电力系统继电保护与二次回路课件 第11章 隔离开关和闭锁回路

第11章

隔离开关和闭锁回路11.1隔离开关的控制回路根据操作机构的动力源不同，隔离开关的控制电路分为气动操作隔离开关控制电路、电动操作隔离开关控制电路和液压操作隔离开关控制电路。为了在运行中工作人员及时了解其所处的位置，还应装设隔离开关位置指示电路。由于没有灭弧装置，隔离开关不能用来分断大电流，所以隔离开关和断路器之间必须有闭锁电路。为了更加清楚的表达隔离开关的控制接线原则，现将隔离开关、断路器和接地开关三者的一次系统接线图画出，如图11-1所示，结合具体原则加以解释。隔离开关控制接线的构成原则：11.1隔离开关的控制回路图11-1出线加装开关控制示意图1）为防止带负荷拉合隔离开关，其控制回路必须和相应的断路器闭锁，以保证断路器在合闸状态下不能操作隔离开关。如图11-1中，断路器QF未断开时，隔开开关QS1和QS2不能断开。2）为防止带接地线合闸，其控制回路必须和相应接地刀闸闭锁，以保证接地刀闸在合闸状态下不能操作隔离开关。如图11-1中，接地刀闸QSE1在合闸时，隔离开关QS1不能闭合。3）操作脉冲必须是短时间的，并且在完成操作后能自动撤除。4）操作用隔离开关应有其所处状态的位置指示信号。隔离开关的操作机构一般有气动、电动和电动液压操作三种形式，相应的控制电路也有三种类型。11.1隔离开关的控制回路11.1.1气动操作隔离开关的控制回路对于GW4-110、GW4-220和GW7-330型的户外式高压隔离开关，其操作机构常用CQ2型气动操作机构。采用直流控制的气动操作隔离开关控制电路如图11-2所示。图中，SB1、SB2为合闸、跳闸按钮，YC、YT为合闸、跳闸线圈，QF为相应断路器辅助常闭触点，QSE为接地开关的辅助常闭触点，QS.1、QS.2、QS.3、QS.4为隔离开关的辅助触点，S1、S2为隔离开关合闸、跳闸终端开关，H为隔离开关的位置指示器。图11-2气动操作隔离开关控制电路11.1隔离开关的控制回路11.1.1气动操作隔离开关的控制回路隔离开关合闸操作时，相应断路器QF在跳闸状态、接地刀闸QSE在断开状态、隔离开关QS在跳闸终端位置，按下合闸按钮SB1，合闸回路由L+经断路器辅助常闭触点QF、接地刀闸辅助常闭触点QSE、SB1、QS.1、跳闸线圈常闭触点YT、跳闸终端开关S2、合闸线圈YC至电源L-接通，合闸线圈YC带电，隔离开关进行合闸，并通过常开触点YC自保持，使隔离开关合闸到位。隔离开关合闸后，跳闸终端开关S2断开，合闸线圈YC失电返回，自动切除合闸脉冲。同时隔离开关辅助常开触点QS.3闭合，启动位置指示器H线圈，使其内标线处于垂直的合闸指示位置。隔离开关跳闸操作时，相应断路器QF在跳闸状态、接地刀闸QSE在断开状态、隔离开关QS在合闸终端位置，按下跳闸按钮SB2，跳闸回路由L+经断路器辅助常闭触点QF、接地刀闸辅助常闭触点QSE、SB2、QS.2、合闸线圈常闭触点YC、合闸终端开关S1、跳闸线圈YT至电源L-接通，跳闸线圈YT带电，隔离开关进行跳闸，并通过常开触点YT自保持，使隔离开关跳闸到位。隔离开关跳闸后，合闸终端开关S1断开，跳闸线圈YT失电返回，自动切除跳闸脉冲。同时隔离开关辅助常闭触点QS.4闭合，启动位置指示器H线圈，使其内部标线处于水平的跳闸指示位置。11.1隔离开关的控制回路11.1.2电动操作隔离开关的控制电路对于GW4-220D/1000型的户外式高压隔离开关，其操作机构常采用CJ5型电动操作机构。电动操作机构利用电动机的正转反转实现隔离开关的合闸跳闸控制。采用交流控制的电动操作隔离开关控制电路如图11-3所示，图中Q1、Q2为合、跳闸接触器，K为热继电器，SB为紧急解除按钮，其它符号含义基本同气动操作控制电路。隔离开关合闸操作时，在断路器QF为跳闸状态、接地刀闸QSE在断开状态、隔离开关QS在跳闸终端位置，按下合闸按钮SB1，启动合闸接触器Q1，其常开触点闭合启动交流电动机M，使其正方向转动，隔离开关进行合闸，并通过合闸接触器辅助常开触点Q1.1自保持，使隔离开关合闸到位。隔离开关合闸后，跳闸终端开关S2断开，使合闸接触器Q1失电返回，电动机M停转，自动切除合闸脉冲。同理，隔离开关跳闸操作时，断路器QF为跳闸状态、接地刀闸QSE在断开状态、隔离开关QS在合闸终端位置，按下跳闸按钮SB2，启动跳闸接触器Q2，其常开触点闭合，启动交流电动机M使其反方向转动，隔离开关进行跳闸，并通过跳闸接触器常开触点Q2.1自保持，使其跳闸到位。隔离开关跳闸后，合闸终端开关S1断开，切除跳闸脉冲。11.1隔离开关的控制回路11.1.2电动操作隔离开关的控制电路在电动机M启动后，若电动机主回路故障，热继电器K动作，其常闭触点断开控制回路，停止操作。此外，利用合、跳闸接触器常闭触点Q1.2、Q2.2相互闭锁跳、合闸回路，以避免操作程序混乱。如果在合闸或跳闸操作过程中，由于某种原因要立即停止操作时，可按下紧急解除按钮SB，切除合闸或跳闸脉冲。图11-3电动操作隔离开关控制电路11.1隔离开关的控制回路11.1.3液压操作隔离开关的控制回路对于GW6-220G、GW7-220和GW7-330型的户外式高压隔离开关，其操作机构可采用CYG-1型电动液压操作机构。电动液压操作机构还是利用电动机的正转反转实现隔离开关的合闸跳闸控制。采用交流控制的电动液压操作隔离开关控制电路如图11-4所示。该电路的合闸、跳闸操作过程与电动操作控制电路类似，这里不再赘述。图11-4电动液压操作隔离开关控制电路11.2隔离开关的位置指示电路11.2.1电动式位置指示器为了便于运行人员了解隔离开关的位置及监视隔离开关的断、合是否良好，一般都需在控制屏上装设隔离开关位置指示电路。不需要经常倒闸操作的隔离开关可以不装设位置指示电路，对需要经常操作的隔离开关或330-500kV重要回路的隔离开关，可以装设电动式位置指示器或信号灯。电动式位置指示器常采用MK-9T型位置指示器。当信号回路采用弱电系统时也可以采用LM1型和GM1型隔离开关指示器。MK-9T型位置指示器主要由两个电磁线圈和一个可转动的条形衔铁组成，如图11-5所示。条形衔铁安放在线圈磁场中，黑色指示标线与条形衔铁固定连接，当线圈磁场方向改变时，条形衔铁将改变自己的位置，黑色指示标线也跟着改变自己的位置。而线圈磁场方向的改变是利用隔离开关辅助触点来实现的。11.2隔离开关的位置指示电路MK-9T型位置指示器的工作原理如下：①当隔离开关QS处于合闸位置时，其辅助常开触点闭合，条形磁铁顺时针旋转，黑色指示标线停留在垂直位置；②当隔离开关QS处于跳闸位置时，其辅助常闭触点闭合，条形磁铁逆时针旋转，黑色指示标线停留在水平位置；③当两线圈均无电流流过时，黑色指示标线在弹簧压力作用下停留在450角位置。图11-5MK-9T型位置指示器（a）外形图（b）内部结构图（c）二次电路11.2隔离开关的位置指示电路11.2.2信号灯位置指示电路它主要由隔离开关分合闸行程开关S1和S2、隔离开关分合闸指示信号灯H1和H2等元件组成，反映隔离开关的工作状态。隔离开关合闸后，合闸终端开关S1常开触点闭合，信号灯H2亮；隔离开关分闸后，跳闸终端开关S2常开触点闭合，信号灯H1亮，电路中QF2是回路中的总开关。图11-6信号灯位置指示电路11.3隔离开关的防误操作闭锁电路配电装置需有五防功能，五防功能包括：（1）防止误分误合断路器；（2）防止带负荷拉合隔离开关；（3）防止带电挂接地线；（4）防止带接地线关合断路器（隔离开关）；（5）防止误入带电间隔；其中第二条就是针对隔离开关提出的要求，为了防止隔离开关的误操作，除了在隔离开关控制电路中串入相应断路器的辅助常闭触点外，还需在隔离开关的控制电路中装设专门的闭锁装置。闭锁装置分为机械闭锁和电气闭锁两种型式。6-10kV配电装置一般采用机械闭锁装置；35kV及以上配电装置通常采用电气闭锁装置。这里只介绍电气闭锁装置及其电路。11.3隔离开关的防误操作闭锁电路11.3.1电气闭锁装置的结构电气闭锁装置通常采用电磁锁实现操作闭锁。如图11-7所示，电磁锁由电锁和电钥匙两部分组成。电锁由锁芯、弹簧和插座组成，装在每个隔离开关的操作机构上。电钥匙由插头、线圈、电磁铁、解除按钮、钥匙环组成，电钥匙是可以取下来的。只有在相应断路器处于跳闸位置时，才能用电钥匙打开电锁，对隔离开关进行合、跳闸操作。图11-7电磁锁结构图11.3隔离开关的防误操作闭锁电路11.3.2电气闭锁装置的工作原理如图11-8所示，电磁锁闭锁原理是：用电锁锁住操作手柄，即锁芯在弹簧压力作用下锁入操作机构上的小孔内，使操作手柄不能转动。当需要断开隔离开关QS时，必须先跳开断路器QF，使其辅助常闭触点QF1闭合，此时电锁的插座加上直流电源，然后将电钥匙的插头插入插座，则线圈中就有电流流过，电磁铁被磁化吸出锁芯，锁被打开了，操作手柄可移动，可以拉操作手柄即拉断隔离开关。隔离开关断开后，取下电钥匙插头，使线圈失电，释放锁芯，锁芯在弹簧压力作用下锁人操作机构下边的小孔内，锁住操作手柄，即操作手柄不可移动，隔离开关不可操作。图11-8电磁锁工作原理通过以上分析可知，只有断路器在断开状态，辅助常闭触点QF1闭合，才能打开电磁锁，操作隔离开关，满足了五防功能中的第二条，防止带负荷拉合隔离开关。11.3隔离开关的防误操作闭锁电路11.3.3电气闭锁回路的种类隔离开关的电气闭锁回路与电气一次接线的方式有关。下面介绍常见的三种闭锁回路。1．单母线隔离开关闭锁电路单母线隔离开关闭锁电路如图11-9所示。图11-9b中，YA1、YA2分别为隔离开关QS1、QS2电磁锁插座，电气闭锁回路由相应断路器QF合闸电源供电。图11-9单母线隔离开关闭锁电路当断路器在分闸位置时，断路器的辅助常闭触点QF闭合，插座YA1、YA2上才有电压，电钥匙插入插座后能开启电磁锁，操作隔离开关QS1、QS2。11.3隔离开关的防误操作闭锁电路11.3.3电气闭锁回路的种类2．双母线隔离开关闭锁电路双母线系统，除了断开和投入馈线操作外，还需要在馈线不停电的情况下进行切换母线操作，即倒闸操作。所以，双母线隔离开关的闭锁回路，应考虑双母线的各种操作，其闭锁接线如图11-10所示。图中，YA1、YA2、YA3、YA4、YA5分别对应隔离开关QS1、QS2、QS3、QS4、QS5电磁锁插座，WD880为隔离开关操作闭锁小母线，允许隔离开关操作的条件为：图11-10双母线隔离开关的闭锁回路11.3隔离开关的防误操作闭锁电路11.3.3电气闭锁回路的种类a.当母联断路器QF在跳闸状态时，其辅助常闭触点QF闭合，插座YA1、YA2上有电压，电钥匙插入插座后，能开启电磁锁，允许操作隔离开关QS1和QS2(支路7、8)。b.在QF1为跳闸状态和隔离开关QS4(QS3)断开时，允许操作隔离开关QS3(QS4)(支路1、3)。c.当双母线并联运行(QF、QS1、QS2均为合闸状态)使隔离开关操作闭锁小母线WD880取得负电源时，如果QS4(QS3)已投入，允许操作隔离开关QS3(QS4)。d.当馈线断路器QF1在跳闸状态时，同理允许操作隔离开关QS5。倒闸操作过程及闭锁原理：假设正常运行时馈线在I母上运行，现需将其从I母切换到Ⅱ母运行时的操作步骤为：1）在母联断路器QF断开时，此时用电钥匙打开隔离开关QS1、QS2的电磁锁YA1、YA2，合上QSI、QS2，再合上母联断路器QF，同时使隔离开关操作闭锁小母线WD880带负电源；2）用电钥匙打开隔离开关QS4的电磁锁YA4，合上QS4。3）用电钥匙打开隔离开关QS3的电磁锁YA3，拉断QS3。4）断开母联断路器QF，用电钥匙依次打开隔离开关QS1、QS2的电磁锁YA1、YA2，拉断QS1、QS2，则馈线切换到母线II运行。11.3隔离开关的防误操作闭锁电路11.3.3电气闭锁回路的种类3．单母线分段带旁路母线隔离开关闭锁电路图11-11单母线分段隔离开关闭锁电路单母线分段带旁路母线隔离开关闭锁电路如图1