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(xué)習(xí)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(jìn)行手動跳合閘和由保護(hù)和自動裝置的跳合閘；(2)具有防止斷路器多次重復(fù)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(shí)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(diǎn)基本要求，我們以10kV的PSL641保護(hù)裝置為例，分為五個(gè)步驟,一步步搭建基本的控制回路，并了解每個(gè)部分的作用。(1)跳閘與合閘回路首先，能夠完成保護(hù)裝置的跳合閘是控制回路最基本的功能。這個(gè)功能的實(shí)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(diǎn)TJ

2、閉合時(shí)，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(diǎn)斷開跳閘回路。回路做好準(zhǔn)備。DL常開接點(diǎn)閉合。當(dāng)保護(hù)裝置發(fā)跳閘命令，負(fù)電源構(gòu)成回路。跳閘線圈TQ得電，斷路器DL常閉接點(diǎn)閉合，為下一次操作對應(yīng)的合閘利用DL常開接點(diǎn)斷開跳閘電流， 一是為了防止TJ粘連造成TQ燒壞(因?yàn)門Q的熱容量 是按短時(shí)通電來設(shè)計(jì)的)；二是因?yàn)槿绻蒚J來斷開合閘電流，由于TJ接點(diǎn)的斷弧容量不 夠，容易造成TJ接點(diǎn)燒壞(HJ也是一樣的道理)，這就為下一次保護(hù)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(diǎn)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(hù)出口接點(diǎn) TJ以及可靠跳閘的作用。 增加的部分用 紅色標(biāo)記， 在Q左右。當(dāng)分閘電流流過 TBJ時(shí)，TBJ動作，TBJ1閉合自保持，直到 DL斷開分閘電流。 這時(shí)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(shí)也叫它 “防跳繼電器”。這是因?yàn)樗辛硪粋€(gè)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(dāng)合閘于故障線路時(shí)，保護(hù)會發(fā)跳令將線路跳開。如果此時(shí)HJ接點(diǎn)發(fā)生粘連，斷路器就會在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)跳、合、跳、合。這就是“跳躍現(xiàn)象”。(斷路器跳閘時(shí)間需要30-60ms,合閘時(shí)間需要

4、60-90ms, 一個(gè)跳合周期只需要150ms,很容易在短時(shí)間內(nèi)完成幾個(gè)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(yán)重時(shí)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(biāo)記。TBJ是一個(gè)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(dāng)有分閘電流流過TBJ時(shí)，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(hù)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(diǎn)斷開，TBJ電流線圈失電，此時(shí)由于HJ是斷開的，不能形成 TBJV電壓自保持，復(fù)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(shí)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(shí)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(lán)色表示。TWJ和HWJ的常閉接點(diǎn)串聯(lián)來發(fā)出“控制回路斷線”的信號?；芈吠旰脮r(shí)，TWJ和HWJ必然有一個(gè)啟動。當(dāng)控制回路異常時(shí)，TWJ HWJ勻失電，報(bào)“控制回路斷線”。同時(shí)用TWJ的常開接點(diǎn)起動綠燈，HWM常開接點(diǎn)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(hù)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(gè)線圈得電后即使該動作電壓小時(shí)， 繼電器還是 保持在原來狀態(tài)，直到另外一個(gè)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(shí)保護(hù)裝置的跳合閘動作。當(dāng)正 常的分合閘操作時(shí)，KKJ應(yīng)變位，當(dāng)保護(hù)動作跳合閘時(shí)，KKJ應(yīng)不變位。KKJ的常開接點(diǎn)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(dāng)條件不滿足時(shí)，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(shí)對分、合閘回路進(jìn)行閉鎖。當(dāng)液壓/氣壓操作機(jī)構(gòu)壓力過高或過低，彈簧操作機(jī)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(diǎn)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(shí)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(fù)雜， 其實(shí)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(dú)使用一組電源。 兩組 直流電壓相互獨(dú)立。另外，每組跳閘回路都有一套三相不一致保護(hù)。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(yùn)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(shí)不能自動跳閘，擴(kuò)大事故范圍；合閘回路故障會使斷路器在瞬時(shí)故障跳閘后不能自動重合，延長停電時(shí)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(diǎn)接觸不良、斷路器輔助接點(diǎn)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(jī)構(gòu)儲能不足被閉鎖。此時(shí)會同時(shí)發(fā)出“操縱機(jī)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(shí)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(diǎn)，或者分、合閘回路 之間絕緣損壞（檢修后一般為接線錯(cuò)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(jī)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(jī)構(gòu)的彈簧未儲能、儲能未滿，或液壓、氣動機(jī)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(diǎn)

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(jī)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(cuò)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(shí)。C監(jiān)控系統(tǒng)通道故障。D測控裝置故障。E、“遠(yuǎn)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(dāng)操作合閘后紅燈不亮，綠燈閃光且事故喇叭響時(shí)，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(diǎn)接地造成合閘線圈短路。F、斷路器機(jī)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(shí)，合閘時(shí)間過短。4）當(dāng)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(diǎn)接地造成跳閘回路接通。日操作機(jī)構(gòu)能量不足、三點(diǎn)過高等。5）操作合閘后紅、綠燈均不亮并且斷路器無電流，機(jī)械指示分閘或合閘。可能的原因有：控制回路斷線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(shí)斷路器機(jī)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(yùn)行威脅很大，一旦某一單元發(fā)生故障時(shí)， 斷路器拒動，將會造成上一級斷路器跳閘， 擴(kuò)大事故停電范圍， 甚至可能導(dǎo)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