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电气系统断路器控制回路的功能方法改进分析

  • 投稿Lanc
  • 更新时间2015-10-07
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刘兵兵

(河北亿鑫冶金建设工程有限公司河北邯郸056000)

【摘要】从最简单的控制电路入手,介绍断路器控制回路加防跳跃、闭锁和指示功能的基本原理与方式方法。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 断路器;跳跃、闭锁和指示控制;功能;改进

Electrical system circuit breaker control function improved method analysis

Liu Bing-bing

(Hebei Yixin Metallurgical Construction Engineering Co., Ltd.HandanHebei056000)

【Abstract】From the most simple control circuit to start, introduction control circuit breaker plus anti-jumping, basic principles and ways and means of blocking and indication function.

【Key words】Circuit breakers; jumping, blocking and indication control; function; improving

电力系统中,一次设备是指直接用于生产、输送、分配电能的电器设备,包括了发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆和输电线路等,也是构成电力系统的主体。而对于二次设备来说,它是指用于对电力系统及一次设备的工况进行监测、控制、调节和保护的低压电气设备,其包括测量仪表、通信设备等等。对于二次设备之间的相互连接的回路,我们统称之为二次回路,它也是确保电力系统安全生产、可靠供电和经济运行中不可缺少的重要组成部分。所以,了解断路器控制回路的基本原理,便于进行电路控制系统的维护,也是非常必要的。在此,从最基本的回路入手,逐步加入防跳回路和闭锁回路,并对电路做了必要的改进与完善,使之深入了解电路控制系统的基本原理与使用、维护方法,以及必要的改进升级。但是,在实际应用中的过程中,控制电路的回路要复杂得多,掌握其原理与维护难度要大。

1. 基本控制回路原理

在图1中,SB1为合闸开关;SB2为分闸开关;QF为断路器辅助触点;LC为合闸线圈;LT为分闸线圈。它的动作原理就非常简单,在此不再细述。

2. 带有防跳回路的控制

2.1从图1的电路控制回路中,经仔细分析不难发现,其回路中存在一个明显的问题就是:如果SB1按下,而此时电路中存在故障,继电保护设备会立即动作,使断路器跳闸。这个过程几乎发生在瞬间,而操作人员尚来不及松开SB1,则SB1回路中的QF由于断路器跳闸而复又闭合,这时也会导致LC再次得电,使得断路器再次被合闸。如此反复进行,便发生了“跳跃”现象。

2.2如果合闸成功,但SB1由于某种原因粘连而无法断开时,那么在操作人员按下SB2进行分闸的时候,因SB1的粘连,同样也会导致跳跃现象的发生。

2.3在控制电路中,发生跳跃现象对设备和操作人员的安全都构成了很大的危害,因此,需要增加防跳回路改善其性能。

2.4图2中增加了防跳回路,其基本控制性能就得到了有所改善。在图2中,KCF(I)为电流防跳继电器。当电流达到限定值时动作,此回路中就防止合闸于故障时的跳跃现象;KCF(V)为电压防跳继电器。当电压达到限定值时也动作,此回路中也就防止了分闸于故障时的跳跃。

2.5防跳跃动作过程如下:

(1)合闸。SB1按下→绿灯(GL)失电熄灭,LC得电→断路器合闸→QF改变状态→红灯(RL)亮,KCF(I)得电(由于有RL和R的限流,分闸线圈LT不足以动作)→KCF各辅助触点改变状态→KCF(V)得电。达到这种状态,则合闸动作即完成。SB1尚来不及松开,这个过程就完成(瞬时)。

在这个合闸过程中,如果回路没有故障,则合闸成功。此时松开SB1,则KCF(V)失电,但由于KCF(I)依然得电,则KCF的各个辅助触点保持;若有故障,则保护装置使断路器跳闸。由于KCF(V)的保持作用,SB1回路经KCF辅助触点改道KCF(V)回路,不会再使LC得电,也就避免了断路器的再次合闸,从而有效避免了跳跃的发生。

(2)分闸。SB2按下→RL失电熄灭,LT得电且达到限定电流动作→断路器分闸→QF恢复到图中初始状态→KCF(I)失电→正常状态下,KCF(V)已在合闸成功、松开SB1后失电,故此时KCF(I)、KCF(V)均失电→各KCF辅助触点恢复图中初始状态,GL回路导通,绿灯亮(由于有GL和R的限流,LC合闸线圈不足以动作)。达到这个状态,则分闸动作就完成。SB2尚来不及松开,该过程就完成了(瞬时)。

2.6在分闸过程中,若由于故障(最典型的如SB1粘连),KCF(V)在合闸成功后,由于SB1的粘连而继续得电,各KCF辅助触点将保持。这时,SB1回路将不会使LC再次得电而导致断路器合闸,从而避免了跳跃现象的发生。

3. 带有闭锁回路的控制

在简单的(基本)控制电路中,存在合、分闸跳跃问题,当增加了防跳回路的控制回路后,其性能得到了一定的改善,但是仍然存在一些问题。比如断路器的操动系统存在问题(液压、气压过高或过低,弹簧储能尚未完成等),这时要进行分、合闸操作,就很容易导致分、合闸的动作失败。例如一些断路器的操动机构为弹簧。若弹簧储能未完成,则分、合闸动作就不能完成,或完成得不到位,也容易对设备造成一定的损害。

所以,仍需要增加闭锁回路,以防止此类情况的发生。图3为弹簧操动机构的断路器的实例,现简要分析说明一下增加弹簧储能闭锁回路的二次回路控制原理。在图3中,B1为弹簧储能未完成时闭合状态。若弹簧储能未完成,则B1闭合,线圈K3、KL得电,最终导致辅助触点KL、K10跳开。这时无论是合闸,还是分闸,都无法实现,它起到了所期望的闭锁效果。

4. 功能较为完善的控制

前面简述了断路器二次控制回路设计基本原理,它从最简单的控制电路,到加防跳跃、闭锁功能的完善,尽管做了二三次改进升级,但仍然还存在这样或那样的问题。在此,再做进一步改进,简介加指示灯控制的的回路。在图4中,指示灯RL和GL直接接在分、合闸线圈所在回路中,如果所用的是功率较大的白炽灯,则会在分、合闸线圈上产生较大压降,同时切断分、合闸线圈时可能产生的较大干扰电压,也容易使白炽灯烧坏。

为避免和克服这些缺点,可以用中间继电器接在分、合闸回路,再由继电器接点控制指示灯,这样就避免了烧指示灯等现象的发生。其原理见图4(它的原理很简单,在此不再赘述)。

5. 结语

了解、掌握断路器控制原理,要从基本电路开始,逐步弄清加装某些元器件起到的功能和作用,然后根据不同现场使用环境与特殊要求,再对一些功能进一步改进与完善,以实现安全、可靠和经济运行的目的。熟练掌握现场使用的断路器控制原理,对于日常维护和处理故障也方便、快捷。

[文章编号]1006-7619(2015)08-18-225