高压断路器的控制和信号回路.docx

高压断路器的控制和信号回路在常规敞开式开关设备(AIS),气体绝缘金属封闭开关设备(GIS), 550kV(330kV)组合电器(HGIS)中关键部件都是高压断路器，高压断路器的控制回 路就是控制(操作)断路器分、合闸的回路操作机构有手力式、电磁式、液压 式和弹簧储能式电磁式操作机构只能采用直流操作电源，手力式和弹簧储能式 可交直流两用，但一般采用交流操作电源一般高压断路器都有自配电流互感器由传统的继电装置或微机保护装置 (PLC )对采集的电流量、开关量进行逻辑判断的若有两回跳闸路控制，也应分 别从直流屏引出两回直流电源，以保证可靠地跳闸还要考虑以两侧的隔离开关 联动及其闭锁若是线路测的高压断路器，还应考虑重合闸的问题信号回路是用来指示一次回路运行状态的二次回路信号按用途分，有断路 器位置信号、事故信号和预告信号等断路器位置信号用来显示断路器正常工作的位置状态红灯亮，表示断路器 处于合闸通电状态；绿灯亮，表示断路器处于分闸断电状态事故信号用来显示断路器在事故情况下的工作状态红灯闪光，表示断路器 自动合闸通电；绿灯闪光，表示断路器自动跳闸断电此外，事故信号还有事故 音响信号和光字牌等预告信号是在一次电路出现不正常状态或发现故障苗头时发出报警信号。

例 如电力变压器过负荷或者油浸式变压器轻瓦斯动作时，就发出区别与上述事故音 响信号的另一种预告音响信号(用电铃、电笛区别)，同时光字牌亮，指示出故 障性质和地点，以便值班员及时处理对断路器的控制和信号回路有下列主要要求：1、 应能监视控制回路保护装置(熔断器)及分其分、合闸回路完好性，以 保证断路器的正常工作，通常采用灯光监视的方式2、 分、合闸操作完成后，应能使命令脉冲解除，即能断开分、合闸的电源3、 应能指示断路器正常分、合闸的位置状态，并在自动合闸和自动跳闸时 有如前所述的明显指示信号通常用红、绿灯的常亮来指示断路器的合 闸和分闸的正常位置，而用红、绿灯的闪光来指示断路器的自动合闸和 跳闸4、 断路器的事故跳闸回路，应按“不对应原理”接线当断路器采用手动 力操纵机构时，利用手力操动机构的辅助触点与断路器的辅助触点构成“不对应”关系，即操作机构(手柄)在合闸位置而断路器已跳闸时， 发出事故跳闸信号当断路器采用电磁操动机构时，则利用控制开关的触点与断路器的辅助触点构成“不对应”关系，即控制开关（手柄）在 合闸位置而断路器已跳闸时，发出事故跳闸信号5、对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号。

预告信 号应能使控制室的中央信号装置发出音响和灯光信号，并能指示故障地 点和性质通常用电铃做预告音响信号，用电笛事故音响信号8.3.2 手力式操作机构断路器的控制回路和信号系统图7-11是手力式操作的断路器的控制回路和信号回路原理图合闸时，推上操作手柄使断路器合闸这时断路器的辅助触点QF3-4闭合，「.红灯RD亮，指示断路器已经合闸通电由于有限电阻R2，跳闸线圈YR虽有电-V- 流通过，但电流很小，，不会跳闸红灯RD亮，还表示跳闸回路及控制回路电源FUl[] g的熔断器F早和FU2是完好的，即红灯RD同时起着监视跳闸回路完好性的作用KM—|C2O分闸时，扳下操作手柄使断路器分闸这时断路器的辅助触点QF3-4断开， 切断跳闸回路，同时辅助触点QF1-2闭合，绿灯GN亮，指示断路器已经分闸断 电绿灯GN亮，还表示控制回路电源的熔断器FU1和FU2是完好的，即绿灯GN 起着监视控制回路完好性的作用在正常操作断路器分、合闸时，由于操作机构辅助触点QM与断路器辅助触 点QF5-6是同时切换的，所以事故信号回路（信号小母线WS所供的回路）总是 断路的，不会错误地发出灯光、音响信号当一次电路发生短路故障时，继电保护装置动作，其出口继电器触点KM闭 合，接通跳闸回路（QF3-4原已闭合），使断路器跳闸。

随后QF3-4断开，红灯 RD灭，并切断YR的电源；同时QF1-2闭合，绿灯GN亮这时操动机构的操作 手柄虽然然在合闸位置，但其黄色指示牌下掉，表示断路器自动跳闸在信号回 路中，由于操作手柄仍在合闸位置，其辅助触点QM闭合，而断路器已事故跳闸， QF5-6返回闭合，因此事故信号接通，发出灯光和音响信号当值班员得知事故 跳闸信号后，可将断路器操作手柄扳下至分闸位置，这时黄色指示牌随之返回， 事故灯光、音响信号也随之解除控制回路中分别与指示灯GN和RD串联的电阻R1和R2,除了具有限流作用 外，还有防止指示灯座短路时造成控制回路短路或断路误跳闸的作用8.3.3 电磁式操作机构断路器的控制回路和信号系统图7-12是采用电磁式操作机构断路器的控制和信号回路原理图其操作电 源采用图7-5所示的硅整流电容储能的直流系统控制开关采用双向自复式并具 有保持触点的LW5型万能转换开关，其手柄正常为垂直位置（0°）顺时针扳 转45°为合闸操作（ON），手松开即自动返回（复位），保持合闸状态反时 针扳转45°为分闸操作（OFF），手松开也自动返回，保持分闸状态图中控制 开关SA两侧虚线上打黑点（・）的触点，表示该触点在此接通。

SA两侧的箭头 （一），指示、人手柄自动返回的方向表7-4是图7-12所示控制开关SA的触 点图表，可供读图参考凹 F（十）WL4- WC+ WC-表7-4 图7-12所示控制开关SA的触点图表SA触点编号 1-2手柄位置分闸后合闸操作合闸后分闸操作上77\3-4 5-6 7-8 9-10"X X X — X注：“X”表示触点接通合闸时，将控制开关、人的手柄顺时针扳转45°这时触点SA1-2接通，合 闸接触器KO通电（其中QF1-2原已闭合），其主触点闭合，使电磁合闸线圈YO 通电动作，使断路器合闸合闸完成后，控制开关SA自动返回，其触点SA1-2 断开，切断合闸回路；同时QF3-4闭合，红灯RD亮，指示断路器已经合闸，并 监视着跳闸线圈YR回路的完好性分闸时，将控制开关、人的手柄反时针扳转45°，这时其触点SA7-8接通， 跳闸线圈YR通电（其中QF3-4原已闭合），使断路器分闸分闸完成后，控制 开关SA自动返回，其触点SA7-8断开，断路器辅助触点QF3-4这时也断开，切 断跳闸回路；同时触点SA3-4闭合，QF1-2也闭合，绿灯GN亮，指示断路器已 经分闸，并监视着合闸接触器KO回路的完好性。

由于红绿指示灯兼有监视分、合闸回路完好性的作用，长时间运行，耗能较 多因此为减少操作电源中储能电容器能量的过多消耗，故另设灯光指示小母线 WL （ + ），专用来接入红绿指示灯储能电容器的能量只用来供电给控制小母线 WC当一次电路发生短路故障时，继电保护动作，其出口继电器触点KM闭合， 接通跳闸线圈YR回路（其中QF3-4原已闭合），使断路器跳闸随后QF3-4断 开，使红灯RD消灭，并切断跳闸回路同时QF1-2闭合，而SA尚在合闸后位置， 其触点SA5-6闭合，从而接通闪光电源小母线WL （ + ），使绿灯GN闪光，表示 断路器已自动跳闸由于断路器自动跳闸，SA仍在合闸位置，其触点SA9-10闭 合，而断路器却已跳闸，其触点QF5-6返回闭合，因此事故音响回路接通，在绿 灯GN闪光的同时，并发出音响信号（电笛响）当值班员得知事故跳闸信号后， 可将控制开关、人的手柄扳向分闸位置，即反时针扳转45°后松开让其自动返回， 使SA的触点与QF的触点恢复对应关系，这时全部事故信号立即解除8.3.4 采用弹簧操动机构的断路器控制和信号回路弹簧机构是利用预先储能的合闸弹簧释放能量，使断路器合闸合闸弹簧由 交直流两用电动机拖动储能，也可手动储能。

以其能量消耗低,无渗漏，环境适应性强等特点近年来得到了广泛应用，尤其在126kV及以下电压等级的高压断路器 中较多,252kV开关中的使用量也在不断增加,550kV开关也早有应用图7-13是采用CT7型弹簧操动机构的断路器控制和信号回路原理图，其控 制开关采用LW2或LW5型万能转换开关，大家自己分析目前常采用的二次回路包含控制回路，信号回路，电机贮能控制回路.电路解 决了1）为了解决调试时的虚假信号问题，可加一个小型断路器将弹簧机构的控制 电源单独给出.2）实际上出现上述问题的根本原因是时间继电器K12的工作缺少 控制条件两个问题电机贮能控制及贮能状态指示信号如图7-14,KL+,KL-:直流控制电源;CL+,CL-:直流操作电源;-SP:贮能位置开关;-K12: 时间继电器;-SBT3:手动/电动转换开关;M1:交直流电机;-KM:交流接触器;-EL2: 合闸簧已贮能信号灯其工作原理分析如下.1. 弹簧贮能给上控制电源和操作电源，如果合闸弹簧处于未贮能状态，则位置开关SP的 1,2节点闭合，时间继电器K12带电，那么，K12的常开节点13,14及43,44同时闭 合，如果此时电动/手动转换开关SBT3处于电动位置，直流接触器KM线圈就得 电,KM的常开节点闭合使电机得电而转动压缩弹簧贮能，同时主控室内〃合闸簧 正在贮能〃的指示灯将亮起提醒运行人员合闸弹簧正在贮能.2. 贮能完毕信号弹簧贮能到位后,推动位置开关SP转换，其1,2节点断开,K12线圈失电,K12 的节点13,14及43,44同时返回，切断电机电源完成贮能过程，〃合闸簧正在贮能 〃的指示灯熄灭；同时SP的1,3节点闭合,〃合闸弹簧已贮能〃的指示灯〃亮起，提醒 运行人员可以进行合闸操作.3. 故障报警信号如果由于某种原因合闸簧在规定的时间内（16〜20 s）没有完成贮能动作,那么, 时间继电器K12的延时开节点56,56将切断电机回路电源，以免电机带电时间过 长烧毁，同时K12的延时闭节点67,68将使〃贮能超时〃指示灯亮起，提醒运行人员 弹簧贮能环节出现问题应立即解决.即使K13线圈带电13,14节点闭合，在贮能控制回路不通或没送电的异常情 况下,K12将不会带电，主控室在给上电源KL后，若看不到〃合闸簧正在贮能〃的指 示灯，即可大致判断出问题之所在.如果贮能控制回路接通而电机贮能环节出现 问题，则K12经过一定时延后55,56节点断开切断电机电源防止电机带电时间过 长烧毁，同时67,68节点闭合给出贮能超时的报警信号.8.3.5 断路器微机保护装置（智能脱扣器）ABB, GE，SIEMENS，Westing House等世界主要低压断路器生产厂家大量采 用微机保护装置，断路器微机保护装置（又称智能脱扣器），用它可取代/升级 老的脱扣器，还有的直接安装在断路器内成为一体。

其核心主要由美国URC公 司等几家生产，主要功能包括：过流速断保护，过流保护，接地保护，相序不平 衡，事件记录，RS485通讯接口，通讯规约MODBUS RTU，电力参数测量，等等采用了断路器微机保护装置的断路器又叫智能型断路器智能脱扣器使断路 器实现了遥测、遥控、遥信和遥调等功能现在智能脱扣器都采用单片机、DSP 等微处理器作为逻辑处理的基础，其发展趋势一是功能越来越多，除了传统的脱 扣功能外，还有脱扣前报警功能、线路参数检测功能以及试验功能；另外一种趋 势是采用现场总线技术，把设备的网络化作为目标根据智能脱扣器所要实现的功能，硬件可以分为中央处理单元（微处理器及 其外围电路）、采样电路、按键显示电路、通讯电路、执行机构等几个部分1. 米样电路采样电路实现的功能是将外部的电流、电压信号经过互感器、滤波、幅值调 整环节后送到微处理器A/D采样通道口在这些环节要注意以下几个问 题1） 互感器的选择互感器的作用是将线路中幅值很大的电信号线性。