110kV变电站二次回路图解

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2007-07-14 | 第三章 断路器的控制--110kV六氟化硫（SF6）断路器

标签： 断路器 六氟化硫

2.110kV六氟化硫（SF6）断路器

SF6断路器是110kV电压等级最常用的开断电器，关于它的控制，本章选用的模型是西高电气公司生产的LW25-126型SF6断路器。LW25-126型SF6断路器广泛应用于110kV电压等级，运行经验丰富，具有一定的代表性。 2.1操作机构

LW25-126型SF6断路器采用弹簧机构，其机构电气回路如图3-1-1、图3-1-2所示。

图

3-1-1 （点击看大图）

图3-1-2

（点击看大图）

图3-1-1所示的是断路器机构的控制回路图，红色部分为合闸回路，绿色部分为跳闸回路，黄色部分为储能电机启动回路。图3-1-2所示为弹簧储能电机的电源回路。主要部件的符号与名称对应关系如表3-1所示。

表3-1 LW25-126型六氟化硫断路器控制回路主要部件 符号 名称 备注 11-52C 合闸操作按钮 手动合闸 11-52T 分闸操作按钮 手动跳闸 43LR “远方/就地”切换开关 52Y “防跳”继电器

8M 空气开关 储能电机电源投入开关 88M 储能电机接触器 动作后接通电机电源 48T 电动机超时继电器 49M 电动机过流继电器

49MX 辅助继电器 反映电机过流、过热故障 33hb 合闸弹簧限位开关

33HBX 辅助继电器 反映合闸弹簧储能状态

52a、52b 断路器辅助接点 52a为常开接点、52b为常闭接点 63GLX SF6低气压闭锁继电器

LW25-126型SF6断路器的操作回路中，有一个“远方/就地”切换开关43LR。“就地”是指在断路器本体机构箱使用合闸按钮11-52C或分闸按钮11-52T操作，“远方”是指一切通过微机操作箱向断路器发出的跳、合闸指令。正常运行情况下，43LR处于“远方”状态，由操作人员在控制室对断路器进行操作；对断路器进行检修时，将43LR置于“就地”状态，在断路器本体进行跳、合闸试验。 2.2合闸回路 2.2.1就地合闸

43LR在“就地”状态时，合闸回路由11-52C、52Y常闭接点、88M常闭接点、49MX常闭接点、33HBX常闭接点、52b常闭接点、52C和63GLX常闭接点组成。

合闸回路处于准备状态（按下11－52C即可成功合闸）时，断路器需要满足以下条件： ①52Y常闭接点闭合

52Y是“防跳”继电器，“防跳”是指在手合断路器于故障线路且发生手合开关接点粘连的情况下，由于“线路保护动作跳闸”与“手合开关接点粘连”同时发生造成的断路器在“合闸”与“跳闸”之间发生“跳跃”的情况。由于微机保护操作箱和断路器都配置了“防跳”回路，参照相关技术文件的要求，一般将断路器本体机构箱中的“防跳”回路拆除，只保留微机操作箱中的“防跳”回路。由于LW25-126型SF6断路器的“防跳”回路与典型“防跳”回路在原理上存在一定差异，所以在此也进行一下讲解。

从图3-1-1中可以看出，如果手合开关在合闸后发生粘连，则52Y通过手合开关的粘连接点、断路器常开接点52a、52Y常闭接点起动，其常开接点通过手合开关的粘连接点和电阻R1实现自保持，其常闭接点断开合闸回路，防止线路保护使断路器跳闸后断路器由于手合开关接点粘连而形成再次合闸。也就是说，在手合断路器于故障线路且发生手合开关接点粘连的情况下，52Y的“防跳”功能是由断路器的合闸操作起动的，即在断路器跳闸之前，其“合闸闭锁回路”已经形成。

目前，绝大多数微机操作箱采用的“防跳”原理与传统回路还是一样的，它是由断路器跳闸起动“防跳”继电器TBJ的电流线圈，然后使TBJ的电压线圈通过手合开关的粘连接点形成自保持回路，依靠TBJ的常闭接点断开合闸回路防止断路器进行合闸。也就是说，在微机操作箱中，“防跳”继电器是由断路器的跳闸操作起动的，即断路器跳闸之后，其“合闸闭锁回路”才形成。 为什么要拆除断路器的“防跳”回路呢？这不仅仅是由于两套“防跳”系统在功能上发生重复，而且在两套“防跳”系统同时运行的情况下还会发生“断路器在合闸状态时绿灯亮”的情况。这一点将在3.3防跳回路中详细讲解。

将52Y的常闭接点串入合闸回路的目的在于，防止在手合断路器于故障线路且发生手合开关接点粘连的情况下，断路器自己进行合闸操作。 ②88M常闭接点闭合

88M是合闸弹簧储能电机的接触器，它由合闸弹簧限位开关33hb起动。弹簧未储能时，33hb常闭接点闭合起动88M，88M的常开接点闭合起动电机开始储能，88M的常闭接点打开从而断开合闸回路，实现闭锁功能。弹簧储能完成后，33hb常闭接点打开使88M失电，88M常开接点打开断开电机电源回路。88M常闭接点闭合表示“电机停止运转”。

断路器机构内有两条弹簧，分别是合闸弹簧与跳闸弹簧。合闸弹簧依靠电机牵引进行储能（压缩），跳闸弹簧依靠合闸弹簧释放（张开）时的势能储能。断路器合闸结束后，合闸弹簧限位开关33hb自动启动电机回路进行储能，电机转动将合闸弹簧压缩到一定程度后停止运转，合闸弹簧由定位销卡死。在下一次合闸弹簧释放前，电机均不再运转。在排除电机故障的情况下，“电机停止运转”在一定程度上表示“合闸弹簧储能完成”。

将88M的常闭接点串入合闸回路的目的在于，防止在弹簧正在储能的那段时间内（此时弹簧尚未完全储能）进行合闸操作。 ③49MX常闭接点闭合

49MX是一个辅助继电器，它是由“电机过流继电器”49M或“电机超时继电器”48T起动的，概括地说，它代表的是电机故障。在电机发生故障后，49M或48T通过49MX的常闭接点起动49MX，而后49MX通过其常开接点及电阻R2实现自保持，其常闭接点打开以断开合闸回路，实现闭锁功能。49MX常闭接点闭合表示“电机正常”。

在图3-1-1中，我们可以看出，在49MX的自保持回路接通以后，存在无法复归的问题。即使电机故障已经排除，49M和48T已经复归，49MX仍然处于动作状态，其常闭接点一直断开合闸回路。，最初，检修人员只能断开断路器操作回路的电源开关使49MX复归；现在，我们在

49MX的自保持回路中串接了一个复归按钮，解决了这个问题。

合闸弹簧释放后（即合闸成功）后，将自动起动电机进行储能。如果电机存在故障，则合闸弹簧储能就不能正常完成，从而导致无法进行下一次合闸操作。在实际运行中，手合断路器成功后，如果电机故障造成合闸弹簧储能失败而断路器继续运行，则在事故情况下，断路器重合闸必然失败。

将49MX的常闭接点串入合闸回路的目的在于，防止将电机已经发生故障的断路器合闸。 ④33HBX常闭接点闭合

33HBX是一个辅助继电器，它是由“合闸弹簧限位开关”33hb的常闭接点起动的。33hb的常闭接点闭合表示的是“合闸弹簧未储能”，它同时起动电机接触器88M和“合闸弹簧未储能继电器”33HBX，88M的常开接点接通电机回路进行储能，33HBX的常闭接点打开断开合闸回路，实现闭锁功能。33HBX的常闭接点闭合表示的是“合闸弹簧已储能”。

将33HBX的常闭接点串入合闸回路的目的在于，防止弹簧未储能时进行合闸操作，由于合闸保持继电器的作用导致合闸线圈烧毁。 ⑤断路器的常闭辅助接点52b闭合

断路器的常闭辅助接点52b闭合表示的是“断路器处于分闸状态”。从3-1-1中可以看出，有两个52b的常闭接点串连接入了合闸回路，这和传统控制回路图纸中的一个常闭接点是不一致的。这是由于，断路器的辅助节点和断路器的状态在理论上是完全对应的，但是在实际运行中，由于机件锈蚀等原因都可能造成断路器变位后辅助接点变位失败的情况。将两对辅助接点串连使用，可以确保断路器处于这种接点所对应的状态。

断路器和其辅助接点的联动变位是通过机械传动实现的，这是传统的辅助接点的设计思路，也是目前应用最广泛的。目前，有些公司开发出一种依靠永磁铁和装有磁性簧片的真空管工作的辅助接点。真空管中有两只簧片，一片作为动触头，一片作为静触头，永磁铁与断路器联动。常开接点真空管中的动触头与永磁铁磁性相反，常闭接点真空管中的动触头与永磁铁磁性相同，两种真空管在一个平面内相差90度角布置。永磁铁随断路器位置的变化转动，将常开接点真空管两只簧片吸合，或将常闭接点真空管两只簧片顶开。

将断路器常闭辅助接点52b串入合闸回路的目的在于，保证断路器处于分闸状态，更重要的是，52b用于在合闸操作完成后切断合闸回路。 ⑥63GLX的常闭接点闭合

63GLX是一个辅助继电器，它是由监视SF6密度的气体继电器的辅助接点63GL起动的。由于泄漏等原因都会造成断路器内SF6的密度降低，不足以满足灭弧的需要，这时就要禁止对断路器进行操作，通常称为“SF6低压闭锁操作”。 63GLX起动后，其常闭接点打开，合闸回路及跳闸回路均被断开，断路器的操作被闭锁。

将63GLX的常闭接点串入操作回路的目的在于，防止在SF6密度降低不足以安全灭弧的情况下进行操作而造成断路器损毁。

在满足以上五个条件后，断路器的合闸回路即处于准备状态，可以在“远方”或“接地”合闸指令发出后完成合闸操作。 2.2.2远方合闸

针对断路器而言，远方合闸是指一切通过微机操作箱发来的合闸指令，它包括使用微机操作箱上的操作把手合闸、使用综自系统后台软件合闸、使用远动功能在集控中心合闸等，这些指令都是通过微机操作箱的合闸回路传送到断路器的。

这些合闸指令其实就是一个高电平的电信号，在43LR处于“远方”状态时，它通过43LR以及断路器的合闸回路与断路器操作回路的负电源形成回路，起动52C完成合闸操作。 2.3跳闸回路 2.3.1就地跳闸

43LR在“就地”状态时，跳闸回路由11-52T、52a常开接点、52T和63GLX常闭接点组成。 跳闸回路处于准备状态（按下11－52T即可成功合闸）时，断路器需要满足以下条件： ①断路器的常开辅助接点52a闭合

断路器的常开辅助接点52a闭合表示的是“断路器处于合闸状态”。从图2-1中可以看出，跳闸回路使用了52a的四对常开接点。每两对常开接点串连，而后再将它们并联，这样既保证了辅助接点与断路器位置的对应关系，又减少了辅助接点故障对断路器跳闸造成影响的几率。 将断路器常开辅助接点52a串入跳闸回路的目的在于，保证断路器处于合闸状态，更重要的是，52a用于在跳闸操作完成后切断跳闸回路。 ②63GLX的常闭接点闭合 同2.1-⑥中所述。 2.3.2远方跳闸

针对断路器而言，远方跳闸是指一切通过微机操作箱发来的跳闸指令，它包括使用微机操作箱上的操作把手跳闸、使用综自系统后台软件跳闸、使用远动功能在集控中心跳闸等，这些指令都是通过微机操作箱的跳闸回路传送到断路器的。

这些跳闸指令其实就是一个高电平的电信号，在43LR处于“远方”状态时，它通过43LR以及断路器的跳闸回路与断路器操作回路的负电源形成回路，起动52T完成跳闸操作。 2.4辅助回路

辅助回路指的是除合闸回路、跳闸回路之外的其它电气回路，包括各种闭锁回路、信号回路、电机回路、加热器回路等。 2.4.1闭锁回路

闭锁回路包括“合闸弹簧未储能闭锁合闸”、“合闸弹簧储能电机故障闭锁合闸”、“SF6压力降低闭锁断路器操作”。闭锁回路原理分析详见2.2。 2.4.2信号回路

信号回路均为空接点形式，可接入光字牌报警系统或微机测控装置，主要包括：“SF6压力降低报警”、“SF6压力降低闭锁操作”、“电机故障”、“合闸弹簧未储能”等。 2.4.3电机回路

电机回路包括电机控制回路和电机电源回路。电机控制回路由合闸弹簧限位开关常闭接点33hb和电机接触器88M组成，合闸弹簧释放后，33hb闭合起动88M后88M起动电机。 电机在断路器合闸后（合闸弹簧释放失去势能）开始运转储能。储能结束后，即使断路器机构失去工作电源，在断路器跳闸后仍然可以保证进行一次合闸操作。考虑事故情况下全站失压的情况，为保证对断路器的多次控制，目前多采用直流电机。 2.4.4加热器回路

加热器回路由温湿度控制器KT自动控制。当断路器机构箱内温度偏低、湿度偏高时，KT的常开接点起动加热器，对断路器机构箱进行加热、除潮，避免由于环境原因对机构运行造成影响。

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