zn28-12断路器控制回路x

zn28-12断路器控制回路x 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 Henan Polytechnic Institute 毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ( 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ) 题 目 ZN28-12断路器控制回路设计 班 级 电力1101 姓 名 张修康 指导教师 申一歌 摘要:本论文主要闸述了ZN28-12断路器控制回路设计，设计的内容包括断路器的基本原理，断路器的内部结构，断路器控制回路设计。在发电厂和变电站中对断路器的跳、合闸控制是通过断路器的控 制回路以及操动机构来实现的。控制回路是连接一次设备和二次设备的桥梁，通过控制回路，可以实现二次设备对一次设备的操控。通过控制回路，实现了低压设备对高压设备的控制。 关键词:ZN28-12断路器、设计、回路、原理 目录 摘要2 引言5 一、绪论6 1.1 ZN28-12断路器的控制回路设计目的及意义6 1.2 ZN28-12断路器的控制回路设计项目发展6 二、断路器介绍7 2.1概述7 2.2断路器的基本要求7 2.3高压断路器的介绍7 2.4高压断路器控制方式 9 三、ZN28-12断路器介绍11 3.1断路器的内部结构 11 3.2 断路器的型号含义11 3.3使用条件11 3.4工作电源12 3.5主要技术参数12 3.6 机械特性参数13 3.7结构和工作原理13 四、ZN28-12断路器控制回路原理19 4.1 断路器控制回路的基本要求19 4.2 断路器控制控制信号传送过程20 4.3 断路器的控制回路22 4.3.1合闸回路22 4.3.2跳闸回路22 4.3.3断路器辅助接点作用23 4.3.4断路器防跳回路23 4.3.5断路器监视回路24 4.3.6开关机构压力监视回路26 4.4 变电站断路器的控制回路26 五、微机保护控制回路与常规保护控制回路的不同35 5.1跳合闸启动回路不同35 5.2红路灯启动回路不同35 5.3微机保护控制回路中均有自持功能35 六、控制回路断线原因分析35 七、操作故障原因分析36 八、开关跳合闸烧毁原因分析37 (1)引线线圈烧毁的原因37 (2)运行人员操作开关时应注意事项37 结论39 参考文献40 致谢41 引言 本文阐述ZN28-12断路器控制回路的基本原理，有基本回路入手逐步增加跳闸回路，断路器防跳回路，断路器位置监视回路，以及断路器的故障原因，微机控制与常规保护控制的不同。ZN28-12断路器是利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质的断路器，他属于真空断路器。ZN28-12具有完善的灭弧装置和高速的传动机构，他能接通和断开各种状况下高压电路中的电流，用以完成主接线运行方式的改变和快速切断故障电路。在发电厂和变电站中，一次设备是指直接用于生产、输送、分配的电气设备，包括发电机，电力变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆、和输电线路等，是构成电力系统的主题。二次设备是用于对电力系统及一次设备的工况进行监测、控制、调节和保护的低压设备，包括测量仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、通信设备等。二次设备之间的相互链接的回路称为二次回路，它是确保电力系统安全生产、经济运行和可靠供电不可缺少的重要组成部分。障原因。 一、绪论 (1)ZN28-12断路器控制回路设计的目的和意义 通过这次课程设计，熟练掌握断路器的动作过程与控制回路的工作过程。理解断路器控制回路在线路发生故障时的对断路器控制的过程。理解主信号回路的作用及工作原理。理解主信号回路与断路器控制回路的关系。断路器是变电所中主要的开关设备，每台高压断路器都附有相应的操作机构，用于驱动断路器的分闸或合闸，并保持在分合状态。断路器在动作以后应产生警示信号，使工作人员发现断路器工作在非正常状态进而及时的排除故障。 (2)ZN28-12断路器控制回路设计项目发展 在发电厂和变电站中对断路器的跳、合闸控制是通过断路器的控制回路以及操动机构来实现的。控制回路是连接一次设备和二次设备的桥梁，通过控制回路，可以实现二次设备对一次设备的操控。通过控制回路，实现了低压设备对高压设备的控制。在电气自动化发展中，它占有很重要的地位 二(断路器介绍 2.1概述 断路器是用来连接电网，控制电网设备与线路的通断，送出或断开 负荷电流，切除故障的重要设备，其控制回路是二次回路的重要组 成部分。由于断路器的种类和型号是多种多样，故控制回路的接线 方式也很多，但其基本原理与要求是相似的。断路器的控制回路按 其操作方式可分为按对象操作和选线操作;按控制地点可分为集中 控制和就地控制;按跳合闸回路监视方式可分为灯光监视和音响监 视;按操作电源种类可分为直流操作与交流操作等等。 2.2断路器的基本要求有以下几点: (1)在合闸状态时应为良好的导体。 (2)在合闸状态时应具有良好的绝缘性。 (3)在开断规定的短路电流时，应有足够的开断能力和尽可能短的开断时间。 (4)在接通规定的短路电流时，短时间内断路器的触头不能产生熔焊等情况。 (5)在制造厂给定的技术条件下，高压断路器要能长期可靠地工作，有一定的机械寿命和电气寿命要求。 2.3.高压断路器的介绍 高压断路器(或称高压开关)是变电所主要的电力控制设备,当系统正常运行时,它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围。 高压断路器是发电厂、变电所及电力系统中最重要的控制和保护设备， 它的作用是: (1)控制作用。根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备，以及部分或全部线路投人或退出运行。 (2)保护作用。当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。 高压断路器的主要结构大体分为:导流部分， 灭弧部分，绝缘部分，操作机构部分。高压开关的主要类型按灭弧介质分为:油断路器， 空气断路器，真空断路器，六氟化硫断路器， 固体产气断路器， 磁吹断路器。 按操作性质可分为:电动机构， 气动机构，液压机构，弹簧储能机构，手动机构。 (1)油断路器。利用变压器油作为灭弧介质， 分多油和少油两种类型。 (2)六氟化硫断路器。采用惰性气体六氟化硫来灭弧，并利用它所具有的很高的绝缘性能来增强触头间的绝缘。 (3)真空断路器。触头密封在高真空的灭弧室内，利用真空的高绝缘性能来灭弧。 (4)空气断路器。利用高速流动的压缩空气来灭弧。 (5)固体产气断路器。利用固体产气物质在电弧高温作用下分解出来的气体来灭弧。 (6)磁吹断路器。断路时， 利用本身流过的大电流产生的电磁力将电弧迅速拉长而吸人磁性灭弧室内冷却熄灭。 2.4高压断路器的控制方式 高压断路器有手动控制方式和电动控制方式;按控制地点还可分为就地控制方式和远方控制方式 为了满足电网发展和电力用户对高质量、高可靠供电的需求， 高压断路器正向着智能化的方向发展。智能高压断路器具有在线监测功能，微处理机控制功能，采用新型的电流及电压传感器。 三(ZN12-28断路器的介绍 3.1 ZN28-12断路器内部结构图 ZN28-12 系列户 内高压 交流真 空断路 器(以下 简称 “断路 器”)是 三相交 流50H z、额定 电压为12kV的户内开关设备元件，断路器符合国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 GB1984-1989《交流高压 断路器》和国际电工委员会标准IEC60056《高压交流断路器》等标准的有关规定。 断路器主要装设在金属封闭式铠装柜中，可供工矿企业、发电厂及变电站等作电气 设施的控制和保护之用，并适用于频繁操作的场所。 3.2. 型号及含义 3.3. 使用条件 3.3.1 正常使用条件 (a) 周围空气温度:-10?,+40?; (b) 海拔高度:不超过1000m; (c) 湿度条件:日相对湿度的平均值不超过95%，月相对湿度平均值不超过90%，日水蒸汽压力的平均值不超过2.2kPa,月水蒸汽压力平均值不超过1.8kPa; (d) 周围空气未明显地受到尘埃、烟、腐蚀性和/或可燃性气体、蒸气或盐雾的污染; (e) 来自开关设备和控制设备外部的振动或地动是可以忽略的; (f) 在二次系统中感应的电磁干扰的幅值不超过1.6kV。 3.3.2 特殊使用条件 根据国家标准GB/T11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》的规定，断路器应在正常使用条件下运行。若用户使用的工作条件与正常使用条件有差异，如:安装地点在海拔超过1000m、周围空气温度超过正常使用条件规定的限值或高湿易产生凝露的地方，应和制造厂进行协商，并取得一致意见。 3.4工作电源 断路器配CD17电磁机构或CT19弹簧机构时，其电源参数及接线图见机构。 3.5 ZN28-12真空断路器主要技术参数见表 3.6真空断路器装配调整后机械特性参数 3.7 结构和工作原理 3.7.1 结构特点 真空断路器，自身带操动机构(用户可根据实际需要选用CT-19弹簧机构或CD-17电磁机构)，操动机构安装在框架内部，与主轴经连杆连接，操动机构保证主轴转角为58??1?，且机械特性技术参数应满足表2的要求。装设中封接式纵磁场真空灭弧室，主轴、分闸弹簧及油缓冲器等部件安装在机架内部，框架的底面设有安装孔，供断路器安装使用。框架后平面装6个绝缘子(上下各3个)，上绝缘子固定动支架，下绝缘子固定静支架，动、静支架的后端兼作出线端子。真空灭弧室装设在动、静支架之间，主轴通过绝缘杆、拐臂与真空灭弧室连接，动、静支架之间还装有二根绝缘杆，将两者连成一个整体，提高了整体强度。 工作原理是: ?合闸过程 当操动机构的合闸线圈通电，合闸铁芯被吸合，通过拐臂及连杆使真空灭弧 室的动导电杆运动，将断路器合闸。 ?分闸过程 当操动机构的分闸线圈通电，分闸铁芯被吸合，使锁口释放，断路在分闸弹 簧的作用下迅速分断。 ?灭弧过程 真空断路器的动静触头上开有螺旋槽，使在电弧的轴向上外加一横向磁场，当驱动电弧(对于大容量的真空断路器为纵向磁场)，使电弧高速旋转，避面触头过热。 3.7.2灭弧原理 断路器配用真空灭弧室，具有极高的真空度。当动、静触头在操动机构作用下带电分闸时，在触头间将产生真空电弧。同时，由于触头的特殊结构，在触头间隙中产生适当的纵磁场，使真空电弧保持扩散型，并维持低的电弧电压。在电流自然过零时，残留的离子、电子和金属蒸汽在微秒数量级的时间内就可复合或凝聚在触头表面和屏蔽罩上，灭弧室断口的介质绝缘强度很快被恢复，从而电弧被熄灭，达到分断的目的。由于本真空断路器采用纵向磁场控制真空电弧，因而具有强而稳定的开断电流的能力。 3.7.3断路器的外形、安装尺寸和操作机构接图 断路器的外形及安装尺寸见图1、图2、图3和图4，面板开孔图见图5、图6，操作机构接线图见图7、图8、图9。断路器的外形、安装尺寸和操作机构接图 断路器的外形及安装尺寸见图1、图2、图3和图4，面板开孔图见图5、图6，操作机构接线图见图7、图8、图9。 3.7.4机构说明 机构整体为夹板组合结构，由相对独立的功能单元—储能单元，驱动与脱扣器单元和电气控制单元组成，结构紧凑，功能可靠。 储能单元为一减速机构，运动平稳，噪音小效率高。两只合闸弹簧对称布置在机构两边外侧，受力均匀，稳定性好。 驱动单元为一匹配真空断路器运动负载性的凸轮连杆机构，输出轴位于机构最上端，结构开放，便于与断路器配接。 所有脱扣器均采用螺管式电磁铁直推脱扣方式，结构简单，动作灵活可靠。 电器控制单元由辅助开关，行程开关，接线端子排等组成。 储能电机额定电压有直流110V、220V，当电机电压为交流电时，增加整流装置。25kA、31.5kA的电机功率为70W，40kA、50kA电机功率为120W。 不同额定开断电流的断路器的分合闸电磁铁是相同的，尤其是分合闸电磁铁的本体是相同的，分合闸电磁铁额定电压有交直流110V、220V。 四(ZN28-12断路器控制回路设计 4.1断路器控制回路的基本要求 断路器的控制是通过电气回路来实现的，为此，必须有相应的二次 设备，在控制室的控制屏上应有能发出跳合闸命令的控制开关(或 按钮)，在断路器上应有执行命令的操作机构，并用电缆将它们连接起来。断路器的控制回路应满足下列要求: (1)能进行手动跳、合闸和由继电保护与自动装置(必要时) 实现自动跳、合闸，并在跳、合闸动作完成后，自动切断跳合闸 脉冲电流(因为跳、合闸线圈是按短时间带电设计的); (2)能指示断路器的分、合闸位置状态，自动跳、合闸时应有 明显信号; (3)能监视电源及下次操作时分闸回路的完整性，对重要元件 及有重合闸功能、备用电源自动投入的元件，还应监视下次操作 时合闸回路的完整性; (4)有防止断路器多次合闸的“跳跃”闭锁装置; (5)当具有单相操作机构的断路器按三相操作时，应有三相 不一致的信号; (6)气动操作机构的断路器，除满足上述要求外，尚应有操作 用压缩空气的气压闭锁;弹簧操作机构应有弹簧是否完成储能的 闭锁;液压操作机构应有操作液压闭锁; (7)控制回路的的接线力求简单可靠，使用电缆最少。 4.2、控制信号传送过程 4.2.1常规变电站控制信号传输过程 某线路高压开关控制信号传递过程 母差、低周减载、备自 保护断路投、主变等 屏操器跳 作插合闸 件 线圈 控制屏 就 地 操 通道 作 通信设备 远动屏 由上图可以看出，断路器的控制操作，有下列几种情况: 1 主控制室远方操作:通过控制屏操作把手将操作命令传递到保护屏操作插件， 再由保护屏操作插件传递到开关机构箱，驱动跳、合闸线圈。 2 就地操作:通过机构箱上的操作按钮进行就地操作。 3 遥控操作:调度端发遥控命令，通过通信设备、远动设备将操作信号传递至变 电站远动屏，远动屏将空接点信号传递到保护屏，实现断路器的操作。 4 开关本身保护设备、重合闸设备动作，发跳、合闸命令至操作插件，引起开关 进行跳、合闸操作。 5 母差、低频减载等其他保护设备及自动装置动作，引起断路器跳闸。 可以看出，前三项为人为操作，后两项为自动操作，因此断路器的操作据此可分为人为操作和自动操作。 根据操作时相对断路器距离的远近，可分为就地操作、远方操作、遥控操作。就地通过开关机构箱本身操作按钮进行的操作为就地操作，有些开关的保护设备 装在开关柜上，相应的操作回路也在就地，这样通过保护设备上操作回路进行的操作也是就地操作，保护设备在主控室，在主控室进行的操作为远方操作，通过调度端进行的操作为遥控操作。 4.2.2综自站控制信号传输过程 某线路高压开关控制信号传递过程 母差、低周减载、备自投、主变保护等 保护断路 屏操器跳 作插合闸 件 线圈 后通测 台信控 机 屏 屏 就 地 操 作 远动通信屏屏 远动通信屏屏 通信设备 通信设备 通道 操作方式与常规变电站相比，仅在远方操作和遥控操作时不同。 在主控室内进行远方操作，一般是通过后台机进行，操作命令传达到测控装置，启动测控装置跳、合闸继电器，跳、合闸信号传递到保护装置操作插件，启动操作插件手跳、手合继电器，手跳、手合继电器触点接通跳、合闸回路，启动断路器跳、合闸。当后台机死机或其它原因不能操作时，可以在测控屏进行操作。 需要指出，有些老站遥控命令是通过后台机进行传输的，如虚线图所示，但由于后台机死机时，将不能进行遥控操作，现在新上站，遥控通道不再经后台机，提高了遥控操作可靠性。 4.3断路器控制回路原理 下图为最简单的断路器控制回路原理图 +- KKHCDL合手动85闸 回1ZJ 路自动 KKTQDL跳手动闸67 回BCJ自动路 HCHQHC合闸线圈回路 +- KK—控制开关 HC—合闸线圈或合闸接触器线圈(电磁机构) TQ—跳闸线圈 DL—断路器辅助接点 1ZJ—保护及自动装置接点 BCJ—保护出口继电器接点 HQ—电磁机构中的断路器合闸线圈 4.3.1合闸回路 断路器合闸回路由以下几部分组成 合闸启动回路 ? 断路器辅助接点(常闭)? 合闸线圈 手动合闸或自动合闸时，合闸启动回路瞬时接通，合闸线圈励磁，启动断路器操动机构，开关合上后，串于合闸回路的断路器常闭接点打开，断开合闸回路。 4.3.2跳闸回路 断路器跳闸回路由以下几部分组成 跳闸启动回路 ? 断路器辅助接点(常开)? 跳闸线圈 手动跳闸或自动跳闸时，跳闸启动回路瞬时接通，跳闸线圈励磁，启动断路器操动机构，开关跳开后，串于跳闸回路的断路器常开接点打开，断开跳闸回路。 4.3.3断路器辅助接点的作用 在操作回路中串入断路器辅助接点的作用:(1)跳闸线圈与合闸线圈厂家是按短时通电设计的，在跳、合闸操作完成后，通过DL触点自动地将操作回路切断，以保证跳、合闸线圈的安全;(2)跳、合闸启动回路的触点(操作把手触点、继电器触点)由于受自身断开容量限制，不能很好地切断操作回路的电流，如果由它们断开操作电流，将会在操作过程中拉弧，致使触点烧毁。断路器辅助接点断开容量大，由断路器辅助接点断开操作电流，可以很好地灭弧，保护控制开关及继电器接点不被烧毁。 4.3.4断路器防跳回路 以上只是最简单的断路器控制回路示意图，在生产过程中，有时由于控制开关原因或自动装置触点原因，在断路器合闸后，上述启动回路触点未断开，合闸命令一直存在，此时，如果继电保护动作，开关跳闸，但由于合闸脉冲一直存在，则会在开关跳闸后重新合闸，如果线路故障为永久性故障，保护将再次将开关跳开，持续存在的合闸脉冲将会使开关再次合闸，如此将会发生多次的“跳—合”现象，此种现象被称为“跳跃”。断路器的多次跳跃，会使断路器毁坏，造成事故扩大。因此，必须对操作回路进行改进，防止“跳跃”发生。防跳继电器就是专门用于防止断路器跳跃的。(有些开关机构本省设计有防跳功能)在操作回路中增加防跳回路后示意图如图所示。 TBJ-V+ KKTBJDLHC 85 1ZJ TBJKKTQDLI67 BCJ 带防跳回路的断路器控制回路 与上图相比，增加了中间继电器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选取，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地起动;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线圈回路中。在合闸回路中还串联接入了一个TBJ的常闭触点。 工作原理如下:当利用控制开关合闸或自动装置合闸以后，若合闸接点未断开，当线路发生故障时，保护出口，BCJ(保护出口继电器)闭合，将跳闸回路接通，使断路器跳闸，同时跳闸电流也流过防跳继电器TBJ的电流启动线圈，使TBJ启动，其常闭触点断开合闸回路，常开触点接通TBJ电压线圈，此时如果合闸脉冲未解除，(控制开关未复归或自动装置触点1ZJ卡住等)则TBJ的电压线圈通过KK的5—8触点或1ZJ的触点实现自保持，长期断开合闸回路，使断路器不能再次合闸。只有合闸脉冲解除，TBJ的电压自保持线圈断电后，才能恢复至正常状态。防跳继电器在保护屏操作插件内。 4.3.5断路器位置监视回路 以下是常规控制回路的红绿灯监视回路原理图 +-LD绿灯 DL电阻 HD红灯DL电阻 断路器灯光监视回路，一般用红灯表示断路器的合闸状态，用绿灯表示断路器的跳闸状态，指示灯是利用与断路器传动轴一起联动的辅助触点DL来进行切换的。当断路器在断开位置时，DL常闭触点接通，绿灯亮，当断路器在合闸位置时，DL的常开触点接通，红灯亮。红、绿灯一方面监视断路器的位置，一方面监视控制回路的完好性，断路器处于分位时，绿灯亮，表示外部合闸回路完好，断路器处于合位时，红灯亮，表示外部跳闸回路完好。 以下是完整的直接用跳、合闸回路启动红绿灯的控制回路图。 TBJ-TBJ + VKK DLHCTBJ 85 1ZJ (+)SM LD 1110 129 1415 HD TQTBJDL 67I 1RTBJ XJ信号BCJ 断路器位置继电器监视回路，断路器位置可以用红、绿灯监视，也可以用位置继电器监视，在合闸回路中用跳闸位置继电器TWJ代替了绿色信号灯LD，在跳闸回路中用合闸位置继电器HWJ代替了红色信号灯HD。正常情况下只有一个继电器通电，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。当控制回路断线时，TWJ和HWJ同时断电，利用两个相串联的常闭触点TWJ和HWJ报“控制回路断线”信号。 分相操作的断路器控制回路，220KV设备开关实行的是分相操作，控制回路中通过手跳、手合继电器实现手动分、合开关。具体就是利用手跳继电器、手合继电器的触点实现分相操作。 下图中用位置继电器代替了上述控制回路中的红绿灯，同时用位置继电器的接点点亮红绿灯。现在的微机保护控制回路中，红绿灯均采用断路器位置继电器接点点亮。 +- TBJTBJ VKKDLHCTBJ851ZJ TWJ 跳闸位置 TWJ (+)SMLD 1110 129 14HWJ 15HD TQTBJDL 67I1RTBJ XJ信号BCJ HWJ 合闸位置 4.3.6开关机构压力监视回路 所谓开关机构箱的压力监视回路，是指开关机构箱的压力异常时，应能发出信号到断路器控制回路，进行报信号，或闭锁控制回路的相应操作功能。 4.4变电站断路器控制回路设计 [6]变电站的控制方式分为有人值班、驻所值班和无人值班三种方式。有人值班的变电站应设主控制室，驻所值班和无人值班的变电站一般设控制小室。一般变电站采用有人值班的控制方式。 (1) 变电站断路器控制方式 [8]对变电站可选择的控制方式有集中控制和分散控制两种。分散控制是在各高压配电装置处设若干分控制室,将继电保护装置和部分控制设备下放到分控制室:此外,还设有主控制室在主控制室和分控制室之间,采用近距离远动装置实现遥控、遥信、遁测,即所内远动形式。分散控制方式具有节省控制电缆减少高压电磁场对二次回路的干扰、降低电流互感器二次负担、减少控制室面积等优点。由于目前国内对主控制室和分控制室之间的信息传输问题还没有适合的信息传输装置可供选择,因此,对变电站推荐采用集中控制方式。在配电装置处设分控制室的方式,今后在一些工程中可选择试点,取得经验后再推广采用。 主变压器、线路并联电抗器、35kV变电站在主控制室内集中控制的设备应为: 及以上线路及相应的母联断路器、分段断路器、旁路断路器等。相应的控制、保护设备也应布置在主控制室内。变电站的无功补偿设备,如同步调相机、电力电容器、电抗器、静止补偿装置等, 一般也应在主控制室内集中控制。如果由于总体布置上的要求,当无功补偿设备离主控制室较远,无功补偿设备本身又是户内式或者部 在这种情况,若采用就地控制在技术上和经济上更加合理并征得分设备布置在户内, 运行单位同意时,也可以采用就地控制。 断路器宜采用弱电或强电一对一控制。弱电一对一控制适用于控制对象多,需要缩小监视面的场合, 并可以与微处理机为控制部件核心的可编程序数字信息处理系统配合使用,运行人员对这种控制方式很满意。目前,南京电力自动化设备厂等仿制出高质量的弱电控制开关,为这种控制方式的推广提供了一定的条件。 对规模较小的变电站,在控制对象不多,监视面不大的情况下,采用强电一对一控制较合适。 因系统比较重要,断路器的数量一般较少,故不推荐采用选线控制。 (2) 变电站断路器控制方式 应在站控制室控制的元件有主变压器、调相机、串联补偿电容器组、母线联络、线路并联电抗器、母线分段、旁路、联络线、35kV及以上线路。 [14]6-l0kV屋内配电装置到用户的线路一般采用就地控制。 变电站内各元件的继电保护装置和电度表,一般装设在控制该元件的地方。 当35kV及以上配电装置离控制室较远时,其母线设备和线路的继电保护及电度表,可装设在屋内配电装置室内或屋外配电装置的继电器室内。 强电控制分为强电一对一直接控制和强电选线控制。后者在实际工程中应用的很少。强电一对一直接控制,这种方式具有控制回路接线简单,操作电源电压单一,运行人员容易掌握,维护方便,可靠性较高等优点,是国内投入运行的各类发电厂、变电站中采用的一种主要的控制方式。强电控制因控制设备的电压比较高,为满足绝缘距离的要求,控制设备、接线端子排等设备体积都比较大,因而在控制屏(台)上单位面积内可布置的控制回路数就较少。 (1) 配以弹簧操动机构的断路器控制电路 弹簧操作机构的断路器控制信号电路如图4.4.1所示。图中,M为储能电动机。 [8]电路的工作原理与电磁操作机构的断路器相比,除有相同之处以外,还有以下特点: ? 当断路器元自动重合闸装置时,在其合闸回路中串有操作机构的辅助常开触点Q1。只有在弹簧拉紧、Q1闭合后,才允许合闸。 ? 当弹簧拉紧后,两对常闭触点Q1断开,合闸回路中的辅助常开触点 Q1闭合电动机M停止转动。此时,进行于动合闸操作,合闸线圈YC带电,使断路器利用弹策存储的能量进行合闸,合闸弹簧在释放能量后,又自动储能,为下次动作做准备。 ? 当断路器装有自动重合闸装置时,由于合闸弹簧正常运行处于储能状态,所以能可靠地完成一次重合闸的动作。如果重合不成功又跳闸,将不能进行第二次重合,但为了保证可靠“防跳”,电路中仍有防跳设施。 ? 当弹簧未拉紧时,操作机构的辅助常闭触点Q1闭合,发“ 弹簧未拉紧”的预告信号。 图4.4.1弹簧操动机构基本电路 (2) 配以电磁式操作机构的断路器控制电路 图4.4.2中,+、-为控制小母线和合闸小母线;M100(+)为闪光小母线;M708为事故音响小母线;-700为信号小母线(负电源;SA为LW2-1a、4、6a、4a、20、20/F8型控制开关,HL1、HL2为绿、红色信号灯;Ful-FU4为熔断器;R为附加电阻器;KCF为防跳继电器;KM为合闸接触器;YC、YT为合、跳闸线圈控制信号电路动作过程如下: 图4.4.2 电磁式断路器操作机构基本电路 ? 断路器的手动控制。手动合闸前,断路器处于跳闸位置,控制开关置于“跳闸后”位置。由正电源(+)经SA的触点11-10绿灯HLl、附加电阻器R1、断路器辅助常闭触点QF、合闸接触器KM至负电源(一),形成通路,绿灯发平光。此时,合闸接触器KM线圈两端虽有一定的电压,但由于绿灯及附加电阻的分压作用,不足以使合闸接触器动作。在此，绿灯不但是断路器的位置信号，同时对合闸回路起了监视作用。如果回路故障，绿灯HL1将熄灭。 在合闸回路完好的情况下，将控制开关SA置于“预备合闸”位置，绿灯HL1经SA的触点接至闪光小母线M100(+)上,HLl闪光。此时可提醒运行人员核对操作对象是否有误。核对无误后，将SA置于“合闸”位置，其触点5-8接通，合闸接触器KM线圈通电启动，其常开触点闭合，接通合闸线圈回路，使合闸线圈YC带电，由操作机构使断路器合闸。SA的触点5-8接通的同时，绿灯熄灭。 合闸完成后，断路器辅助常闭触点QF断开合闸回路，控制开关SA自动复归至 13、红灯HL2、附加电阻器R2、断路“合闸后”位置，由正电源(+)经SA的触点16- 器辅助常开触点QF、跳闸线圈YT至负电源(-)，形成通路，红灯立即发平光。同理，红灯发平光表明跳闸回路完好，而且由于红灯及附加电阻的分压作用，跳闸线圈不足以动作。 (1) 手动跳闸操作时，先将控制开关SA置“预备跳闸”位置，红灯HL2经SA的触点13-14接至闪光小母线M100(+)上，HL2闪光，表明操作对象无误，再将SA置于“跳闸”位置，SA的触点6-7接通，跳闸线圈YT通电，经操作机构使断路器跳闸。跳闸后，断路器辅助常开触点切断跳闸回路，红灯熄灭，控制开关SA自动复归至“跳闸后”位置，绿灯发平光。 ? 断路器的自动控制。当自动装置动作，触点K1闭合后，SA的触点5-4被短接, 合闸接触器KM动作，断路器合闸。此时,控制开关SA仍为"跳闸后"位置。由闪光电源M100(+)经SA的触点14-15、红灯HL2、附加电阻器R2、断路器辅助常开触点QF、跳闸线圈YT至负电源(-), 形成通路, 红灯闪光。所以，当控制开关手柄置于“跳闸后”的水平位置，若红灯闪光，则表明断路器已自动合闸。 当一次回路发生故障, 继电保护动作, 保护出口继电器触点K2闭合后，SA的触点6-7被短接，跳闸线圈YT通电，使断路器跳闸。此时,控制开关为“合闸后”位 置。由M100(+)经SA的触点9-10、绿灯HL1、附加电阻器R1、断路器辅助常闭触点QF、合闸接触器线圈KM至负电源(-), 形成通路,绿灯闪光。与此同时,SA的触点1-3、19-17 闭合,接通事故跳闸音响信号回路，发事故音响信号。所以，当控制开关置于“合闸后”的垂直位置，若绿灯闪光,并伴有事故音响信号，则表明断路器已自动跳闸。 ? 断路器的“防跳”。电气防跳电路前已叙述，现讨论防跳继电器KCF的常开触点经电阻器R4与保护出口继电器触点K2并联的作用。断路器由继电保护动作跳闸时，其触点K2可能较辅助常开触点QF先断开，从而烧毁触点K2。常开触点KCF与之并联,在保护跳闸的同时防跳继电器KCF动作并通过另一对常开触点自保持。这样, 即使保护出口继电器触点K2在辅助常开触点QF断开之前就复归，也不会由触点K2 来切断跳闸回路电流，从而保护了K2触点。R4是一个阻值只有1-40的电阻器，对跳闸回路无多大影响。当继电保护装置出口回路串有信号继电器线圈时，电阻器R4的阻值应大于信号继电器的内阻，以保证信号继电器可靠动作。当继电保护装置出口回路无串接信号继电器时，此电阻可以取消。 (2)断路器自动跳、合闸的信号回路 断路器由自动装置驱动进行跳、合闸时，信号灯是闪光的，与手动跳、合闸时信号灯是平光的有所区别。现以双灯制断路器的跳、合闸信号回路为例，具体分析如下。 图4.4.3是断路器跳、合闸双灯制信号回路接线图，其动作原理简析如下。 (1) 断路器跳闸信号 ? 手动合闸。SA置“跳闸后”位置时，其触点10—11通，绿灯HG经QF动断触点 图4.4.3断路器跳、合闸双灯制信号回路接 线 发平光，表示断路器手动 跳闸。 ? 自动跳闸。SA在“合闸后”位置时，其9—10触点通，此时若发生故障，自动装置动作使断路器自动跳闸，QF2动断触点自动接通，绿灯HG经SA的9,10触点接至闪光小母线M100(十)，则绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。 ? 绿灯闪光解除。值班人员将SA打至“跳闸后”位置，其触点10—11接通，9,10断开，绿灯接至“十”电源小母线，所以绿灯又发平光，闪光解除。 (2) 断路器合闸信号 ? 手动合闸。SA置“合闸后”位置时，其触点13—16接通，红灯HR经动合触点QF1发平光，表示断路器手动合闸。 ? 自动合闸。断路器在“跳闸后”位置时，SA的14—15触点通，此时若自动装置动作使断路器自动合闸，则QF的动合触点QF1自动接通，红灯HR经SA的14—15触点接至闪光小母线M100(，)，则红灯HR闪光，表示断路器自动合闸。 ? 红灯闪光解除。值班人员将SA打至“合闸后”位置，其触点16—13接通，14—15断开，红灯接至“十”电源小母线，所以红灯又发平光，闪光解除。 (3) 事故音响信号起动回路 断路器自动跳、合闸后，不仅指示灯要发出闪光，而且还要求发出事故音响信号(蜂鸣器HA)。事故音响信号是利用不对应原则实现的，全站共用一套音响装置。事故音响信号起动回路如图4.4.4所示。 ? 事故音响信号何时发出,在电 力系统发生的故障中，暂时性故障占 70,以上，所以规定断路器因系统故 图5.6事故音响信号起动回路 障而自动跳闸后，应自动(或手 动)重合闸一次，以判断故障的性 质。如为暂时性故障(风吹树枝、竹杆碰线、鸟害等)故障很快消除，则 重合闸会成功;如为永久性故障(如线路断线、杆塔倒地等)，故障不会自动消除，当重合于故障线路上，则断路器在保护装置的作用下即刻跳开，应发出音响。 ? 手动重合闸的要求。在事故发生后，若需手动重合闸，则控制开关由原“合闸后”先打至水平位，然后打至“预备合闸”、“合闸”、“合闸后”，由于断路器已跳闸，为使控制开关在转到“预备合闸”和“合闸”位置瞬间，不会因断路器触点与控制开关触点接通误发事故音响信号，使值班人员难辨真假，故在接线 中应采用只有在“合闸后”位置才接通的触点，而在图5.6找不到这样的触点，所以采用1,3与19—17两对触点串接的方法来实现只在“合闸后”才接通的要求。 ? 用“不对应原则”启动事故音响回路。图5.5为事故音响信号启动回路，由图可见，要接通M708至,700回路，即SA的1—3与19—17触点需与QF动断触点同时接通。SA的1,3与19—17触点在“合闸后”通，而QF动断触点在跳闸后才闭合，这样利用控制开关SA的位置与断路器(辅助触点)位置不对应接通事故音响信号的原则，就叫不对应原则。灯光信号也存在这样的问题:在合闸操作过程中，由于不对应原则使信号灯闪光。因为，在图5-5中，原SA在“合闸后”位置，9—10触点接通;当断路器自动跳闸后，其动断触点闭合，绿灯HG经SA的 9—10接至M100(十)，所以闪绿光。此时手动SA，置“预备跳闸” 绿灯平光、“预备合闸”,绿灯闪光、“合闸”一绿灯仍闪光、“合闸后”瞬间绿灯仍闪光，直至断路器合闸完成，其辅助触点同时切换完毕，绿灯灭，红灯经QF动合触 的13—16触点发平光，表明合闸操作过程的完成。 点、SA 5.6主变各侧断路器控制和信号回路设计 为了与单相重合闸或综合重合闸配合，电压等级220kV及以上的线路断路器，A、B、C三相每相均设置一套操动机构。110kV和10kV系统断路器通常采用三相重合闸，不用快速重合闸和单相重合闸，采用三相联动。液压操动机构合闸电流下、机构简单、工作较可靠，110kV和220kV侧的断路器采用此结构。10kV断路器采用电磁操作机构。 五、微机保护控制回路与常规保护控制回路的不同 5.1 跳合闸启动回路不同 与常规控制回路相比，微机保护控制回路在进行手跳、手合时，要启动手跳、手合继电器，手跳、手合继电器通过自保持回路启动跳、合闸回路。而常规保护控制回路只在分相操作回路中有手跳、手合继电器及其自保持回路。常规三相操作回路中，手跳、手合直接由控制开关触点启动断路器线圈。 5.2红绿灯启动回路不同 红绿灯启动回路不同，常规保护红绿灯直接由断路器辅助触点启动，微机保护控制回路中，红绿灯分别由合闸位置继电器和跳闸位置继电器启动。 5.3微机保护控制回路中均有自保持功能 跳、合闸保持回路，微机保护中，不论自动操作(保护跳闸，重合闸动作)，或人为操作，均有自保持回路，而常规三相操作回路中，只有自动操作经过自保持回路，人为操作不经自保持回路。 六、控制回路断线原因分析 首先要明白控制回路断线信号是怎样报出来的，控制回路断线信号是由跳位继电器与合位继电器常闭触点串联构成的,不论什么原因引起跳位继电器与合位继电器同时失磁，控制回路断线信号都将报出。 TWJ HWJ 引起控制回路断线信号的原因有: 1、控制保险熔断，TWJ、HWJ触点同时失磁，控制回路断线信号报出。 2、跳合闸线圈损坏，回路不通。 3、断路器辅助接点没有闭合好，同样引起外回路不通。 4、由开关机构箱引至控制回路的各种闭锁信号，引起控制回路断线。 七、操作故障原因分析 控制回路断线信号并不能监视整个控制回路的完好性，在目前的情况下，基于厂家的设计，控制回路断线信号仅仅是监视保护屏外二次回路及开关机构箱内部回路的完好性。没有控制回路断线信号报出，并不能说明整个回路没有问题。 保护屏 开关 测控屏(控制 屏) 控制回路断线信号监视范围 图中表示的范围是控制回路断线信号监视的范围。在没有异常信号的情况下，我们从控制屏合闸，控制信号要经过以上图示途径，有时开关合不上，就说明回路有问题，或者开关有问题，可以根据经验逐级排查，运行人员在控制屏(测控屏，后台机等)进行开关操作时，会启动保护屏内手合继电器(SHJ)、手跳继电器(STJ),继电器动作时会有很利索的“嚓嚓”的动作声音，如果在操作开关时，平常能在保护屏听到继电器动作的声音，这次操作时，不能听到继电器动作的声音，则说明保护屏内操作继电器没有启动，具体什么原因，可能是控制开关有问题;进行后台机操作时，也可能是测控屏内控制跳、合闸的继电器没有启动;或者二次回路接线有松动;也有可能是保护屏内操作继电器故障。不管什么原因，只要保护屏内操作继电器不启动，运行在检查控制保险正常，没有异常闭锁信号，排除自身操作问题的情况下，可以通知保护人员到现场进行处理。当然，经验丰富的运行人员可以看图纸，用万用表量电位，具体判断出是哪一级出了问题。 在以上操作过程中，如果操作箱内继电器能够启动，开关仍然不能合闸，就要到开关本体进行观察，一人在主控室操作，一人听开关合闸线圈的动作声音，如果平时能够听到开关合闸线圈的动作声音，这次听不到，则表明开关合闸线圈没有启动。如果当班运行人员对回路比较熟悉，一人操作，一人可以用万用表判断合闸脉冲是否到达开关端子箱，开关合闸脉冲在合闸时过不来，说明问题仍然在二次设备、二次回路。如果有合闸脉冲，则说明合闸线圈拒动，需要通知检修人员到现场进行处理。如果合闸时，合闸线圈能够进行正常启动，机构不动，运行人员要检查开关是否已储能(弹簧机构);开关大合闸保险(电磁机构)是否完好;操作程序是否正确，有无相护关联的机械闭锁;开关的各种压力指标是否正常，有无闭锁信号，排查没有发现异常问题后，可以通知检修人员检查机构。 以上是进行开关操作时遇到的一些情况，根本点就是要判断保护屏操作箱继电器是否启动，开关跳、合闸线圈是否启动，据此来判断问题该由哪个专业来处理。 八、开关跳合闸线圈烧毁原因分析 在对高压开关的操作过程中，每年都有跳、合闸线圈烧毁的情况发生，其中主要集中在10KV开关，尤其集中在合闸过程中。由于经济技术的原因，10KV开关结构简单，可靠性相对于高电压等级开关来说比较低，开关自身的自我保护措施不完备，这就是10KV开关故障比较多的原因，另外，出于保证设备故障时可靠跳闸的需要，开关跳闸的可靠性比较高，因此，线圈烧毁主要集中在合闸线圈。 8.1 引起线圈烧毁的原因 引起开关合闸线圈烧毁的原因既有间接原因，又有直接原因。 (1)间接原因 先说间接原因，目前的微机保护控制回路全部带有跳、合闸自保持回路，不论是手动操作，还是自动操作。只要合闸命令发出以后，合闸回路就一直处于自保持状态，直到开关合上以后，依靠断路器辅助接点的切换，断开合闸回路合闸电流。如果开关由于种种原因开关没有合上，或者是合上以后断路器辅助接点没有切换到位，则合闸保持回路将一直处于保持状态，这样一直持续下去，将会把合闸线圈烧毁，对于电磁机构，将会同时烧毁合闸接触器线圈与大合闸线圈，有时甚至会烧毁保护装置操作插件。 (2)直接原因 1、断路器辅助接点切换不到位 开关合上以后，断路器辅助接点切换不到位，没有及时断开合闸回路，致使合闸保持回路一直处于保持状态，引起严重后果。 2、开关在没有合闸能量情况下合闸 a) 对于弹簧机构，开关在未储能情况下合闸，特别是无人值守站的遥控操作，如果未储能信号不能及时传到远方，将会使操作人员误操作，造成合闸线圈烧毁，甚至于烧毁保护装置操作插件。 b) 对于电磁机构，合闸能量为通过大合闸保险的100A电流，大合闸保险是否完好，现有传统的二次回路设计上没有监视回路,如果在合闸过程中，大合闸保险熔断，或是运行人员误操作，漏投大合闸保险，将会烧毁合闸接触器线圈，严重的同样烧毁保护装置操作插件。 在大合闸保险正常的情况下，如若合闸接触器线圈故障，动作力度不够，同样烧毁接触器线圈或者保护装置操作插件。 3、开关操动机构内部问题 在外部回路正常的情况下，如果操动机构内部出现了问题，比如机构卡死，同样引起开关拒合，造成上述后果。 8.2 运行人员在操作开关时应注意事项 通过以上分析，我们明白了引起开关线圈烧毁的原因，作为运行人员，在操作过程首先要避免人为因素引起的线圈烧毁。在我们的变电站，有些站的10开关信号不是很完善，对于弹簧机构，开关未储能信号可能在主控制室看不到;另外，有些开关在未储能情况下，没有闭锁操作回路，我们在主控室看到红绿灯正常，没有异常信号，并不能说明没有问题。 正确的做法是，即便是信号完善，回路完善，也要在操作前到开关本体进行检查，检查开关储能指示是否正常，检查储能电源是否正常。 对于电磁机构，就是要检查大合闸保险是否正常投入。 在排除人为操作因素的情况下，如果在操作过程中遇到了开关拒合的情况，运行人员应该果断处理，及时断开操作保险，使合闸保持回路解除，终止设备损坏的继续发生。通知相关专业人员进行及时处理。因为合闸线圈只允许短时通电，如果在操作故障发生时，没有采取果断措施断开保险，而是停下来汇报调度，汇报部门领导，恐怕设备早已烧毁。这样将会严重延误送电时间。 结论 通过这次毕业设计，我加深了对断路器的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，像主接线的选择，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，一个月的时间就这样匆匆的过去了.这次设计使我对断路器控制回路有了新的认识，对配电所主接线的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，对老师的关心，指导大家有感于心，事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图， 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 编辑，各种信息的分析，对WORD文档的使用等多方面的能力。 控制回路是二次回路中特别重要的回路，也是最复杂的二次回路，在日常工作中我们碰到最多的问题出在控制回路中，学好控制回路，将会帮助我们解决很多生产中的实际问题。同时，能够帮助我们举一反三，逐步精通二次回路，从而提高自身工作技能，增加工作的主动性。 1、设计参数 ZN28-12断路器性参数:额定电压12kv，额定电流630A，额定短路开断电流20KA，其余参数国标。 2、参考文献 《1》于长顺 发电厂电气设备 中国电力出版社 《2》陈立新 电力系统分析 中国电力出版社 《3》伍家结 高电压技术 中国电力出版社 《4》郭 琳 发电厂部分课程设计 中国电力出版社 《5》沈诗佳 电力系统继电护及二次回路 中国电力出版社 《6》张晓春 变电站综合自动化 中国高等教育出版社 致 谢 本设计的工作能够得以顺利的完成,同时谢谢同学们对我的帮助、鼓励和配合.我做的是ZN28-12断路器控制回路设计.通过此次毕业设计，我加深了对企业工厂供配电知识的了解及系统的设计步骤.我和同组同学一起进行课题讨论,分析、查找资料，悉心请教,耐心进行设计，共同整理设计直至最后完成。作为大学阶段一次非常重要的学习经历我感觉自己受益匪浅，使自己的学习能力在不断提高，同学们的互相帮助下,我经过一个多月的努力,顺利的把毕业设计完成了. 最后,我再次感谢同学们!由衷的说声:“谢谢”. 指导 教师 评语 及成 绩评论文成绩: 指导教师(签字): 定 年 月 日 答辩 小组 评语 及成答辩成绩: 毕业设计成绩: 绩评答辩小组负责人(签字): 定 年 月 日 答辩委员会审定意见: 答辩委员会主任(签字): 年 月 日 答 辩 小 组 成 员 姓名 职称 工作单位 备注