分降落在红灯HD和附加电阻R2上，使红灯HD发出平光。
TQ跳闸线圈中虽有电流流过，但电流很小，电磁力不足以将操作机构脱扣，断路器不会跳闸。
同理TBJ同样也不会动作。
由以上的分析过程可知，电路中红灯HD发出平光，一方面指示断路器在合闸位置，另一方面表示跳闸线圈回路完好。
运行中如果红灯熄灭，就表明跳闸线圈回路断线，必须检查修复，否则影响断路器的跳闸。
红灯HD回路中的附加电阻R2的作用是防止红灯灯泡两端短接，造成断路器误跳闸。
②跳闸操作
断路器进行跳闸操作时，把KK手柄先转到“预备跳闸”位置再转到“跳闸”位置，KK在跳闸位置时，从表5-2中可知KK触点6-7接通，下述电路
220V（+）-1FU-KK6-7-TBJ的线圈-QF3-4-TQ线圈-2FU-220V（-）形成闭合回路；
把红灯HD和附加电阻短接，回路全部电压降在TQ跳闸线圈上，TQ跳闸线圈电流增大，使得TQ线圈带电，电磁力使跳闸铁芯向上吸引，使操作机构脱扣，断路器跳闸。
同时跳闸电流也流过TBJ跳跃闭锁继电器的电流线圈，使得TBJ的电流线圈起动，TBJ电流线圈带电动作，其常开触点TBF3-4闭合，若KK5-8触点未复归或被卡死，回路将接通电压线圈实现自保；其常闭触点断开，对合闸回路实现“闭锁”。
断路器跳闸后，与其联动的常开触点QF3-4断开，常闭触点QF1-2闭合，并使TQ线圈及TBJ电流线圈断电。
在此过程中，由于KK控制开关的设计使得KK自动弹到“跳闸后”位置，并使KK10-11、KK14-15等相应的触点闭合，使得电路是：
220V（+）-1FU-KK10-11-绿灯LD-电阻R1-QF1-2-HC合闸线圈-2FU-220V（-）形成闭合回路，绿灯发平光。
由于合闸线圈HC线圈电阻远小于绿灯LD及附加电阻R1的电阻，所以绿灯LD发出平光，HC线圈虽通电而电流很小，不能动作，不会造成断路器合闸。
绿灯LD发出平光，一方面指示断路器在跳闸位置，另一方面表明合闸回路完好。
当KK手柄松开弹回到“跳闸后”位置时，触点6-7断开。
与红灯附加电阻一样，绿灯附加电阻的作用是防止绿灯灯泡两端短接，造成断路器误合闸。
③合闸操作
断路器进行合闸操作时，把KK手柄先转到“预备合闸”位置，再转到“合闸”位置，KK在“合闸”位置时，触点KK5-8接通，将绿灯LD和附加电阻短接，回路电压全降在HC线圈上，则HC动作，（这部分电路在电路图中未给出：
接通合闸线圈HQ回路，将断路器合闸）。
断路器合闸后，其常闭触点QF1-2断开，使HC线圈断电，（这部分电路在电路图中未给出：
因而HQ回路也断电）；并且此时KK的位置是在“合闸后”的位置，相应的辅助触点KK9-10、KK13-16等闭合，使下面电路：
220V（+）-1FU-KK13-16-红灯HD-R2-TBJ线圈-QF3-4-TQ线圈-2FU-220V（-）形成闭合回路。
红灯HD发平光。
随后，将KK手柄放开使其弹回到“合闸后”位置，触点5-8断开，16-13仍接通，红灯继续发出平光。
合闸线圈HQ不象跳闸线圈TQ那样直接启动，其原因是HQ电阻极小，合闸电流很大，若用KK触点直接启动将烧坏触点。
所以把KK的5-8触点先接通作为中间接触器的HC线圈，再通过容量较大HC触点来接通HQ回路。
④事故跳闸
当断路器所在电气一次回路发生事故时，继电保护动作，保护出口继电器的常开触点BCJ闭合，把红灯HD及其附加电阻短接，使断路器跳闸。
断路器事故跳闸时，必须发出事故信号，以引起操作人员的注意。
事故信号有事故音响信号和绿灯闪光信号，两者同时作用。
事故音响信号的动作过程如下：
当断路器事故跳闸时，KK的手柄仍处于“合闸后”的位置，因此其触点KK1-3、KK19-17闭合，但QF5-6常闭触点也因断路器跳闸而闭合，所以接通了冲击继电器回路，BL线圈中有冲击电流流过，GHJ线圈得电励磁，ZJ线圈得电并自保持，这样就启动了音响装置，使电笛发声，从而引起操作人员的注意。
音响装置一般全厂共用一组，为使每台断路器跳闸时电笛都能发声，在事故信号回路里串联入一个附加电阻R，以后的中央音响信号装置实验中会得到进一步了解和认识。
在发出事故音响信号的同时，还必须直观地表明何台断路器跳闸，绿灯闪光信号就起到了这个作用，当KK手柄在“合闸后”位置时，其触点9-10接通，若断路器跳闸，其常闭触点QF1-2闭合，于是把绿灯右边接到负电源，左边接到闪光继电器，这样绿灯就在闪光电源作用下一闪闪地发光。
闪光既有指示断路器事故跳闸的作用，又有监视断路器操作的作用。
如将KK手柄转到“预备合闸”位置，其触点9-10也接通，断路器常闭触点QF1-2闭合，因此绿灯也闪光。
这种闪光是为了引起操作者的注意，即所操作的断路器是否有误。
若无误，可把KK手柄继续转到“合闸”位置，断路器就合闸。
同样，当KK手柄转到“预备跳闸”位置时，触点13-14接通，红灯闪光，同样起到监视的作用。
操作人员在处理事故时，应先停止音响信号，但保留闪光信号，这样能清楚地知道事故断路器所在位置。
事故处理完毕后，将KK手柄转到“跳闸后”位置，触点9-10断开，闪光解除。
同时KK的触点1-3、19-17断开，事故信号回路也断开。
五、注意事项
注意事项除了操作规程以外，在操作接线中要特别注意跳跃闭锁继电器TBJ的电流线圈的正确接入，如接入电压线圈回路，将会烧毁电流线圈。
因此必须核对接线正确无误，待指导教师检查实验电路准确无误后，方可通电试验。
六、实验报告
表15－1实验结果表
序号
名称编号
控制开关KK位置
跳闸后
预备合闸
合闸
合闸后
预备跳闸
跳闸
1
合闸接触器HC
不动作
动作
不动作
不动作
2
跳闸线圈TQ
不动作
不动作
不动作
动作
3
断路器QF
跳闸
合闸
合闸
跳闸
4
跳闸位置信号LD
亮
灭
灭
亮
5
合闸位置信号HD
灭
亮
亮
灭
6
光字牌GP
灭
7
冲击继电器XMJ
不动作
8
时间继电器SJ
不动作
9
中间继电器ZJ
不动作
10
音响器JL
不报警
11
闪光继电器SGJ
思考讨论题
1、.上述装设跳跃闭锁继电器同时具有灯光监视的断路器控制回路中，是否具有监视控制回路本身的完整性和操作电源正常性的功能?
答:
没有，因为灯光音响监视回路和断路器控制回路用的是同一个电源，当电源故障时，2个回路同时掉电。
2、为什么图5-1控制电路中没有装设合闸位置继电器和跳闸位置继电器?
答因为5-1电路中灯光回路和跳闸回路连在一起，所以不需要上述2种继
电器来接通灯光回路。
3、在图5-1的控制电路中，是否满足确保断路器分合闸线圈短时通电的要求?
为什么?
答:
是，因为当用KK开关实现合闸或跳闸时，5-8、6-7接通使断路器分合闸线圈直接连在电源2端，使其电流瞬间达到动作值而动作，保证了短时通电的要求。
4、跳跃闭锁继电器TBJ为什么需要一个电流线圈和一个电压线圈?
接入时应注意什么?
答:
电流线圈和电压线圈分别接在跳闸回路和合闸回路,用于保证在出现“跳跃”时能通过电流线圈启动，改变其辅助触点状态，电压线圈保持其触点状态来实现“闭锁’接线时因注意:
电压线圈一定不能被短接，否则会短接电源使FU熔断使整个电路失去电源。
5、图5-1的控制电路，是否可用继电保护和自动装置进行分合闸操作?
为
什么?
答:
是，因为回路中有自动分合闸的辅助触点，当辅助触点接通时可使继电保护动作。
6、图5-1控制电路的操作过程中，出现“红灯平光”“红灯闪光”“绿灯平光”“绿灯闪光”各表示什么状态?
答:
红灯平光:
断路器处在合闸位置;红灯闪光:
自动合闸或手动合闸预备
合闸状态;
绿灯平光:
断路器处在跳闸位置;绿灯闪光:
自动跳闸或手动跳闸预备跳闸
状态。
心得体会：
通过此次实验加深理解了断路器控制回路出现“跳跃”现象的原因——跳跃现象的产生有三个条件:
1.永久故障2.5-8节点卡死，手柄不能复归3.手动合闸。
掌握了装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路的“防跳”原理、电路的功能和特点。
也了解了为了解决跳跃而采取的措施，对“防跳”具体操作也有更深的体会。
实验到此已对二次回路的动作原理有了深刻理解，二次回路是如何通过各种.继电器实现自动合闸、自动跳闸、手动合闸、手动跳闸，以及其防跳措施，当出现事故性跳闸时当如何处理等等最后，我很感谢老师在实验过程中的指导和风趣幽默的教学方式，让我在这门实验课程中收获满满。
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