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1、高压断路器的操作回路1.1 高压断路器简介高压断路器又称高压开关,是电力系统中最重要的控制电器,它可以控制线路的断开的合闸。发电机、变压器、高压输电线路、电抗器、电容器等设备的投运或停运是由相连断路器的合闸或分闸来实现的。运行中一次设备发生故障时,继电保护装置动作,跳开(分闸)离故障设备最近的断路器,使故障设备脱离运行电源。断路器是电力系统操作频繁的设备。断路器的类型很多,就基本结构而言,是由开断元件、支撑和绝缘件、传动元件、基座、操动机构五个基本元件构成。根据断路器所采用的灭弧介质,可分为油断路器、压缩空气断路器、SF6(六氟化硫)断路器、真空断路器四种类型。1.2 操作回路简介发电厂和变电
2、所中的断路器,大部分不是直接在断路器操动机构上操作的,而是采取与操作回路配合使用。一般断路器的均要求远方可以操作,就是在控制室可以对远在几十米或几百米外的断路器进行操作。操作时,必须有发出电流脉冲的机构,经过操作回路,对断路器进行控制。如果发出电流脉冲的是保护装置,则为保护跳合闸;如果是操作开关,则为手动跳合闸;如果是后台系统,则为遥控跳合闸。在发出电流脉冲的机构与断路器的操动机构之间的部分,称为操作回路。国内的保护装置大部分自带操作回路,其主要功能有:1)能进行远方手动合闸、分闸,能由继电保护、自动装置实现跳、合闸。2)正常运行时,能指示断路器的分、合闸位置状态。3)能保证跳合闸回路操作结束
3、时,由断路器辅助接点进行断弧,以保护继电保护装置的接点输出。(保持功能)4)能监视操作电源是否正常,能监视下次操作时回路是否正常。5 )有防止断路器连续重复合、跳的跳跃闭锁装置。6 )对液压操作机构应有液压降低压锁功能。(一般为35KV以上电压等级的断路器才会使用SF6液压机构。)13操作回路原理图上图为一个典型操作回路应用图。方框内为操作回路原理图,方框外为操作回路的应用接线,两相对照,以助于理解。其中,DL是断路器辅助接点,它的位置与断路器的开合关联,且开断能力大。跳合闸时电流一般可达到5A,开断5A的电流要求强开断能力,只有断路器的辅助接点可以。HQ为合闸线圈,大电流通过时,即可带动操动
4、机构,使断路器合闸,TQ为跳闸线圈,大电流通过时,即可带动操动机构,使断路器跳闸。ZHQK是一个手动操作开关,手动的位置不同,可以使不同的接点闭合,从而去启动手跳、手合。位置监视跳位监视回路中,TWJ是一个电压继电器,其通电线圈接到断路器的合闸回路中,与开关常闭接点、合闸线圈串联在一起,对合闸回路进行监视。当开关处于跳位时,开关常闭接点闭合,TWJ导通,输出常开接点,去点亮跳位灯。合位监视与此类似。TWJ与HWJ的常闭接点,串在一起,构成了控制回路断线监视功能。正常时,断路器不是处于合位就是跳位,所以这两个接点串在一起应该是开位,如果电源失电时,两个继电器失电,则两个接点全部闭合。这就表示控制
5、回路断线故障。13.2. 合闸回路HBJsTBJ2,与开关常闭接点、合闸线圈串联在一起,构成了合闸回路。其中HBJ的常开接点并在前面,起到了保持作用。TBJ2是用于防跳回路的。当开关准备合闸时,它必定是先处于分闸位置。此时DL的常闭辅助接点为闭合。当手合时,正电通过ZHQK的1-2接点引入到合闸回路中,这样大电流就通过HBJ,流过HQ,完成合闸。电流通过HBJ时,HBJ的常开接点闭合,保持住了电流,即便这时操作开关已断开,电流还是会维持到断路器合上。当断路器合上时,断路器的常闭辅助接点随即打开,断开了合闸回路,合闸过程结束。13.3. 手动操作与保护操作从操作回路原理图上可以看到,手动操作跳合
6、时,均经过一个SWJ双线圈继电器,同时经过一个二极管,引到跳合闸回路中。这个二极管可以防止保护跳合闸时来启动SWJo双位置继电器有两个线圈,一个是动作线圈,一个是复归线圈。当动作线圈通电时,继电器输出接点闭合,复归线圈通电时,输出接点断开。两个线圈同时通电或均不通电时,输出接点维持原状态。这个继电器主要用于区分手合、手跳与保护合、保护跳闸。举例说来,如果是手跳断路器,重合闸就不需重合,如果是继电保护来跳断路器,重合闸就需重合,这时SWJ的接点状态就可以分辨出手跳与保护跳。当手合时,SWJ的接点为1,手跳时,SWJ接点为0。保护跳合时,SWJ的位置不变。13.4. 跳闸回路跳闸回路的动作过程同合
7、闸回路类似。13.5. 防跳回路当断路器的控制开关在合闸位置(或合闸控制回路由于某种原因接通),当线路存在故障时,继电保护装置动作于断路器跳闸,此时断路器发生再合闸、跳闸,多次重复动作的现象,称跳跃。断路器的跳跃对自身损伤极大,多次跳跃有可能导致爆炸。断路器防跳回路就是为避免这种情况发生而设计的,当断路器跳跃时,防跳回路经继电器互相闭锁,可以达到强制断开合闸回路的功能,从而使断路器一直位于跳位。在操作回路原理图中,当跳闸回路与合闸回路同时接通时,TBJl导通,TBJl的常开接点闭合,防跳回路导通,TBJ2导通,TBJ2的常闭接点断开,从而断开了合闸回路,使断路器固定在跳闸位置,达到了防止断路器跳跃的功能。13.6. 压力闭锁回路在35KV及以上电压等级中,有时会使用六氟化硫开关,这种开关是液压机构,开关跳闸及合闸时要确保跳闸机构中的压力正常,合闸机构中的压力正常。如果压力异常时强行跳合闸,将会导致开关爆炸等严重事故。所以,此时装置的操作回路中,应具备压力闭锁功能。以合闸压力为例。断路器会输入一个合闸压力异常接点,导通HYLJ,HYLJ的常闭接点打开,断开合闸回路。