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摘要:开关控制回路的分析以及事故出现的结合回路图纸处理一直是困扰运行人员和检修的一个重点和难点，本文首先介绍了开关控制回路的基本形式，在此基础上分别介绍了跳闸和合闸回路，防止跳跃合闸的闭锁逻辑，紧接着结合前面所述举例分析了一整套跳合闸回路图。最后本文结合基本原来讲述了控制回路断线和三相不一致等简单事故处理的基本方法，以供同行们参考。
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关键词:控制回路；跳闸回路；合闸回路；防止跳跃；控制回路断线；三相不一致
分类号：TL62+9 文献标识码：A-E文章编号：2095-2104（2011）12-055―01
0 概述
断路器的控制回路随着断路器的形式、操动机构的类型以及运行上的不同要求而有所差别，但其基本接线是相似的。具体来说断路器的控制回路应能满足四项要求，首先是能进行手动跳合闸和由继电保护与自动装置实现自动跳合闸，并且当跳合闸操作完成后，应能自动切断跳合闸脉冲电流；其次应有防止断路器多次合闸的“跳跃“闭锁装置以及应能指示断路器的合闸与跳闸位置状态；再次是自动跳闸或合闸应有明显的信号；还要有一套完整性的监视控制电源工作状态和跳合闸回路的自动装置。
1 开关的跳合闸回路
简单的断路器跳合闸回路如下图1所示，为了构成断路器的手动跳合闸回路需要将手合继电器和手跳继电器的触点相应的与操动机构上的跳闸线圈TQ和合闸线圈HQ连接起来。中间还引入了断路器的辅助接点DL。DL触点是在断路器的操动机构中的，与断路器的传动轴联动。它有两种，一种为动合（常开）触点，其位置与断路器主触头的位置是一致的，当断路器在跳闸位置时，它是断开的。断路器在合闸位置时，它是闭合的；另一种触点为动断（常闭）触点，其位置与断路器主触头位置正好相反。因此在合闸回路引入了DL的动断（常闭）触点，在未进行合闸操作前它是闭合的，此时只要SHJ（手合继电器）接通，合闸线圈中即有电流流过，断路器合闸。
当断路器合闸过程完毕后，与断路器传动轴一起联动的辅助触点DL的动断（常闭）触点断开，断开合闸回路，同时DL的动合（常开）触点接通，准备着跳闸。
另外回路中还引入了保护自动合闸（重合闸）接点ZJ和保护跳闸接点TJ。
图1 简单的开关跳合闸原理图
2 开关的防跳跃闭锁装置
当断路器合闸后，如果由于某种原因照成SHJ继电器或自动装置ZJ接点未复归，此时如果发生故障保护跳闸，则会出线多次的跳合现象，此种现象称为“跳跃”，当然合闸回路有问题手动分闸时也会出现，只不过此时断路器不用断开故障电流。如下图2所示。
图2 开关的防跳跃闭锁回路
图2与图1的差别是增加了一个中间继电器TBJ，称为跳跃闭锁继电器。它有两个线圈，一个是电流启动线圈，串联于跳闸回路中，这个线圈的额定电流应根据跳闸线圈的动作电流来选择，并要求其灵敏度高于跳闸线圈的灵敏度，以保证在跳闸操作时它能可靠的启动；另一个线圈为电压自保持线圈，经过自身的常开触点并联于合闸回路中。此外在合闸回路中还串联接入一个TBJ的常闭触点。
防跳跃闭锁回路的工作原理如下：当利用手合或自动合闸进行合闸时，如合闸在故障线路上，继电保护装置动作，“TJ”闭合，将跳闸回路接通，断路器跳闸同时TBJ的电流线圈励磁，使TBJ的常开接点闭合，常闭接点断开。常开接点闭合接通TBJ的电压线圈，常闭接点闭合断开了合闸回路。如果此时合闸回路没有故障，那么断路器跳闸后，其辅助接点的常开接点断开，所以TBJ的电流线圈失电，使TBJ的常开接点断开，常闭接点闭合。
所以合闸回路中TBJ常闭接点闭合、DL常闭接点闭合接通HQ，等待合闸命令。如果合闸回路有问题，合闸脉冲未解除，那么开关分闸后合闸脉冲会通过TBJ的常开触点使TBJ的电压线圈励磁，不会接通合闸回路，所以不会跳跃发生。
3 开关控制回路的位置指示
开关的位置指示是有HWJ和TWJ来完成的，如下图3所示。在跳闸回路中与保护动作继电器并联了一个TBJ的常开接点，在前面串联一个限流电阻R。这一回路作用是当保护装置动作于断路器跳闸时，为了防止保护装置出口继电器TJ的触点先于断路器的辅助触点DL断开而烧毁其触点，在保护装置出口回路并联了TBJ的触点使TBJ继电器动作后能进行自保持，此时即使保护装置在DL触点断开前复归，也不会发生由TJ触点来切断跳闸回路电流的情况，因而起到了保护该触点的作用，此电阻R阻值为1欧姆。
当断路器在合闸位置时，合闸位置继电器HWJ通电，当断路器在跳闸位置时，跳闸位置继电器TWJ通电，“控制回路断线”就是HWJ和TWJ同时失磁常闭接点闭合发出的，220kV开关的分相操作机构还引出了一个“三相位置不一致“信号也是通过HWJ和TWJ配合发出，这2部分的异常分析处理将在下述相关章节中专门介绍。
图3 开关的位置指示回路图
4 开关控制回路综述
110kV及以下的断路器是三相一次分合闸，断路器控制回路是一个直流控制电源控制即1KK。控制了＋KM、－KM。里边有一条合闸回路和一条分闸回路。220kV断路器为例便于实现单相重合或综合重合，多采用了分相操作机构两条控制回路，即1KK（＋1KM、－1KM）和2KK（＋2KM、－2KM）。第一组控制回路中有三相合闸回路（a、b、c）和第一组三相分闸回路（a、b、c）。第二组控制回路中只有第二组三相分闸回路（a、b、c）。以下的图4是以a相为例：
图4 开关控制回路完整图
注：OP灯只有南瑞继保公司的操作相中带有，其他厂家的的操作相没有OP灯，如我们常见的CZX-12R操作箱就带两组，每组三个，分别表示a、b、c三相。S8：开关机构中的合闸按钮；S9：开关机构中的分闸按钮；K10：SF6气体密度继电器；ZHJ：重合闸动作接点；TJ：保护跳闸出口接点；S16：弹簧机构储能接点；
下面本文分别讲述各元件的主要作用：
1QK是开关柜中就地远方切块开关，当1QK打在就地时，从控制回路中很容易看出合闸回路、第一组分闸回路和第二组分闸回路全部与TWJ、1HWJ、2HWJ；与1STJ、2STJ、SHJ；与ZHJ、TJ继电器全部断开，所以远方就不能使断路器分合闸，电路不通了。所以1HWJ、2HWJ、TWJ继电器全部失电，常闭接点闭合，发“第一组控制回路断线和第二组控制回路断线”信号
SHJ和STJ：这是作为遥控操作或就地操作，对断路器进行合闸或跳闸的辅助继电器。这些继电器采用的是电压启动的中间继电器，继电器线圈的额定电压应按断路器控制电源的额定电压来选择。继电器触电遮断容量应能满足断路器跳、合闸线圈电流要求。由于采用了SHJ、STJ可以使控制开关KK小型化；
TWJ和HWJ：这两个继电器的作用一是增加断路器的辅助触点，满足电路中的需要，二是分别监视断路器合闸回路及跳闸回路的完好性。在这两个继电器后边串接了RHWJ和RTWJ电阻，次电阻的目的是为了限流的，原因是这样的，比如开关在分闸位置，跳闸回路因DL辅助接点断开而着成HWJ失电，但是在合闸回路DL的常闭接点闭合TWJ是带电的如果不加这个电阻那么开关不就合闸了吗？同理开关在合闸位置时，HWJ带电通过电阻限流保证HWJ励磁且开关不能分闸；TXJ保护动作出口信号；ZXJ重合闸动作出口信号；TBJ：他是采用电流启动电压保持的继电器，他的电路启动线圈接在断路器的跳闸回路，电压线圈经过本身动合触点与合闸回路并联。在每一次断路器跳闸时，跳闸电流通过TBJ电流线圈使其启动，并保持到跳闸动作完成。同时其动断触点打开切断合闸回路。如果此时存在来自控制回路或重合闸装置的合闸脉冲，则TBJ的电压线圈将通过其动合触点带电自保持，即使断路器已跳开，TBJ电流线圈中已无电流，电压线圈会一直保持在动作状态，直至合闸脉冲消失，这样就有效的防止了断路器跳跃现象的产生。
1JJ：第一组直流监视继电器，2JJ：第二组直流监视继电器。当直流空开跳开直流回路失电时发出：直流消失信号。同时肯定会发处相应的控制回路断线信号。像沙庄后台机理有这样两个信号：“第一组控制回路断线及直流消失”、“第二组控制回路断线及直流消失”。
OP灯（只有南瑞继保有）：此灯只有一个意思是监视跳闸回路完好性的。如果开关在合闸位置时这个灯就要燃亮啦。这个回路是这样的跳闸回路中DL常开触点闭合，“＋”电源?D?DHWJ?D?DRHWJ?D?DOP灯?D?D1QK?D?DDL?D?DK10?D?DY2?D?D“?D”电源。因为有RHWJ电阻限流，达不到Y2分闸的动作值，开关不会跳闸。
5 开关控制回路断线异常处理
控制回路断线信号的原理是利用合闸回路中TWJ和分闸回路中的HWJ的常闭接点串连而成的，平常开关在分闸位置时，合闸回路接通，TWJ励磁，分闸回路不通HWJ失磁；开关在合闸位置时分闸回路接通HWJ励磁，合闸回路不通TWJ失磁。总的讲，第一组控制回路断线开关不能合闸，第二组控制回路断线不影响开关的分合闸。开关在分位，TWJ继电器励磁，动断触点打开，开关在合位，HWJ继电器励磁，动断触点打开，若控制回路正常，无控制回路断线信号出现。下面介绍三种常用的控制回路断线查询方法。分析回路图见图4。
5.1 导通法
导通法又叫电阻法，使用此方法前要做好安全措施，负极直流电源已停用，保险已取下（或空开已拉开）电表挡位尽可能选高档位防止巡查故障点时误跳正常运行的开关造成事故。使用此种操作方法的步骤如下：
（1）取下回路两端的保险，验证回路是否确定无电可以先用万用表（电压档）各在正负极选一点测试，若有电各为+55V，-55V，若无电则都为0V。
（2）将万用表打到合适档位的“电阻档”，将其两个表头的一个（如负极）固定于图1中的合闸线圈（如Y1-A）负极端，固定时一般可固定于其负极端的端子排上，此时另一表头由负极表头逐级移向回路的直流正极端进行测试。把所有的可能导通的回路全测试一遍。
（3）分析：若是所测试出的电阻值很小（或者有某一个正常确定值），说明两个表头间所测试的元件为正常的，否则若值很大说明此元件可能已经损坏。例如：当用万用表的表头一极放在合闸线圈（Y1-A）负极端，一极放在其正极端所测试的合闸线圈电阻值很大（几乎无穷大），则说明合闸线圈已经断线了。
（4）使用上述（3）中方法，可逐个元件排查直到查到故障元件。
（5）注意：使用万用表前要先打到电阻档测试万用表的好坏再使用，使用完毕要打到交流最高档保存好。
5.2 电压降法
电压降法不能停用直流电源，所以适应于查找运行设备的故障点，但是些时务必防止直流回路失电，直流保险确保不要动。具体如何使用此种方法如下：(1)直流回路的保险不要动，否则会造成保护回路失压拒动。选取万用表的电压档（110V左右）
(2)固定万用表两个表头的一个于回路负极端(回路图仍用图一所示合闸回路图)，此时移动万用表的另一个表头右回路正极端逐级向负极端移动。
(3)若两表头间所测试的电压指示正常(110V左右)，则说明表头位于正极端靠近其左端的相邻元件为完好设备，否则若是测试值为0V，则为故障设备。
(4)例如：将万用表打到合适档位的“电压档”，将其两个表头的一个(如负极)固定于图1中的合闸线圈Y1―A负极端(一般可固定于其负极端的端子排上)，另一表头首先固定于所测回路的正极端如TwJa的左端(可固定于其旁边所连端子排)，然后查看所测试的电压值，若是110V左右说明TWJa正常，继续挪动正极表头右移再固定于Rtwj左端继续测试电压值，若是测试到电压值为0V，说明Rtwj损坏，否则继续右移直到查找到具体故障点。
(5)说明实际操作中并不是像步骤(4)中所说的那么简单的移动，运行值班人员可以拿着图纸对照现场实际设备进行接点查找然后进行测试。但是此种方法存在一定的风险，对于实际设备的回路不是非常精通的值班员在实际操作中最好使用下述2.3的第三种“电位法”进行查找故障元件。
5.3 电位法
电位法进行查找的原理实际为运用单点接地原理，具体如何使用此种方法如下：
(1)首先选取万用表的电压直流档。
(2)固定万用表头的一极于接地端可靠接地，移动万用表头的另一极从回路负极端到回路正极端。
(3)若是所测试元件当可移动端的表头位于其负极端时为-55V，而位于其正极端时为+55V，则说明此元件为故障元件，否则测试值则由其表头所靠近的完好极端决定电压指示。但是其测试值的绝对值为+55V。
(4)例如，把万用表的一端固定接地，移动另一表头从合闸线圈(Y1―A)的负极端开始测试，然后在合闸线圈(Y1―A)的正极端测试，若是电压指示值发生反偏，并且其两个测试值的绝对值大小相等，说明合闸线圈(Y1―A)损坏，否则若是测试值不变说明此元件完好，继续往回路正极端移动进行测试。
6 结束语
电力系统的安全运行，很大程度取决于能否把握好运行工作中的安全关，而变电所作为系统的骨架，一旦发生故障，轻者影响对用户的正常供电及设备损坏，重则导致电力系统振荡或瓦解，造成大面积停电，对国民经济建设和人民生命财产安全构成威肋，因此必须坚持“安全第一，预防为主”的方针，切实保证变电所的安全运行，变电所的安全运行最重要的两项工作就是操作和事故处理，前者很大程度取决于规程制度的执行情况，而后者则由于事故的突发性及不可预见性给运行人员带来相当大的考验。正确处理变电设备事故是控制事故扩大和减少危害的基本措施，因此加强值班员的现场异常事故的处理是确保电网安全运行的一个必要措施。
参考文献：
[1]井伟.有关控制回路断线的三种查找方法介绍.徐州电力科技,2006(4):28～29. |
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发表于 2018-7-16 20:45:51