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(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。控制回路是連接一次設(shè)備和二次設(shè)備的橋梁，通過控制回路，可以實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備對一次設(shè)備的操控。通過控制回路，實(shí)現(xiàn)了低壓設(shè)備對高壓設(shè)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(guān)控制信號傳遞過程保護(hù)屏操作插件斷路器跳合閘線圈遠(yuǎn)動屏母差、低周減載、備自投、主變等控制屏就地操作通信設(shè)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(yuǎn)方操作：通過控制屏操作把手將操作命令傳遞到保護(hù)屏操作插件，再由保護(hù)屏操作插件傳遞到開關(guān)機(jī)構(gòu)箱，驅(qū)動跳、合閘線圈。2 就地操作：通

2、過機(jī)構(gòu)箱上的操作按鈕進(jìn)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(shè)備、遠(yuǎn)動設(shè)備將操作信號傳遞至變電站遠(yuǎn)動屏，遠(yuǎn)動屏將空接點(diǎn)信號傳遞到保護(hù)屏，實(shí)現(xiàn)斷路器的操作。4 開關(guān)本身保護(hù)設(shè)備、重合閘設(shè)備動作，發(fā)跳、合閘命令至操作插件，引起開關(guān)進(jìn)行跳、合閘操作。5 母差、低頻減載等其他保護(hù)設(shè)備及自動裝置動作，引起斷路器跳閘?？梢钥闯?，前三項(xiàng)為人為操作，后兩項(xiàng)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(yuǎn)近，可分為就地操作、遠(yuǎn)方操作、遙控操作。就地通過開關(guān)機(jī)構(gòu)箱本身操作按鈕進(jìn)行的操作為就地操作，有些開關(guān)的保護(hù)設(shè)備裝在開關(guān)柜上，相應(yīng)的操作回路也在就地，這樣通過保

3、護(hù)設(shè)備上操作回路進(jìn)行的操作也是就地操作，保護(hù)設(shè)備在主控室，在主控室進(jìn)行的操作為遠(yuǎn)方操作，通過調(diào)度端進(jìn)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(guān)控制信號傳遞過程保護(hù)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(hù)等就地操作通信屏后臺機(jī)測控屏遠(yuǎn)動通信屏屏通信設(shè)備遠(yuǎn)動通信屏屏通信設(shè)備通道操作方式與常規(guī)變電站相比，僅在遠(yuǎn)方操作和遙控操作時不同。在主控室內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，一般是通過后臺機(jī)進(jìn)行，操作命令傳達(dá)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(hù)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(diǎn)接通跳、合閘回路，啟動斷路器跳、合閘。當(dāng)后臺機(jī)死

4、機(jī)或其它原因不能操作時，可以在測控屏進(jìn)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(shè)備至站內(nèi)遠(yuǎn)動通訊屏，遠(yuǎn)動通訊屏將命令轉(zhuǎn)發(fā)至站內(nèi)保護(hù)通訊屏，然后保護(hù)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(jī)進(jìn)行傳輸?shù)?，如虛線圖所示，但由于后臺機(jī)死機(jī)時，將不能進(jìn)行遙控操作，現(xiàn)在新上站，遙控通道不再經(jīng)后臺機(jī)，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(guān) HC合閘線圈或合閘接觸器線圈（電磁機(jī)構(gòu)）TQ跳閘線圈 DL斷路器輔助接點(diǎn) 1ZJ保護(hù)及自動裝置接點(diǎn)BCJ保護(hù)出口繼電器接點(diǎn) HQ電磁機(jī)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(diǎn)（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(jī)構(gòu)，開關(guān)合上后，串于合閘回路的斷路器常閉接點(diǎn)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(diǎn)（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(jī)構(gòu)，開關(guān)跳開后，串于跳閘回路的斷路器常開接點(diǎn)打開，斷開跳閘回路。（三）斷路器輔助接點(diǎn)的作用 在操作回路中串入斷路器輔助接點(diǎn)的作用：（1）跳閘線圈與合閘線圈廠家是按短時通電設(shè)計(jì)的，在跳、合閘操作完成后，通過DL觸點(diǎn)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(diǎn)（操作把手觸點(diǎn)、繼電器觸點(diǎn)）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(diǎn)燒毀。斷路器輔助接點(diǎn)斷開容量大，由斷路器輔助接點(diǎn)斷開操作電流，可以很好地滅弧，保護(hù)控制開關(guān)及繼電器接點(diǎn)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(guān)原因或自動裝置觸點(diǎn)原因，在斷路器合閘后，上述啟動回路觸點(diǎn)未斷開，合閘命令一直存在，此時，如果繼電保護(hù)動作，開關(guān)跳閘，但由于合閘脈沖一直存在，則會在開關(guān)跳閘后重新合閘，如果線路故障為永久性故障，

7、保護(hù)將再次將開關(guān)跳開，持續(xù)存在的合閘脈沖將會使開關(guān)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(kuò)大。因此，必須對操作回路進(jìn)行改進(jìn)，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(guān)機(jī)構(gòu)本省設(shè)計(jì)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(yīng)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(diǎn)

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(diǎn)。工作原理如下：當(dāng)利用控制開關(guān)合閘或自動裝置合閘以后，若合閘接點(diǎn)未斷開，當(dāng)線路發(fā)生故障時，保護(hù)出口，BCJ（保護(hù)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(diǎn)斷開合閘回路，常開觸點(diǎn)接通TBJ電壓線圈，此時如果合閘脈沖未解除，（控制開關(guān)未復(fù)歸或自動裝置觸點(diǎn)1ZJ卡住等）則TBJ的電壓線圈通過KK的58觸點(diǎn)或1ZJ的觸點(diǎn)實(shí)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(fù)至正常狀態(tài)。防跳繼電器在保護(hù)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(diǎn)DL來進(jìn)行切換的。當(dāng)斷路器在斷開位置時，DL常閉觸點(diǎn)接通，綠燈亮，當(dāng)斷路器在合閘位置時，DL的常開觸點(diǎn)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(dāng)斷路器在合閘位置時，合閘位置繼電器HWJ通電，當(dāng)斷路器在跳閘位置時，跳閘位置繼電器TWJ通電。當(dāng)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(diǎn)TWJ和HWJ報(bào)“控制回路斷線”信號。分相操作的斷路器控制回路，220KV設(shè)備開關(guān)實(shí)行的是分相操作，控制回路中通過手跳、手合繼電器實(shí)現(xiàn)手動分、合開關(guān)。具體就是利用手跳繼電器、手合繼電器的觸點(diǎn)實(shí)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(diǎn)點(diǎn)亮紅綠燈?，F(xiàn)在

11、的微機(jī)保護(hù)控制回路中，紅綠燈均采用斷路器位置繼電器接點(diǎn)點(diǎn)亮。（六）開關(guān)機(jī)構(gòu)壓力監(jiān)視回路 所謂開關(guān)機(jī)構(gòu)箱的壓力監(jiān)視回路，是指開關(guān)機(jī)構(gòu)箱的壓力異常時，應(yīng)能發(fā)出信號到斷路器控制回路，進(jìn)行報(bào)信號，或閉鎖控制回路的相應(yīng)操作功能。三、微機(jī)保護(hù)控制回路與常規(guī)保護(hù)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(jī)保護(hù)控制回路在進(jìn)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(hù)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(guān)觸點(diǎn)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(hù)紅綠燈直接由斷路器輔助觸點(diǎn)啟動，微機(jī)保護(hù)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(jī)保護(hù)控制回路中均有自保持功能跳、合閘保持回路，微機(jī)保護(hù)中，不論自動操作（保護(hù)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(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能通過以上分析，控制回路應(yīng)具備以下功能：(一) 應(yīng)能進(jìn)行手動跳、合閘和由繼電保護(hù)與自動裝置實(shí)現(xiàn)自動跳、合閘。并且當(dāng)跳、合閘操作完成后，應(yīng)能自動切斷跳、合閘脈沖電流。 （由斷路器輔助接點(diǎn)自動切斷跳、合閘脈沖電流）（二）應(yīng)具備防止斷路器跳躍功能。 此功能由防跳繼電器實(shí)現(xiàn)。

13、（三）應(yīng)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(yīng)有明顯的信號。 保護(hù)屏操作箱上跳、合閘回路中串有信號繼電器。用于指示保護(hù)動作、重合閘動作。（五）應(yīng)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(guān)壓力異常時應(yīng)能報(bào)信號，或者閉鎖操作回路。 保護(hù)屏操作箱中有開關(guān)壓力監(jiān)視繼電器，實(shí)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(bào)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(diǎn)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(bào)出。TWJHWJ引起控制回路斷線信號的原因有：1、 控制保險(xiǎn)熔斷，TWJ、HWJ觸點(diǎn)同時失磁，控制回路斷線信號報(bào)出。2、 跳合閘線圈損壞，回路不通。3、 斷路器輔助接點(diǎn)沒有閉合好，同樣引起外回路不通。4、 由開關(guān)機(jī)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(shè)計(jì)，控制回路斷線信號僅僅是監(jiān)視保護(hù)屏外二次回路及開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部回路的完好性。沒有控制回路斷線信號報(bào)出，并不能說明整個回路沒有問題。保護(hù)屏測控屏（控制屏）開關(guān)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(guān)合不上，就說明回路有問題，或者開關(guān)有問題，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)逐級排查，運(yùn)行人員在控制屏（測控屏，后臺機(jī)等）進(jìn)行開關(guān)操作時，會啟動保護(hù)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(guān)時，平常能在保護(hù)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(hù)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(guān)有問題；進(jìn)行后臺機(jī)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(hù)屏內(nèi)操作繼電器故障。不管什么原因，只要保護(hù)屏內(nèi)操作繼電

16、器不啟動，運(yùn)行在檢查控制保險(xiǎn)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(hù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行處理。當(dāng)然，經(jīng)驗(yàn)豐富的運(yùn)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(guān)仍然不能合閘，就要到開關(guān)本體進(jìn)行觀察，一人在主控室操作，一人聽開關(guān)合閘線圈的動作聲音，如果平時能夠聽到開關(guān)合閘線圈的動作聲音，這次聽不到，則表明開關(guān)合閘線圈沒有啟動。如果當(dāng)班運(yùn)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(dá)開關(guān)端子箱，開關(guān)合閘脈沖在合閘時過不來，說明問題仍然在二次設(shè)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(jìn)行處理。如果合閘時，合閘線圈能夠進(jìn)行正常啟動，機(jī)構(gòu)不動，運(yùn)行人員要檢查開關(guān)是否已儲能（彈簧機(jī)構(gòu)）；開關(guān)大合閘保險(xiǎn)（電磁機(jī)構(gòu)）是否完好；操作程序是否正確，有無相護(hù)關(guān)聯(lián)的機(jī)械閉鎖；開關(guān)的各種壓力指標(biāo)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(jī)構(gòu)。以上是進(jìn)行開關(guān)操作時遇到的一些情況，根本點(diǎn)就是要判斷保護(hù)屏操作箱繼電器是否啟動，開關(guān)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(guān)跳合閘線圈燒毀原因分析在對高壓開關(guān)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(guān)，尤其集中在合閘過程中。由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)的原因，10KV開關(guān)

18、結(jié)構(gòu)簡單，可靠性相對于高電壓等級開關(guān)來說比較低，開關(guān)自身的自我保護(hù)措施不完備，這就是10KV開關(guān)故障比較多的原因，另外，出于保證設(shè)備故障時可靠跳閘的需要，開關(guān)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(guān)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(jī)保護(hù)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(guān)合上以后，依靠斷路器輔助接點(diǎn)的切換，斷開合閘回路合閘電流。如果開關(guān)由于種種原因開關(guān)沒有合上，或者是合上以后斷路器輔助接點(diǎn)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(jī)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?xí)龤ПＷo(hù)裝置操作插件。（2）直接原因1、斷路器輔助接點(diǎn)切換不到位開關(guān)合上以后，斷路器輔助接點(diǎn)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(yán)重后果。2、開關(guān)在沒有合閘能量情況下合閘 a) 對于彈簧機(jī)構(gòu)，開關(guān)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(yuǎn)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(hù)裝置操作插件。b) 對于電磁機(jī)構(gòu)，合閘能量為通過大合閘保險(xiǎn)的100A電流，大合閘保險(xiǎn)是否完好，現(xiàn)有傳統(tǒng)的二次回路設(shè)計(jì)上沒有監(jiān)視回路,如果在合閘過程中，大合閘保險(xiǎn)熔斷，或是運(yùn)行人員誤操作，漏投大合閘保險(xiǎn)，將會燒毀合閘接觸器線圈，嚴(yán)重的同樣燒毀保護(hù)裝置操作插件。在大合閘保險(xiǎn)正常的情況下，如若合閘接觸器線圈故障，動作