城轨供变电技术第七章

第七章城市轨道交通变电所的控制系统【问题导入】各主、牵引变电所中，完成断路器、隔离开关等高压开关电器分、合闸操动机构的电气回路称控制电路。

本章讲述控制电路的基本组成、控制开关的结构与操作方法，以及采用不同型号操动机构的断路器（隔离开关）控制信号回路的结构与工作原理。

【学习目标】掌握断路器控制回路的基本要求掌握基本的断路器控制信号电路的组成及动作过程掌握液压操作机构中灯光监视的断路器控制信号电路组成及动作过程掌握弹簧操作机构中灯光监视的断路器控制信号电路组成及动作过程掌握液压弹簧操作机构中灯光监视的断路器控制信号电路组成及动作过程第一节控制、信号电路概述一. 控制电路的基本构成各级变电所的断路器、隔离开关的控制电路一般是由指令单元、闭锁单元、联锁单元、中间传送放大单元、执行单元和连接它们的导线等二次电气设备组成。

指令单元一般由控制开关、转换开关、按钮、保护出口继电器和自动装置等构成，其作用是发出断路器、隔离开关分、合闸命令脉冲或触发各保护装置的出口继电器。

闭锁单元一般是由闭锁继电器接点、断路器的辅助接点组成，其作用是当一次设备发生重大故障时，闭锁接点打开，切断分合闸回路，避免断路器重合闸故障设备，防止事故范围进一步扩大。

例如，当主变压器发生重瓦斯保护动作时，闭锁继电器的接点打开，闭锁断路器的人工合闸或自动重合闸回路。

断路器、隔离开关进行联动操作时，通常在控制回路中设置联锁单元，保证断路器、隔离开关操作顺序的正确性。

中间传送、放大单元是由继电器、接触器及其接点组成，其作用是将指令单元发出的命令脉冲放大，并按一定程序送给执行机构。

执行单元是断路器、隔离开关的操动机构，其作用是按命令驱使断路器分合闸。

断路器、隔离开关的控制电路结构如图7-1 所示。

图7-1控制电路框图.控制电路的类型按指令电器与操作机构之间距离的远近与等级，电气控制的方式可分为远动控制、就地控制二种。

远动控制由电力调度通过微机集中控制操纵高压断路器和隔离开关分合闸，改变各变电所的运行方式，也称为遥控。

就地控制操作人员在实际开关所在地通过按钮或转换开关，或者用手直接操作手动机构控制断路器和隔离开关分合闸。

按照断路器工作状态、控制电路完整性监视方式不同，控制电路又分为：灯光监视控制回路和音响监视控制同路。

三•控制、信号电路的基本技术性能1.能进行正常的人工分闸与合闸，又能进行故障时的自动分闸或自动重合闸。

分、合闸操作执行完毕后，应能自动解除命令脉冲，断开分、合闸同路，以免分、合闸线圈长期受电而烧毁。

2.能够指示断路器的分合闸位置状态，自动分、合闸时应有明显的信号显示。

3.能监视控制电源及下一次操作电路的完整性。

4.无论断路器的操动机构中是否设有防止跳跃的机械闭锁装置，控制电路中均应设防止跳跃的电气闭锁装置。

5.对于采用气动，弹簧、液压操作机构的断路器，其控制电路中应设相应的气压、弹簧（压力）、液压闭锁装置。

6.当隔离开关采用电动操作时，断路器与隔离开关控制电路中设置相应的联动措施，保证其联动操作顺序的正确性。

7.接线应力求简单可靠，联系电缆的条数、芯散应尽量减少。

四.控制开关控制开关是控制回路的控制元件，由运行人员直接操作，发出合、分命令脉冲，使断路器、隔离开关合、分闸，实现对断路器、隔离开关的距离控制。

变电所中采用三位置控制开关，如图7 -2所示：控制开关操怍转换过程有三个位置。

“合位”、“分位”、“零位置”（中间竖直位置）。

控制开关手柄平时处于“零位置”，将控制开关手柄沿顺时针方向旋转45度达到“合闸”位置，SA-3接点闭合，发出合闸命令脉冲。

由于控制开关的合闸位是个不固定位置，当操作完毕后控制开关手柄在弹簧力的作用下，自动沿逆时针方向旋转45度。

返回中间零位，SA I-3断开，分闸操作时，将控制开关手柄沿逆时针旋转45度。

SA2-4接点闭台；操作员手松开后，控制开关手柄自动恢复于中位，SA2-4接点断开。

图7-2三位置控制开关接点通断图形符号第二节采用液压操动机构断路器控制、信号电路变电所中110KV断路器大部仍采用SE断路器（配用弹簧操动机构）。

老式的仍采用少油断路器（配用液压操动机构），本节介绍少油断路器110KV侧断路器的控制、信号电路基本原理。

不同的厂家的产品有不同，但要点一致。

这里以CY3-V型液压操动机构为例，操动机构原理见第三章第七节。

一.电路结构要点1.合闸线圈直接接于控制电路中，合闸线圈的受电动作受电气联锁制约因素多，只有在联锁条件满足合闸要求时，断路器才能进行正常合闸。

2.控制回路中的液压监视装置实现了对断路器分合闸操作的液压闭锁、油压信号显示以及油泵电机自动启动功能。

二. 控制信号回路工作原理分析1. 故障闭锁继电器动作情况分析当变压器本体发生内部重故障（如差动、重瓦斯保护动作）时，保护装置动作，变压器内部故障闭锁继电器KCB1（在变压器保护回路中）受电，KCB9闭合，闭锁继电器线圈KCB8受电，KCB-11打开，断路器不能进行合闸操作。

在故障查明之前，禁止按动闭锁解除按钮SB3,在故障查明并排除之后，方可控下闭锁解除按钮SB3,使闭锁继电器复归线圈KCB7-18受电动作（KCB是双线圈双位继电器，线圈7-8为启动线圈。

线圈17 -18为复归线圈），KCBn闭合•断路器恢复正常的合闸操作。

KCB2为断路器故障闭锁继电器，KAO为备用电源自动投入装置合闸出口继电器。

当断路器及其操动机构（本书一次部分有述）发生重故障时，如油压系统的油压过低，会对操作产生不良的影响，合闸时因功率不够而造成慢合现象，这是绝对不允许的。

因此，断路器本体发生重故障时，断路器内部故障闭锁继电器KCB2受电动作，KCB2-9闭台，闭锁继电器线圈KCB-8受电，KCB-11打开，闭锁断路器合闸回路。

2. 断路器的手动控制（1 ）手动操作合闸合闸前，断路器在分闸位置；断路器联动辅助常闭接点QFI闭合。

选择开关SA1手柄在“所内”位，SA12-1 闭合。

合闸时，将控制开关SA2手柄打至合闸位，SA2-3闭合，发出合闸命令脉冲。

使：+——FU1——SAI 2-1——SA21-3 ——KCF3-11 和KCF4-12——KCB9-11——KOH7-8——FU2—自动含桶远动含井剧扃动越・玻障闭«ft«S 复归變■斷略■合啊酥踣■分刿保护拜闸压力并需闭■图7-3应用C洛V型液压操动机构的断路器控制和信号回路展开图电路接通，合闸继电器KOH线圈受电，其常开接点KOkb闭合，使:+——FU1——KOH1-9——QF1——YC1-2 ——S33-1——FU2———电路接通，合闸线圈YC受电，操动机构驱动断路器合闸，断路器合闸完毕，辅助联动接点QF断开，合闸线圈失电复归。

（2）手动操作分闸正常时，本型断路器油压系统额定油压为27.93 Mpa，储压器行程开关触点S£闭合。

分闸时，将控制开关SA2转至分闸位，SA2M闭合，发出分闸命令脉冲，使：+——FU1——SA12-1——SA22-4——KTP7-8 ——FU2———电路接通，分闸继电器KTP线圈受电，其常开接点KTP-9闭合。

使：+ ——FU1——KTP-9 ——KCF8-20 ——QF——YT1-2 ——S43-1 ——FU2——一电路接通，分闸线圈YT 受电，断路器分闸。

断路器分闸完毕后，常开辅助联动接点QF断开，切断分闸线圈回路，达到了命令脉冲自动解除的要求。

3.断路器的自动控制（1）自动合闸为提高变电所的供电可靠性，一般要安装备用电源自投装置和备用变压器自投装置，以便在进线电源故障或主变压器故障（或断路器故障）时实现自动转换，转换主要依赖于开关按照预定逻辑顺序的系列动作。

当线路自投或主变自投动作，需要断路器自动合闸时，自投装置合闸出口继电器KAO常开接点KAO9闭合，在满足断路器合闸条件的前提下自动合闸回路接通，合闸继电器KOH线圈通电，最终完成合闸。

（2）自动分闸保护装置动作时的，出口继电器常开接点KCO19闭台，同时对电流线圈KCO18-20自保持，确保断路器可靠分闸。

4.断路器的液压监视与控制不同的制造厂各压力规定有所不同，例：依据某高压电器厂SW —110型高压断路器及CY—V型液压操作机构说明书，正常时，液压系统的额定油压为27.93 MPa各压力接点的动作压力定值如表7-1所示。

表7-1压力接点的动作整定表在这里，液压系统压力表电接点的正常状态是指压力值低于整定压力值时的状态，动作状态是指压力值等于或高于整定压力值时的状志，因此，油压超过整定压力值时常开接点闭合(动作)，油压低于整定压力值时常闭接点闭合。

故液压系统油压正常时，各接点的状态为：S21-2、S32-4 断开，Sl 1-2、S33-1、S43-1 闭合，KVP - K1, KVP- K?断开，压力异常闭锁中间继电器KC不受电，其常闭接点KC4-9闭合，常开接点KG O-5断开。

(1 )分、合闸压力闭锁液压系统的油压过低，会对操作产生不利影响，如合闸时会因功率不够而造成慢台现象，这是不允许的。

因此在合闸回路中串入液压系统压力表电接点S33-1，分闸回路中串入液压行程开关接点S43-1，作为压力闭锁。

当油压小于24 MPa时，S33-1断开，切断合闸线圈回路，断路器不允许合闸。

当油压小于23 MPa时，S43-1接点断开，切断分闸线圈回路，使断路器不能分闸。

实现了合分闸压力闭锁。

(2 )油泵电机的超动当油压小于27.2 MPa时，液压系统压力表电接点S21-2闭合，使：+——FU3S2-2 ——KG-9 ——KM-8 ——FU4—电路接通，接触器KM受电动作，主接点闭合，使：+—— KIM1 ——电机M-—KM L7 ——FU4———电路接通，油泵电机起动运转进行打压。

接触器常开接点KM0-15闭合，发出油泵电机运转信号，同时接触器的另一对常开接点闭合，使：+——FU3S11-2 ——KM-9 ——© ——KM3-8 ——FU4———电路接通，+通过S11-2接点向接触器线圈供电，当油压升到27.2 MP S21-2断开，但压力接点S11-2仍然闭合，油泵电机继续保持运转。

油压继续升高到27.93 MP后，S11-2断开, 接触器KM失电返回，油泵电机停止工作。

（3）压力异常闭锁信号当油压系统出了故障后．使得油压急速下降或升高时，对油泵电机应采取压力异常闭锁。

运行中若油压低于15.7 MPa时，接点KVP-&闭合，使得中间继电器KG-8受电动作，常闭接点KC4-9 断开，切断油泵电机的起动回路，使电机停转。

因为这种现象的出现，往往意味着液压系统出现较大泄漏故障，油泵电机继续运转也无法使油压恢复正常，必须采取必要的检修措施。

若运行中油压高于34.3MPa油泵仍继续工作。