1、高壓斷路器的操作回路原理分析1. 高壓斷路器的操作回路1.1 高壓斷路器簡介高壓斷路器又稱高壓開關(guān)，是電力系統(tǒng)中最重要的控制電器設(shè)備，它可以控制線路的斷開的合閘。發(fā)電機、變壓器、高壓輸電線路、電抗器、電容器等多種電氣設(shè)備的投運或停運是由相連斷路器的合閘或分閘來實現(xiàn)的。運行中一次設(shè)備發(fā)生故障時，繼電保護裝置動作，跳開（分閘）離故障設(shè)備最近的斷路器，使故障設(shè)備脫離運行電源。斷路器是電力系統(tǒng)操作頻繁的設(shè)備。斷路器的類型很多，就基本結(jié)構(gòu)而言，是由開斷元件、支撐和絕緣件、傳動元件、基座、操動機構(gòu)五個基本元件構(gòu)成。根據(jù)斷路器所采用的滅弧介質(zhì)，可分為油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6（六氟化硫）斷路器、真空斷

2、路器四種類型。1.2 操作回路簡介發(fā)電廠和變電所中的斷路器，大部分不是直接在斷路器操動機構(gòu)上操作的，而是采取與操作回路配合使用。一般斷路器的均要求遠方可以操作，就是在控制室可以對遠在幾十米或幾百米外的斷路器進行操作。操作時，必須有發(fā)出電流脈沖的機構(gòu)，經(jīng)過操作回路，對斷路器進行控制。如果發(fā)出電流脈沖的是保護裝置，則為保護跳合閘；如果是操作開關(guān)，則為手動跳合閘；如果是后臺系統(tǒng)，則為遙控跳合閘。在發(fā)出電流脈沖的機構(gòu)與斷路器的操動機構(gòu)之間的部分，稱為操作回路。國內(nèi)的保護裝置大部分自帶操作回路，其主要功能有：1）能進行遠方手動合閘、分閘，能由繼電保護、自動裝置實現(xiàn)跳、合閘。2）正常運行時，能指示斷路器的

3、分、合閘位置狀態(tài)。3）能保證跳合閘回路操作結(jié)束時，由斷路器輔助接點進行斷弧，以保護繼電保護裝置的接點輸出。（保持功能）4）能監(jiān)視操作電源是否正常，能監(jiān)視下次操作時回路是否正常。5）有防止斷路器連續(xù)重復(fù)合、跳的“跳躍”閉鎖裝置。6）對液壓操作機構(gòu)應(yīng)有液壓降低壓鎖功能。（一般為35KV以上電壓等級的斷路器才會使用SF6液壓機構(gòu)。）1.3 操作回路原理圖上圖為一個典型操作回路應(yīng)用圖。方框內(nèi)為操作回路原理圖，方框外為操作回路的應(yīng)用接線，兩相對照，以助于理解。其中，DL是斷路器輔助接點，它的位置與斷路器的開合關(guān)聯(lián)，且開斷能力大。跳合閘時電流一般可達到5A，開斷5A的電流要求強開斷能力，只有斷路器的輔助接

4、點可以。HQ為合閘線圈，大電流通過時，即可帶動操動機構(gòu)，使斷路器合閘，TQ為跳閘線圈，大電流通過時，即可帶動操動機構(gòu)，使斷路器跳閘。ZHQK是一個手動操作開關(guān)，手動的位置不同，可以使不同的接點閉合，從而去啟動手跳、手合。1.3.1. 位置監(jiān)視跳位監(jiān)視回路中，TWJ是一個電壓繼電器，其通電線圈接到斷路器的合閘回路中，與開關(guān)常閉接點、合閘線圈串聯(lián)在一起，對合閘回路進行監(jiān)視。當開關(guān)處于跳位時，開關(guān)常閉接點閉合，TWJ導(dǎo)通，輸出常開接點，去點亮跳位燈。合位監(jiān)視與此類似。TWJ與HWJ的常閉接點，串在一起，構(gòu)成了控制回路斷線監(jiān)視功能。正常時，斷路器不是處于合位就是跳位，所以這兩個接點串在一起應(yīng)該是開位，

5、如果電源失電時，兩個繼電器失電，則兩個接點全部閉合。這就表示控制回路斷線故障。1.3.2. 合閘回路HBJ、TBJ2，與開關(guān)常閉接點、合閘線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成了合閘回路。其中HBJ的常開接點并在前面，起到了保持作用。TBJ2是用于防跳回路的。當開關(guān)準備合閘時，它必定是先處于分閘位置。此時DL的常閉輔助接點為閉合。當手合時，正電通過ZHQK的1-2接點引入到合閘回路中，這樣大電流就通過HBJ，流過HQ，完成合閘。電流通過HBJ時，HBJ的常開接點閉合，保持住了電流，即便這時操作開關(guān)已斷開，電流還是會維持到斷路器合上。當斷路器合上時，斷路器的常閉輔助接點隨即打開，斷開了合閘回路，合閘過程結(jié)束。1.

6、3.3. 手動操作與保護操作從操作回路原理圖上可以看到，手動操作跳合時，均經(jīng)過一個SWJ雙線圈繼電器，同時經(jīng)過一個二極管，引到跳合閘回路中。這個二極管可以防止保護跳合閘時來啟動SWJ。雙位置繼電器有兩個線圈，一個是動作線圈，一個是復(fù)歸線圈。當動作線圈通電時，繼電器輸出接點閉合，復(fù)歸線圈通電時，輸出接點斷開。兩個線圈同時通電或均不通電時，輸出接點維持原狀態(tài)。這個繼電器主要用于區(qū)分手合、手跳與保護合、保護跳閘。舉例說來，如果是手跳斷路器，重合閘就不需重合，如果是繼電保護來跳斷路器，重合閘就需重合，這時SWJ的接點狀態(tài)就可以分辨出手跳與保護跳。當手合時，SWJ的接點為1，手跳時，SWJ接點為0。保護

7、跳合時，SWJ的位置不變。1.3.4. 跳閘回路跳閘回路的動作過程同合閘回路類似。1.3.5. 防跳回路當斷路器的控制開關(guān)在合閘位置（或合閘控制回路由于某種原因接通），當線路存在故障時，繼電保護裝置動作于斷路器跳閘，此時斷路器發(fā)生再合閘、跳閘，多次重復(fù)動作的現(xiàn)象，稱“跳躍”。斷路器的跳躍對自身損傷極大，多次跳躍有可能導(dǎo)致爆炸。斷路器防跳回路就是為避免這種情況發(fā)生而設(shè)計的，當斷路器跳躍時，防跳回路經(jīng)繼電器互相閉鎖，可以達到強制斷開合閘回路的功能，從而使斷路器一直位于跳位。在操作回路原理圖中，當跳閘回路與合閘回路同時接通時，TBJ1導(dǎo)通，TBJ1的常開接點閉合，防跳回路導(dǎo)通，TBJ2導(dǎo)通，TBJ2

8、的常閉接點斷開，從而斷開了合閘回路，使斷路器固定在跳閘位置，達到了防止斷路器跳躍的功能。1.3.6. 壓力閉鎖回路在35KV及以上電壓等級中，有時會使用六氟化硫開關(guān)，這種開關(guān)是液壓機構(gòu)，開關(guān)跳閘及合閘時要確保跳閘機構(gòu)中的壓力正常，合閘機構(gòu)中的壓力正常。如果壓力異常時強行跳合閘，將會導(dǎo)致開關(guān)爆炸等嚴重事故。所以，此時裝置的操作回路中，應(yīng)具備壓力閉鎖功能。上圖中，以合閘壓力為例。斷路器會輸入一個合閘壓力異常接點，導(dǎo)通HYLJ，HYLJ的常閉接點打開，斷開合閘回路。1.2 KKJ的含義和應(yīng)用在傳統(tǒng)二次控制回路里，KK合后(/分后位置)接點主要用在下列幾方面：a、開關(guān)位置不對應(yīng)啟動重合閘。b、手跳閉鎖

9、重合閘。保護跳閘分后接點不會閉合，只有手動跳閘后，分后接點才會閉合，給重合閘電容放電， 從而實現(xiàn)對重合閘的閉鎖。 c、 手跳閉鎖備自投。原理同手跳閉鎖重合閘一樣。 d、開關(guān)位置不對應(yīng)產(chǎn)生事故總信號。 操作回路中的KKJ繼電器同傳統(tǒng)KK把手所起作用一致，也主要應(yīng)用在上述方面。我們只采用了其常開接點的含義（即合后位置）：KKJ=1代表開關(guān)為人為（手動或遙控）合上；KKJ=0代表開關(guān)為人為（手動或遙控）分開。2、TWJ/HWJ位置繼電器和控制回路斷線2.1、TWJ/HWJ（跳閘位置/合閘位置繼電器）的作用TWJ/HWJ主要作用是提供開關(guān)位置指示。HWJ并接于跳閘回路，該回路在開關(guān)跳閘線圈之前串有斷路

10、器常開輔助觸點。當開關(guān)在合位時，其常開輔助觸點閉合，HWJ線圈帶電，HWJ=1表明開關(guān)合位。TWJ一般并接于合閘回路，該回路在開關(guān)合閘線圈之前串有斷路器常閉輔助觸點。當開關(guān)在分位時，其常閉輔助觸點閉合，TWJ線圈帶電，TWJ=1表明開關(guān)分位。留意：當開關(guān)在分位時，其實合閘線圈是帶電的。TWJ為電壓線圈，線圈本身電阻就較大，加上回路上串的電阻，整體阻值約2040K（測量控制正和TWJ負端）。因為海內(nèi)開關(guān)跳合閘線圈為電流型，其阻值較小（常見的為50200|?）。雖然整個合閘回路是導(dǎo)通的，但因為控制回路電壓大部分加在TWJ上，TWJ部分電阻很大，電流很小，不足以使合閘線圈動作。TWJ線圈上串聯(lián)的電阻

11、，也是為了防止TWJ線圈擊穿短路，導(dǎo)致合閘線圈誤動。當手動或遙控合閘時，合閘回路接通相稱于直接將TWJ短接，電壓直接加在合閘線圈上，使線圈動作。HWJ回路同此基本一致。斷路器位置可以用合位也可以用跳位表示保護和監(jiān)控習慣采用的位置信號略有不同:按照傳統(tǒng)習慣，保護程序判斷開關(guān)位置一般采用TWJ，比如備投裝置需接入的開關(guān)位置都采用TWJ（斷路器常閉觸點）。遠動監(jiān)控方面一般都采用HWJ（斷路器常開觸點）如果只有TWJ，往往還要在數(shù)據(jù)庫里取反。2.2、斷路器位置和HWJ的區(qū)別某些裝置里開關(guān)量狀態(tài)顯示菜單里可以看到除了有TWJ和HWJ狀態(tài)外還有斷路器狀態(tài)。那么，這個斷路器狀態(tài)跟HWJ是否一樣呢？其實并不完

12、全一致。不論我們是采用TWJ還是HWJ來判斷開關(guān)位置，都有一個一旦控制回路斷線，就會導(dǎo)致位置判斷錯誤的問題。比如開關(guān)在合位，此時HWJ=1；如果這時控制電源掉了，則HWJ失電，HWJ=0，就會錯誤判斷為開關(guān)分開。為了避免這種情況發(fā)生，裝置提供了“斷路器位置”這個經(jīng)過程序判斷處理后的狀態(tài)量。正常情況下，TWJ和HWJ狀態(tài)是相反的，程序會判為狀態(tài)有效，斷路器狀態(tài)和HWJ狀態(tài)是一致的；當TWJ和HWJ全部為0或全部為1時，程序認為該狀態(tài)變位為無效狀態(tài)，斷路器位置還是會保持原狀態(tài)不變。大家可以做個試驗，先讓開關(guān)在合位，看開關(guān)量狀態(tài)，HWJ和斷路器位置都為1；再拔掉開關(guān)控制保險，此時HWJ=0，但斷路器

13、狀態(tài)不變，仍為1。與這種情況相類似的，還有開關(guān)手車試驗位置和運行位置，兩種狀態(tài)必須是相反的，才是有效的狀態(tài)（構(gòu)成一個異或關(guān)系），具有這種關(guān)系的遙信，我們一般稱為雙位置遙信。2.3、不同系列操作回路位置指示的區(qū)別LFP900系列操作回路從電氣上可以說基本上是獨立的，跳合位指示燈也直接帶在操作回路上。比如LFP941操作回路，如果裝置電源不上電，只給操作回路控制電源上電。操作回路板上的跳合位燈依然會亮。RCS96系列和RCS900系列面板跳合位指示，是裝置采集到跳合位后，再驅(qū)動面板上的發(fā)光二極管，產(chǎn)生相應(yīng)的燈光位置指示。2.4、控制回路斷線位置繼電器除了提供位置指示外，還有一個重要作用是監(jiān)視控制回

14、路是否完好。因為正常情況下，不論開關(guān)處于何狀態(tài)，TWJ和HWJ必有一個帶電，狀態(tài)為1。如果全為0，則代表控制回路異常，也即我們常說的控制回路斷線。按照部頒技術(shù)要求，必須監(jiān)視跳閘回路（相比而言，跳閘回路斷線要比合閘回路斷線后果嚴峻的多）。這也是HWJ線圈負端沒有引出裝置直接在內(nèi)部就和跳閘回路并在一起的原因。TWJ負端單獨引出，主要是為了同不同類型開關(guān)控制回路配合（比如防跳），但常規(guī)設(shè)計上，一般也在端子排上直接同合閘回路并接。裝置產(chǎn)生的控制回路斷線信號=TWJ常閉接點+HWJ常閉接點。無論是通訊還是硬接點輸出的該信號，都加了3S的判斷延時。主要是因為斷路器常開和常閉觸點并不是完全同步的。比如開關(guān)由分到合，常閉觸點（TWJ）打開時，常開觸點（HWJ）還沒有閉合，中間一般會有幾十個毫秒兩者都為0的情況，如果不加判斷延時，則會誤報控制回路斷線。注意對主變各側(cè)開關(guān)的控制回路斷線，是通過測控裝置采集操作回路的硬接點