斷路器基本知識及控制回路

斷路器廠家為您介紹斷路器基本知識及控制回路

1.什么是斷路器

斷路器是指能開斷、關合和承載運行線路的正常電流，并能在規定的時間內承載、關合和開斷規定的異常電流（如過載、短路電流）的電氣設備。

斷路器按其使用范圍分為高壓斷路器與低壓斷路器，高低壓界線劃分比較模糊，一般將3kV以上的稱為高壓電器。

2.斷路器的分類

按滅弧介質分：油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器、磁吹斷路器和固體產氣斷路器。

按裝設地點分：戶外式和戶內式。

按結構和絕緣方式分：接地金屬箱型和絕緣子支持型。

按工作位置分：發電機斷路器、輸電斷路器和配電斷路器。

按操作能源形式分：手動機構、直流電磁機構、彈簧機構、液壓機構、氣動機構和電動操作機構。

按電壓等級分：中壓斷路器、高壓斷路器和超高壓斷路器。

按SF6高壓斷路器滅弧特點分：自能式、氣壓式和混合式。

3.斷路器主要電氣性能技術參數：

額定電壓:運行中能長期承受的系統最高電壓。

額定電流:在規定的使用和性能條件下能夠持續通過的電流的有效值。

額定短路開斷電流：指在規定的條件下，斷路器能保證開斷而不影響其繼續正常工作的最大短路電流。

額定短時耐受（熱穩定）電流：額定短時耐受電流反映的使斷路器承受短路電流熱效應的能力。

額定峰值耐受（動穩定）電流：指在規定的使用和性能條件下斷路器在合閘狀態下能夠承載的額定短時耐受電流第一個大半波的峰值電流。峰值耐受電流等于2.5倍額定短時耐受電流，與額定短路關合電流相等。

4.斷路器的基本組成

高壓斷路器的主要結構大體分為:導流部分、滅弧部分、絕緣部分和操作機構部分。

5.為何斷路器跳閘輔助觸點要先投入、后斷開

串在跳閘回路中的斷路器輔助觸點，叫作跳閘輔助觸點。

先投入：是指斷路器在合閘過程中，動觸頭與靜觸頭未接通之前跳閘輔助觸點就已經接通，做好跳閘準備。一旦斷路器合于故障時就能迅速跳開。

后斷開：是指斷路器在跳閘過程中，動觸頭離開靜觸頭之后，跳閘輔助觸點再斷開，以保證斷路器可靠的跳閘。

6.何謂自由脫扣功能？

操動機構在斷路器合閘到任何位置時，接受到分閘脈沖命令均應立即分閘，稱為操動機構的自由脫扣功能。

7.斷路器跳躍

斷路器跳躍一般有兩種情況：

（1）主回路沒有故障，由于斷路器機構輔助觸點不良，繼電器觸點卡住等原因。

（2）主回路確有故障，斷路器合于故障點，繼電器保護動作是斷路器跳閘，而這時斷路器的操作把手尚未復歸或自動裝置的觸點卡死等，從而使斷路器發生多次跳合的現象。

斷路器跳躍時，對供電系統會造成嚴重的影響，斷路器本身也容易損壞甚至爆炸。因此，在斷路器的控制回路中，應裝有防止跳躍的閉鎖裝置。

8.為什么高壓斷路器采用多斷口結構

有多個斷口可使加在每個斷口上的電壓降低，從而使每段的弧隙恢復電壓降低。

多個斷口把電弧分割成多個小電弧段串聯，在相等的觸頭行程下多斷口比單斷口的電弧拉伸更長，從而增大了弧隙電阻。

多斷口相當于總的分閘速度加快了，介質恢復速度增大。

9.多斷口斷路器為什么要并聯電容器

多斷口斷路器的每個斷口在開斷位置及開斷過程中的電壓分配是不均勻的，這取決于斷路器的斷口電容和對地電容的大小。

為了充分發揮每個滅弧室的作用，降低滅弧室的成本，盡量使每個斷口上的電壓分配相等，通常要在每個斷口上并聯適當容量的電容器，用以改善在不同工作條件下每個斷口的電壓分配。

10.斷路器斷口為什么要并聯電阻

操作斷路器是大部分操作過電壓的起因。提高斷路器的滅弧能力和動作的同期性，加裝合閘電阻是限制操作過電壓的有效措施。

在超高壓和特高壓電網中需要采取措施抑制斷路器操作時產生的過電壓。如在330-750kV斷路器裝設的合閘電阻，特高壓斷路器中裝設的分閘電阻和特高壓隔離開關上裝設的限制重擊穿過電壓的并聯電阻。

在超高壓電網合空載長線路時，為了限制合閘過電壓，利用合閘電阻將電網的部分能量吸收和轉化成熱能，以達到削弱電磁振蕩，限制過電壓的目的。

11.斷路器的各控制回路

控制回路主要包括為：跳、合閘電路、信號電路、斷路器防跳電路和事故音響啟動電路。

一、斷路器的基本跳、合閘控制回路

斷路器基本跳、合閘回路如圖所示，其工作原理簡述如下。

（1）合閘操作。手動合閘是將控制開關SA打至“合閘”位置，此時其5—8觸點瞬時接通；而斷路器在跳閘位置時其動斷觸點QF2是接通的，所以合閘接觸器KM線圈通電起動，其動合觸點接通，斷路器合閘線圈YC通電啟動，斷路器合閘。

當合閘操作完成后，斷路器的動斷輔助觸點QF2斷開，合閘接觸器KM線圈斷電，在合閘回路中的兩個動合觸點斷開，切斷斷路器合閘線圈YC的電路；同時，斷路器動合觸點QF1接通，準備好跳閘回路。

斷路器的自動合閘是由自動重合閘裝置的出口觸點K1閉合實現的。

（2）跳閘操作。手動跳閘是將控制開關SA打至“跳閘”位，此時其6—7觸點接通，而斷路器在合閘位置時其動合觸點QF1是接通的，所以跳閘線圈YT通電，斷路器進行跳閘。

當跳閘操作完成后，斷路器的動合觸點QF1斷開，而動斷觸點QF2接通，準備好合閘回路。

斷路器的自動跳閘是由保護裝置出口繼電器K2觸點閉合來實現的。

二、信號電路

斷路器的信號回路如下圖所示：

斷路器處在合閘位置，SA處在CD位置，控制小母線正極→SA16－13→HR→R2→QF2→控制小母線負極，紅燈（HR）平光。

斷路器處在分閘位置，綠燈（HG）平光。

斷路器自動合閘或保護動作使斷路器跳閘時，斷路器廠家為引起運行人員注意，普遍采用指示燈閃光方法。電路采用“不對應”原理設計。

如自動合閘時，斷路器在合閘位置，SA在TD位置；M100+→SA9－10→HG→R1→QF1→控制小母線負極，綠燈（HG）閃光。

三、斷路器防跳電路

（1）斷路器產生跳躍現象原因：

斷路器合閘于永久故障線路。

控制開關SA手柄未松開，SA5－8或自動裝置觸點K1卡死情況下。

（2）防跳：防止斷路器在短時間內多次進行跳合閘操作

要求每次合閘操作時，只允許一次合閘，跳閘后只要手柄在“合閘”位置(或自動裝置的觸點K1在閉合狀態)，則應對合閘操作回路進行閉鎖，保證不再進行第二次合閘。

（3）防跳措施：電氣防跳和機械防跳

電氣防跳有采用防跳繼電器（KCF）和跳閘線圈的輔助接點兩種。

（4）采用防跳繼電器構成防跳電路

在35kV及以上電壓的斷路器控制回路中，通常加裝防跳中間繼電器KCF，如圖所示。KCF有兩個線圈：電流起動線圈KCF（I），串接于跳閘回路中；電壓（自保持）線圈KCF（U），與自身的動合觸點串聯，再并接于合閘接觸器KM的回路中。

對于3-10kV電壓等級的斷路器，如果采用室內開關柜，沒裝自動重合閘，由于開關柜具有機械防跳裝置，此時斷路器可不設電氣“防跳”裝置。

防跳繼電器KCF具有二個線圈：電流起動線圈與電壓保持線圈。電流線圈串聯在跳閘線圈回路中，電壓線圈與其自身的動合觸點串聯再與YC相并聯，另一對動斷觸點與YC串聯起閉鎖作用。

當手動合閘于永久故障線路上時，繼電保護出口中間繼電器觸點K2閉合，電流經K2→KCF→QF2→YT，YT得電，斷路器跳閘，同時KCF起動，其動斷觸點斷開，閉鎖合閘回路；動合觸點閉合。只要SA5—8接通，KCF電壓線圈始終帶電吸合，閉鎖合閘回路，直至運行人員松開手柄，SA5—8斷開為止。

自動合閘的防跳過程同上。

四、事故音響啟動電路

斷路器由繼電保護動作而事故跳閘時，QF處于跳閘位置，SA處于合閘后位置；事故音響小母線M708接通負電源，啟動事故音響。事故音響啟動按斷路器和控制開關位置“不對應”啟動。

五、電磁操作機構斷路器的控制電路

（1）手動合閘操作

合閘前，斷路器處于跳閘位置，QF1、QF3 閉合、QF2斷開、SA處于“跳閘后”位置，正電源 (+) 經FU1→SA⑾⑩→GN→R1→QF1→KM→FU2→負電源(一)形成通路，綠燈GN發平光。此時合閘接觸器KM線圈兩端雖有一定電壓，但由于HG和R1的分壓作用，不足以使合閘接觸器動作；綠燈亮不僅反映斷路器位置，同時監視合閘回路完整性。

將SA操作手柄順時針方向旋轉90°到預備合閘位置，此時HG經SA⑨⑩接至閃光小母線M100(+)上，HG閃光。

核對無誤后，將SA手柄順時針旋轉45°到“合閘”位置，SA⑤⑧接通，合閘接觸器KM加上全電壓勵磁動作，其主觸頭KM1、KM2閉合，使YC勵磁動作，操作機構使斷路器合閘，同時輔助動斷接點QF1斷開，HG熄滅、輔助動合接點QF2閉合，電流經（+)→FU1→SA⒃⒀→HR→R2→YT→FU2到(-)，紅燈RD發平光。

運行人員見RD發平光后，松開SA手柄，SA回到“合閘后”位置，此時電流經（+）→FU1→SA⒃⒀→RD→R2→QF2→YT→FU2到（-），RD發平光。

（2）事故跳閘

自動跳閘前，斷路器處于合閘位置，控制開關處于“合閘后”狀態，HR平光。

當一次回路發生故障相應繼電保護動作后，K2閉合，短接了HR和R2回路，使YT加上電壓勵磁動作，斷路器跳閘；QF2斷開，HR熄滅；QF1閉合，HG閃光；QF3閉合，中央事故信號裝置峰鳴器HAU發出了事故音響信號，表明斷路器已事故跳閘。

（3）自動合閘

自動合閘前，斷路器處在跳閘位置，控制開關處于“跳閘后”位置，HG平光。

當自動裝置動作使K1閉合時，短接了HG和R1，KM加上全電壓勵磁動作，使斷路器合閘。合閘后QF1斷開，HG熄滅，QF2閉合，HR閃光，同時自動裝置將啟動中央信號裝置發出警鈴聲和相應的光字牌信號，表明該斷路器自動投入。

六、彈簧操動機構斷路器的控制電路

當斷路器無自動重合閘后裝置時，在其合閘回路中串有操作機構的輔助動合觸點Q1。只有在彈簧儲能后、Q1閉合后，才允許合閘。

當彈簧未儲能時，儲能電機啟動回路兩對輔助動斷觸點Q1閉合，啟動電動機M，使合閘彈簧儲能。

彈簧儲能后，兩對動斷觸點Q1斷開，合閘回路中的輔助動合觸點Q1閉合，電動機M停止轉動。

此時，方可進行合閘操作，斷路器利用彈簧儲存的能量進行合閘，合閘彈簧釋放能量后，又自動儲能，為下次動作做準備。

當斷路器裝有自動重合閘裝置時，由于合閘彈簧正常運行處于儲能狀態，所以能可靠地完成一次重合閘的動作。

如果重合不成功又跳閘，將不能進行二次重合。為了保證可靠“防跳”，電路中裝有防跳設施。

防跳繼電器KCF的動合觸點經電阻R4與保護出口繼電器觸點K2并聯的作用：斷路器由繼電保護動作跳閘時，其觸點K2可能較輔助常開觸點QF先斷開，從而燒毀觸點K2。

常開觸點KCF與之并聯，在保護跳閘的同時防跳繼電器KCF動作并通過另一對常開觸點自保持。

七、液壓操動機構斷路器的控制電路

為保證斷路器可靠工作，油的正常壓力應在允許范圍之內。

運行中，由于漏油或其他原因造成油壓小于一定值時，微動開關觸點S3閉合，使接觸器KM線圈帶電，其主觸頭閉合，啟動油泵電動機M；同時時間繼電器（KT）線圈勵磁，其動斷接點延時斷開，接觸器KM線圈失電，其主觸頭斷開，油泵電動機M停止運轉，維持了液壓在要求的范圍內。

當油壓繼續降低時，微動開關觸點S1接通，中間繼電器K1線圈勵磁，其動合接點閉合發合閘閉鎖信號；動斷接點斷開，切斷合閘回路。

當油壓繼續降低時，微動開關觸點S2接通，中間繼電器K2線圈勵磁，其動合接點閉合發分閘閉鎖信號；動斷接點斷開，切斷分閘回路

當壓力異常到降低或異常升高時，斷路器廠家壓力表觸點S6或S7閉合，啟動中間繼電器K3，其動合接點閉合發壓力異常信號；動斷接點斷開，切斷跳、合閘回路。