电力系统继电保护与二次回路课件 第10章 断路器的控制和信号回路

第10章断路器的控制和信号回路

断路器概述断路器的控制回路灯光监视的断路器控制回路音响监视的断路器控制回路10.1断路器概述发电厂和变电站中，控制一次回路接通和断开的主要设备有断路器、隔离开关、和负荷开关等，分别加以介绍：1）隔离开关俗称隔离刀闸。它的主要作用是隔离和切换电路，并形成可见空气间隙，以确保检修工作安全进行。另外，用隔离开关还可以按需要改变主接线的接线方式。隔离开关没有灭弧装置，不能断开负荷电流。2）负荷开关是断开和接通正常运行时的负荷电流，但不能切断短路电流，一般与高压熔断器配合用于10kV及以下电压等级且不常操作的变压器或出线上。3）断路器是电力系统中重要的开关电器，正常运行时可以接通和切断电气设备的负荷电流，系统故障情况下能可靠切断短路电流。断路器一般由动触点、静触点、灭弧装置、操作机构及绝缘支座等组成。为实现断路器的自动控制，在操作机构中还有与断路器的传动轴联动的辅助触点。10.1断路器概述10.1.1断路器的操作机构断路器的操作机构是断路器本身附带的合、跳闸传动装置，在操作机构中均设有合闸机构、维持机构和跳闸机构。根据动力来源不同，操作机构可分为电磁操作机构、弹簧操作机构、液压操作机构、气动操作机构、电动操作机构等。其中弹簧操作机构、液压操作机构和气动操作机构应用较广。根据断路器传动机构和机械荷载的不同，可配用不同形式的操作机构。1）电磁操作机构是靠电磁力进行合闸的机构。这种机构结构简单，加工方便，运行可靠，是我国早期断路器应用较普遍的一种操作机构。由于是利用电磁力直接合闸，合闸电流很大，可达几十安至数百安，所以合闸回路不能直接利用控制开关触点接通，必须采用合闸接触器。电磁操作机构应用于10-35kV断路器中，目前逐步被弹簧操作机构替代。2）弹簧操作机构是靠预先储存在弹簧内的位能来进行合闸的机构。这种机构不需要配备附加设备，弹簧储能时耗用功率小，因而合闸电流小，合闸回路可直接用控制开关触点接通；但其结构复杂，加工工艺及材料性能要求高，调试困难。目前弹簧操作机构供各型SF6断路器和真空断路器使用。10.1断路器概述10.1.1断路器的操作机构断路器的操作机构是断路器本身附带的合、跳闸传动装置，在操作机构中均设有合闸机构、维持机构和跳闸机构。根据动力来源不同，操作机构可分为电磁操作机构、弹簧操作机构、液压操作机构、气动操作机构、电动操作机构等。其中弹簧操作机构、液压操作机构和气动操作机构应用较广。根据断路器传动机构和机械荷载的不同，可配用不同形式的操作机构。3）液压操作机构是靠压缩气体作为能源，以液压油作为传递媒介来进行合闸的机构。这种机构所用的高压油预先储存在储油箱内，用功率较小的电动机带动油泵运转，将油压入储压筒内，使预压缩的氮气进一步压缩，故不仅合闸电流小，合闸回路可直接用控制开关触点接通，而且压力高、传动快、动作准确、出力均匀。我国目前110kV及以上的少油断路器及SF6断路器广泛采用液压操作机构。4）气动操作机构是以压缩空气储能和传递能量的机构。这种机构功率大，速度快，但结构复杂，需配备空气压缩设备，所以只应用于空气断路器。气动操作机构的合闸电流也较小，合闸回路中也可直接用控制开关触点接通。我国目前这种操作机构使用于500kV的SF6断路器。10.1断路器概述10.1.2断路器的辅助触点图10-1断路器的主触点与辅助触点如图10-1所示，QF1和QF2分别是断路器QF带机械联动的两种辅助触点，QF1是其辅助常开触点，它的状态始终与断路器主触点状态一致，QF2是其辅助常闭触点，它的状态始终与断路器主触点状态相反。10.1断路器概述10.1.3断路器的控制开关图10-2LW2-Z型控制开关结构图断路器控制开关又称控制把手，是电气运行人员对断路器进行手动分、合闸的控制装置，其文字符号为SA。控制开关种类很多，常用的是LW2系列封闭式控制开关。如图10-2所示，其正面是一个操作手柄和面板，装于屏前，通过旋转手柄可以控制断路器合闸或分闸。与手柄固定连接的转轴上有多个触点盒，用螺杆相连装于屏后，每个触点盒四周均匀固定4个定触点和1个动触点，定触点外连4个接线端子，动触点根据盒内簧片的形状与安装位置的不同，采用不同的特征代号来表示。10.1断路器概述10.1.3断路器的控制开关断路器控制回路中使用较多的是LW2-Z-1a、4、6a、40、20、20/F8型控制开关，共有6个触点盒，其中1a、4、6a、40、20为各触点盒特征代号；F8中F表示控制开关为方形面板，8为1-9种手柄中的一种。表10-1列出了该控制开关SA手柄在不同的位置各触点的通断情况，标“”表示触点接通，标“—”表示触点断开。断路器控制开关的手柄操作位置有6个：预备合闸PC、合闸C、合闸后CD、预备跳闸PT、跳闸T、跳闸后TD。控制开关SA手柄有两个固定位置，一般都处在跳闸后或合闸后位置。若要使断路器手动合闸，先将控制开关的手柄顺时针旋转900到预备合闸位置，再将手柄顺时针旋转450到合闸位置，此时即发出合闸脉冲，将断路器合上，断路器合上后，放开控制开关手柄，手柄在弹簧的作用下自动逆时针旋转450到合闸后位置，至此合闸过程完成。如果要将合上的断路器手动断开，先将SA的手柄逆时针旋转900到预备跳闸位置，再将SA手柄逆时针旋转450到跳闸位置，此时即会发出跳闸脉冲，将断路器断开，手松开后，手柄在弹簧的作用下自动顺时针旋转450到跳闸后位置，至此跳闸过程完毕。10.1断路器概述10.1.3断路器的控制开关表10-1LW2-Z-1a、4、6a、40、20、20/F8型控制开关的触点图表10.1断路器概述10.1.3断路器的控制开关为了便于阅读展开图，常将控制开关触点的通断情况用实用的工程图形符号表示，如图10-3所示，图中6条垂直虚线表示控制开关SA手柄的6个不同操作位置：PC-预备合闸、C-合闸、CD-合闸后、PT-预备跳闸、T-跳闸、TD-跳闸后。水平线表示接线端子引线，数字表示触点号。水平线下方位于垂直虚线上的黑点表示该对触点在此操作位置是接通的，否则是断开的。例如，触点1-3左侧PC垂直虚线上对应的黑点表示SA手柄打在PC位置，触点1-3是接通的。控制开关应根据回路需要的触点数、回路的额定电压、额定电流和分断容量，操作回路及操作的频繁程度进行选择。图10-3LW2-Z型控制开关触点通断图10.1断路器概述10.1.4断路器的控制方式对断路器的控制方式可分为一对一控制和一对N的选线控制。一对一控制是利用一个控制开关控制一台断路器，一般适用于重要且操作机会少的设备，如发电机、调相机、变压器等。一对N的选线控制是利用一个控制开关通过选线控制多台断路器，一般适用于馈线较多、接线和要求基本相同的高压厂用馈线。按其操作电源的不同，断路器控制又可分为强电控制和弱电控制。强电控制电压一般为110V和220V，弱电控制电压在48V及以下。对于强电控制，按其控制距离远近，可分为远方控制和就地控制。远方控制是在离断路器几十米至几百米的主控制室的主控制屏上，装设能发出跳、合闸命令的控制开关或按钮，对断路器进行操作，一般适用于变电站内较重要的设备，如主变压器、35kV及以上线路等；就地控制是控制设备安装在断路器附近，运行人员、检修人员就地进行手动操作。这种控制方式一般适用于不太重要的设备，如6-10kV的馈线、厂用电动机等。10.1断路器概述10.1.5对断路器控制回路的基本要求断路器的控制回路应满足下列要求：1）断路器操作机构的合闸线圈和跳闸线圈都是按短时通电设计的，在手动跳、合闸操作完成后，应立即自动解除命令脉冲，断开跳、合闸回路，避免线圈长时间带电而烧毁。具体实现方法如：在断路器的跳闸回路中应串联断路器的辅助常开触点，当断路器断开后，辅助常开触点也断开，切断跳闸线圈电流；在断路器合闸回路中串联断路器的辅助常闭触点，当断路器合闸后，辅助常闭触点断开，切断合闸线圈电流。2）断路器应具有防止多次合、跳闸的闭锁措施。发生“跳跃”对断路器是十分危险的，容易引起机构损伤，甚至引起断路器的爆炸，必须采取闭锁措施。加装防跳继电器会使断路器出现跳跃时，将断路器闭锁至跳闸位置。3）断路器可以用控制开关进行手动跳闸与合闸，也可以由继电保护装置和自动装置进行自动跳闸与合闸。4）断路器控制回路应有短路保护和过负荷保护，同时应具有监视控制回路及操作电源是否完好的措施，无论何种原因，当断路器控制电源消失时，应发出声、光信号，提醒运行人员及时处理。对于无人值班变电站，断路器控制电源的消失应发出遥信信号。5）断路器的跳、合闸回路应有灯光监视或音响监视。6）对于采用气压、液压和弹簧操作机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视回路和闭锁回路。7）对于分相操动的断路器，应用监视三相位置是否一致的措施。8）接线应简单可靠，使用电缆芯数应尽量少。10.2断路器的控制回路断路器的控制回路一般由跳合闸回路、防跳跃回路、位置信号回路、事故跳闸音响信号回路等构成。本节介绍断路器的基本跳合闸控制回路和加装防跳继电器的断路器控制回路，10.3节介绍灯光监视的断路器控制回路，10.4节介绍音响监视的断路器控制回路。10.2断路器的控制回路10.2.1断路器的基本跳、合闸控制回路1.控制回路的构成图10-4所示是简化的断路器基本跳、合闸控制回路。图中WC是控制电源小母线；WOM是合闸电源小母线，单独设置合闸电源是因为合闸电流很大，控制电源无法满足其需求；KM是合闸接触器；YT是断路器跳闸线圈；YC是断路器合闸线圈；FU1-FU4是熔断器；K1是自动合闸出口继电器的常开触点，K2是继电保护出口继电器的常开触点；SA是断路器的控制开关。图10-4断路器基本跳、合闸控制电路10.2断路器的控制回路10.2.1断路器的基本跳、合闸控制回路2.控制回路的工作原理手动合闸操作时，将控制开关SA置于合闸位置C，其触点5-8接通，经断路器辅助常闭触点QF2接通合闸接触器线圈KM，其动合触点闭合，接通合闸线圈YC，断路器合闸。合闸完成后，断路器辅助常闭触点QF2断开，切断合闸回路，以满足对断路器操动机构中合闸跳闸线圈短时通电设计的要求。手动跳闸时，将控制开关旋转至跳闸位置T,触点6-7闭合，经断路器辅助常开触点QF1接通跳闸线圈YT，断路器跳闸。跳闸后，断路器辅助常开触点QF1断开，切除跳闸回路，以满足对断路器操动机构中合闸跳闸线圈短时通电设计的要求。自动合闸是为了提高电力系统供电可靠性而设置的功能。线路故障而使断路器跳闸，自动重合闸装置发出合闸命令使出口继电器K1的常开触点闭合，此时断路器的辅助常闭触点QF2闭合，KM线圈带电，其触点闭合使合闸线圈YC带电将断路器合上。若一次系统发生故障，则继电保护装置使继电保护出口继电器K2的常开触点闭合，因断路器辅助常开触点QF1闭合，故跳闸线圈YT通电而将断路器断开。断路器辅助触点 QF除具有自动解除合、跳闸命令脉冲的作用外，还可切断电路中的电弧。由于合闸接触器和跳闸线圈都是电感性负载，若由控制开关SA的触点切断合、跳闸操作电源，则容易产生电弧，烧毁其触点。所以，在电路中串入断路器辅助常闭触点QF2和辅助常开触点QF1，由它们切断电弧，以免烧坏SA的触点。10.2断路器的控制回路10.2.1断路器的基本跳、合闸控制回路3.控制回路的设备选择熔断器的选择：熔断器应按二次回路最大负载电流选择，并应满足选择性的要求。1)控制回路的熔断器，如图10-4中FU1和FU2，通常根据所采用的断路器及操动机构、控制回路直流电源的电压等级来选择，当控制电压为220V时，可参照表10-2进行选择。目前常常选用RM10型和RL1型熔断器，其中RL1型熔断器具有熔断显示信号以及更换操作安全方便等特点，因此得到较多的选用。表10-2220V控制信号回路熔断器选择序号回路名称操动机构型式额定电流（A）熔断器型式备注1控制回路CT6-X5RL1-15/6RM10-15/6三相操作2控制回路CT6-X3*5RL1-15/15RM10-15/15分相操作3控制回路CY2RL1-15/6RM10-15/6

4控制回路电磁式5RL1-15/6RM10-15/6

5信号回路

RL1-15/6RM10-15/6

10.2断路器的控制回路10.2.1断路器的基本跳、合闸控制回路2)合闸回路熔断器的选择断路器合闸回路熔断器的作用主要是防止合闸线圈因长时间带电而被烧毁，如图10-40.3倍，其熔断时间t应大于断路器固有合闸时间tQF,即中FU3和FU4。因此，熔断器的额定电流不能选择过大，起不到保护作用，一般选为额定合闸电流的0.25（10-1）根据上述原则，220V合闸回路熔断器，可按照表10-3进行选择。表10-3220V合闸回路熔断器选择序号操动机构型式额定功率（kW）额定电流熔断器型式备注1CT6-X1.16.5RL1-15/15分相装设弹簧型2CT6-X3*1.119.5RL1-60/50三相公用3CT2-X0.63.77RL1-15/10

4CT70.3695RL1-15/6制造厂提供电流值5CY30.63.77RL1-15/10

液压型6CY3-III1.16.5RL1-15/15

7CY4、CY5、CY121.58.73RL1-60/20

8CD10-I

98RL1-60/25

电磁型9CD5-X

235RL1-75/60

10CD5-XG

84RL1-60/25分相操作11CD2-40

97.5RL1-60/25

10.2断路器的控制回路10.2.1断路器的基本跳、合闸控制回路合闸接触器的选择：对于电磁操动机构的断路器，由于合闸电流较大，不能直接由断路器控制开关或继电器的触点接通断路器的合闸线圈回路，因此，在合闸回路中设有中间转换设备——合闸接触器。目前主要采用CZ0-40C型和CZ0-100C型等直流接触器。各种操动机构所配用的合闸接触器见表10-4。当控制回路需要接触器带有辅助触点时，则选用CZ0-40CA型或CZ0-100CA型直流接触器。表10-4操动机构配用的合闸接触器CZ0-40C

CZ0-100C操动机构型式断路器型式制造厂

操动机构型式断路器型式制造厂CD11-XGDW8-35DW8-35W西安高压开关厂

CD5-XGSW3-110G三相联动西安高压开关厂CD5-X(二)SW2-110II单相操作沈阳高压开关厂

CD3-X(二)SW2-110II三相联动沈阳高压开关厂CD2-40(X)SN1-10GSN2-10GDN4-10G

CD8-370SN4-10GSN4-20GCD3-346SN3-10

CD10-IISN10-35SN10-10II北京开关厂CD10ISN10-10I北京开关厂

CD10IIISN10-10III

CD3-XGSW2-35ISW2-35II10.2断路器的控制回路10.2.2加装防跳继电器的断路器控制回路如图10-4所示，若对断路器进行手动合闸时，其控制开关SA触点5-8被卡死或自动装置的出口继电器K1触点粘连，而此时系统又发生永久性故障，继电保护装置肯定动作，使继电保护出口继电器K2触点闭合，跳闸线圈带电使断路器QF断开，则会出现多次跳合闸现象。断路器的这种合-跳-合的现象称为跳跃现象。如果断路器发生跳跃，势必造成断路器灭弧性能下降，严重时会引起断路器爆炸事故，危及人身和设备的安全。因此，因采取措施防止跳跃现象的发生，称为防跳。防跳的措施有电气防跳和机械防跳。机械防跳即操作机构本身有防跳性能，如6-10kV断路器的电磁型操作机构CD2就具有机械防跳措施。电气防跳是指不论断路器操作机构本身是否带有机械闭锁，均在断路器控制回路中加设电气防跳电路。图10-4断路器基本跳、合闸控制电路10.2断路器的控制回路10.2.2加装防跳继电器的断路器控制回路常见的电气防跳的方法有加装防跳继电器和利用跳闸线圈的辅助触点防跳两种类型。图10-5所示为加装防跳继电器的断路器控制回路图，图中防跳继电器KCF有两个线圈：一个是电流启动线圈KCF1，串联于跳闸线圈YT回路中；另一个为电压自保持线圈KCF2，经自身的常开触点并联于KM回路旁。在合闸回路中串接了一个KCF的常闭触点。图10-5加装防跳继电器的断路器控制回路假设手动合闸，将控制开关SA手柄打在合闸C位置并保持在该位置(SA5-8一直接通)，则KM线圈通电，若此时断路器合在永久性故障线路上，则继电保护会启动其出口继电器触点K2，K2闭合而使YT线圈带电将断路器断开，以切断短路电流，YT线圈带电的同时防跳继电器电流线圈KCF1也带电，其常开触点闭合，使KCF2线圈带电自保持，同时常闭触点断开使KM线圈失电而无法再将断路器合上，只有在合闸脉冲解除（即SA触点5-8被卡死这种现象消除或自动装置的出口继电器K1触点粘连这种现象消除），防跳继电器KCF2电压线圈失电后，整个电路才恢复正常，起到了防跳的目的。10.2断路器的控制回路10.2.2加装防跳继电器的断路器控制回路防跳继电器的选择包括型式的选择和参数的选择两方面。（1）型式的选择。应采用电流启动电压保持的中间继电器，动作时间应不大于断路器的固有跳闸时间。因此，对于35kV及以下的断路器，通常采用DZB-513、DZB-15B型和DZB-284型等的中间继电器。对于110kV及以上的断路器，由于其固有跳闸时间大都在30-50ms，通常选用DZK-141型快速中间继电器，而且它的220V自保持电压线圈采用110V串接附加电阻的方法，使它不会被击穿烧毁。（2）参数的选择。1）电流启动线圈的额定电流按断路器跳闸线圈额定电流的50%来选择。它的动作电流为跳闸线圈额定电流80%，以便保证当直流母线电压降低到85%时，继电器仍能可靠动作，保证其灵敏系数不小于1.5。2）电压自保持线圈的额定电压按直流母线的额定电压来选择，其保持电压为直流母线额定电压的80%，对于DZK-141型220V中间继电器，电压线圈的额定电压是110V，并串接2的附加电阻。10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路1.电路构成图10-6所示为灯光监视电磁操作机构的断路器控制回路，它由跳合闸回路、防跳回路、位置信号回路等组成。图中，+WC、-WC为控制电源小母线，+WOM、-WOM为合闸电源母线，+WFS为闪光电源小母线，KM为合闸接触器，YC为合闸线圈，YT为跳闸线圈，HG、HR为绿色、红色信号灯，R1和R2为附加电阻，K1是自动重合闸出口继电器触点，K2是继电保护出口继电器触点。图10-6灯光监视电磁操作机构断路器控制回路10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路2.工作原理1）手动合闸。先将控制开关SA手柄顺时针旋转900至预备合闸PC位置，触点SA9-10和SA14-13接通，此时断路器是断开的，其辅助常开触点QF1断开，辅助常闭触点QF2闭合，所以只有触点SA9-10流过电流，其电流路径为+WFSSA9-10HGR1QF2KM-WC，SA5-8QF2KM-WC，使合闸接触器KMSA16-13HRR2KCF1QF1YT-WC，现象为红灯HR发平光，表明两个信息，绿灯HG闪光，表明该回路完好，也是一种过渡过程。再将控制开关SA手柄顺时针旋转450至合闸C位置，触点SA5-8、SA9-12和SA16-13接通。首先触点SA5-8通电，电流路径为+WC线圈得电，其触点闭合后使合闸线圈YC通电，由操动机构使断路器合闸。SA5-8通电的同时，断路器合上后，松开SA手柄，则SA手柄在弹簧作用下自动逆时针旋转450至合闸后CD位置，绿灯熄灭。触点SA9-10和SA16-13接通，由于断路器的辅助常开触点QF1闭合，电流路径为+WC一是断路器处于手动合闸状态，二是跳闸回路完好，由于红灯HR和附加电阻R2的分压作用，跳闸线圈不足以动作。10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路2.工作原理2）手动跳闸。先将控制开关SA手柄逆时针旋转900至预备跳闸PT位置，触点SA11-10和SA14-13接通，SA14-13HRR2KCF1QF1YT-WC，使红灯HR闪光，SA11-10HGR1QF2KM-WC，使绿灯HG发平光。此时断路器是合上的，断路器的辅助常开触点QF1闭合，所以只有SA14-13通电，其电流路径为+WFS核对无误后，再将SA手柄逆时针旋转450至跳闸T位置，触点SA11-10、SA14-15和SA6-7表明该回路完好，也是一种过渡过程。接通。首先触点SA6-7通电，使跳闸线圈YT通电，经操动机构使断路器跳闸，触点SA6-7接断路器断开后，松开SA手柄，则SA手柄在弹簧作用下自动顺时针旋转450至跳闸后TD位置，通的同时，红灯熄灭。触点SA11-10和SA14-15接通，由于断路器的辅助常闭触点QF2闭合，只有SA11-10接通，其电流路径为+WC表明两个信息，一是断路器处于手动断开状态，二是合闸回路完好，由于绿灯HG和附加电阻R1的分压作用，合闸线圈不足以动作。10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路2.工作原理3）自动合闸。若电力系统自动装置动作，使其出口继电器K1触点闭合，则使合闸接触器KM线圈通电，SA14-15HRR2KCF1QF1YT-WC，红灯HR发闪光，表明断路器已自动合闸，由于红灯HR其触点闭合后使合闸线圈YC得电而将断路器合上，连带断路器辅助常开触点QF1也合上，辅助常闭触点QF2断开，此时控制开关SA手柄在跳闸后TD的位置，触点SA11-10和SA14-15接通，但只有SA14-15通电，电流路径为+WFS和附加电阻R2的分压作用，跳闸线圈不足以动作。10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路2.工作原理4）自动跳闸。如果一次系统发生短路故障启动继电保护装置而将保护出口继电器K2的触点闭合，

SA9-10HGR1

QF2KM-WC，绿灯HG发闪光，表明断路器已自动跳闸，由于绿灯HG和附加电阻则使跳闸线圈YT通电而将断路器断开，连带断路器辅助常开触点QF1断开，辅助常闭触点QF2闭合，而此时控制开关SA手柄仍然在断路器合闸后CD位置，触点SA9-10和SA16-13接通，但只有SA9-10通电，其电流路径为+WFSR1的分压作用，合闸线圈不足以动作。10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路2.工作原理5）分、合闸回路完好监视。由图10-6可以看出红灯HR与跳闸线圈YT串联，绿灯HG与合闸接触器KM线圈串联。因此，红灯HR亮，表示跳闸回路完好；绿灯HG亮，表示合闸回路完好。6）熔断器完好监视。只要红灯HR和绿灯HG有一个亮，则表示熔断器FU1和FU2完好。7）保护出口继电器K2。由于断路器的跳闸线圈YT工作电流很大，可达几安，若K2触点先于QF1断开，可能烧坏K2触点，利用防跳闭锁继电器KCF1的一对常开触点串入电阻R4与K2触点并联，即使K2触点先跳开，电流路径改由经R4和KCF1流过，短接了K2，所以K2触点也不会被烧坏。R4是一个阻值只有1-4的电阻器，对跳闸回路无多大影响。10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路3.信号灯及附加电阻的选择灯光监视的断路器控制回路中非常重要的器件是信号灯，信号灯及附加电阻按下列条件进行选择：(1）当灯泡引出线上短路时，通过跳、合闸操作线圈回路的电流应小于其回路最小动作电流及的10%。公式表达为：长期热稳定电流，一般不大于操作线圈额定电流（10-2）（2）当直流母线电压为其额定电压的95%时，加在信号灯上的电压不应低于信号灯的60%-70%，以便保证适当的亮度。额定电压（10-3）附加电阻R可由下式导出，即（10-4）10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路3.信号灯及附加电阻的选择将式（10-4）代入式（10-2）中整理可得附加电阻R为（10-5）信号灯上的电压为：代入式（10-3）可得：（10-6）将式（10-5）代入到式（10-6）中，整理后可得信号灯电阻为：（10-7）信号灯功率的计算式为：（10-8）10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路【例题10-1】试求断路器控制回路中信号灯及附加电阻的参数。该断路器操动机构为电磁，合闸接触器的额定电流为1A，其直流电阻为。操动机构CD2型。已知直流操作额定电压为220V，信号灯的额定电压为110V，跳闸线圈的额定电流为2.5A，其直流电阻为88224【解】为了在跳、合闸回路中选择同样的灯泡及附加电阻，由于合闸接触器动作电流及允许长期流过的电流均较小，故按合闸接触器回路进行选择。由式（10-7）可得信号灯电阻为：由式（10-8）可得信号灯功率：

10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路选用110V、8W标准灯泡时，由式（10-8）可得信号灯电阻为：由式（10-5）可得附加电阻R为：选用标准电阻：

10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.1灯光监视电磁操作机构断路器控制回路校验在跳闸合闸回路中，信号灯泡上的电压值：跳闸回路中：得出：合闸回路中：得出：选择结果如表10-5所示。表10-5控制和信号回路信号灯及其附加电阻控制接线方式直流母线额定电压/V信号灯型式灯电压灯功率附加电阻型号阻值灯光监视接线110XD21108ZG111000220XD21108ZG112500音响监视接线110LW2-YZ把手灯A-5型1158ZG111000220LW2-YZ把手灯A-5型1158ZG11250010.3灯光监视的断路器控制回路10.3.2灯光监视弹簧操作机构断路器控制回路1.弹簧操作机构的特点及要求弹簧操作机构中有分闸和合闸弹簧，两者是独立的，合闸弹簧较粗，分闸弹簧较细。弹簧一般靠储能机构对弹簧进行拉伸储能，储能机构一般只给合闸弹簧储能，而分闸弹簧是靠断路器合闸时通过机构将其拉伸储能。在弹簧操作机构的控制回路中，合闸线圈YC的作用是在合闸时释放合闸弹簧的能量，利用合闸弹簧储存的能量使断路器合闸；跳闸线圈YT的作用是在分闸时释放分闸弹簧的能量，利用分闸弹簧储存的能量使断路器分闸。因此，断路器分、合闸操作的能量取决于弹簧储存的能量，而与电磁力的大小无关，不需要太大的分、合闸电流。10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.2灯光监视弹簧操作机构断路器控制回路弹簧操作机构的优点有：1）分、合闸电流不大，不需要大功率的操作电源。2）既可远方电动储能，电动分、合闸，也可以就地手动储能，手动分、合闸，因此，在操作电源消失或出现操作机构拒绝电动的情况下也可以进行手动分、合闸操作。3）分、合闸动作速度快，不受电源电压波动的影响，且能快速自动重合闸。4）储能电机功率小，可交直流两用。弹簧操作机构的缺点有：1）结构比较复杂，制造工艺复杂，加工精度要求高，制造成本比较高。2）操作冲力大，对构件强度要求高。3）容易发生机械故障而使操作机构拒绝动作。弹簧操作机构除考虑对控制回路的基本要求外，还应满足合闸弹簧的储能要自动完成，合闸弹簧拉紧不到位时不允许合闸，并发出信号。10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.2灯光监视弹簧操作机构断路器控制回路2.电路构成和工作原理灯光监视的弹簧操作机构断路器控制回路如图10-7所示，它由跳合闸回路、防跳回路、位置信号回路等基本控制电路组成，还有合闸弹簧的储能电机M；S2是合闸弹簧拉紧到位后闭合的微动开关，其接于断路器的合闸回路中，与合闸线圈YC串联，保证了只有在合闸弹簧拉紧储能的条件下才允许合闸；S1是合闸弹簧未拉紧到位闭合的微动开关，其中两对触点接于储能电机启动回路中，另一对触点接于预告信号回路中，只要弹簧未拉紧到位S1就闭合，电机就启动将弹簧拉紧储能，储能过程需要10s左右，同时发储能弹簧未储能信号。显然，每次断路器合闸弹簧释能后，弹簧都要重新储能。图10-7灯光监视弹簧操作机构断路器控制回路10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.2灯光监视弹簧操作机构断路器控制回路正常运行时断路器是合上的，储能电机M已经使合闸弹簧储能，分闸弹簧也已经在断路器合闸时拉伸储能。若线路发生短路故障，继电保护使保护出口继电器触点K2闭合，此时断路器的辅助常开触点QF1闭合，那么跳闸线圈YT得电，释放分闸弹簧储存的能量使断路器分闸。断路器分闸后，线路重合闸动作，使自动合闸出口继电器K1触点闭合，此时断路器辅助常闭触点QF2闭合，合闸线圈YC得电，释放合闸弹簧的能量使断路器合闸，同时使分闸弹簧储能。合闸弹簧释放能量后微动开关S1接通，一方面启动储能电机M开始给合闸弹簧储能，另一方面发弹簧未储能信号。如果此时断路器合于永久性故障，保护将再次动作使跳闸线圈YT得电，释放分闸弹簧能量将断路器再次跳开，从而将故障切除。断路器此次跳闸后，不会再进行合闸，一方面因为此时合闸弹簧储能未完成，闭锁合闸回路；另一方面重合闸中的电容器充电未完成，闭锁了重合闸。10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.3灯光监视液压操作机构断路器控制回路在我国，110kV以上少油式断路器广泛采用液压操作机构。当断路器跳、合闸时，利用跳、合闸电磁铁开启高压油门，靠油的压力完成跳、合闸动作。液压操作机构的断路器控制回路如图10-8所示，它由跳合闸回路、防跳回路、位置信号回路、预告信号回路及油泵电动机启动回路组成，图中，+WS、-WS为信号小母线；KM为直流接触器，M为直流电动机，KC1和KC2为中间继电器；S1~S5为液压操作机构所带微动开关的触点，微动开关的闭合和断开，与操作机构中储压器活塞杆的行程调整和液压有关，S6、S7为压力表触点，以上各触点的动作条件见表10-6。图10-8灯光监视液压操作机构的断路器控制回路10.3灯光监视的断路器控制回路10.3.3灯光监视液压操作机构断路器控制回路表10-6微动开关触点及压力动作条件单位：MPa触点符号S1S2S3S4S5S6S7动作条件<17.5闭合<15.8闭合<14.4闭合<13.2断开<12.6闭合<10闭合>20闭合液压操作的控制电路具有液压监视装置，液压监视装置所带微动开关触点S1~S5的工作过程如下：1）断路器可靠工作时，油的正常压力应在15.8~17.5Mpa的允许范围之内。运行中，由于漏油或其他原因造成油压小于15.8Mpa时，微动开关触点S1、S2闭合。S2闭合使直流接触器KM线圈得电，其两对常开触点KM闭合，一对启动油泵电动机M，使油压升高，同时发出电动机启动信号；另一对通过闭合的微动开关触点S1形成KM的自保持回路。当油压上升至15.8Mpa以上时，微动开关触点S2断开，但KM并不返回，一直等到油压上升至17.5Mpa时，微动开关触点S1断开，KM线圈失电，油泵电动机M停止运转，这样就维持了油压在要求的范围之内。2）液压出现异常情况时，能自动发信号。当油压降低到14.4Mpa时，微动开关触点S3闭合，发油压降低信号。当油压降低到13.2Mpa时，微动开关触点S4断开，切断合闸回路。当油压降低到10Mpa以下或上升到20Mpa以上时，压力表触点S6或S7闭合，启动中间继电器KC2，其触点闭合，发出油压异常信号，因为油压过高可能发生事故，油压过低，断路器动作速度太慢，电弧会烧坏触头。3）油压严重下降，不能满足故障状态下断路器跳闸要求时，应能自动跳闸。当油压降低到12.6Mpa时，微动开关触点S5闭合，启动中间继电器KC1，其常开触点闭合，使断路器自动跳闸且不允许再合闸。10.4音响监视的断路器控制回路音响监视就是利用音响信号监视操作电源及跳、合闸启动回路是否完好。与灯光监视相比，音响监视具有使用信号灯少、控制与信号电源分开、节省操作电缆和便于运行监视等优点，在断路器数量很多的大型发电厂中应用广泛。音响监视的断路器控制回路如图10-9所示，它由跳合闸回路、防跳回路、位置信号回路、事故跳闸音响信号回路、电源失电及断线信号回路组成，图中，+WS、-WS为信号小母线，WPS3和WPS4为预告信号小母线，WTS为事故信号小母线，WVS为控制回路断线预告小母线，KCC为合闸位置继电器，KCT为跳闸位置继电器，KS为信号继电器