《城市軌道交通變電所運行與維護》 課件 項目6任務4 110kV GIS組合電器高壓開關控制信號回路的識圖與分析

項目6變電所二次回路的識圖與分析任務4110kV的GIS組合電器高壓開關控制信號回路識圖與分析

【任務描述】識讀與分析110kV的GIS組合電器中SF6斷路器控制回路圖、隔離開關控制信號回路圖，掌握控制回路主要功能及工作原理。01控制電路的基本構成控制電路的基本構成12指令單元一般由控制開關、轉換開關、按鈕、保護出口繼電器和自動裝置等構成，其作用是發(fā)出斷路器、隔離開關分、合閘命令脈沖。3閉鎖單元一般是由閉鎖繼電器觸點、斷路器輔助觸點組成，作用是當一次設備發(fā)生重大故障時，閉鎖觸點打開，切斷分合閘回路，避免斷路器重新合閘于故障設備，防止事故范圍進一步擴大。4聯(lián)鎖單元：斷路器、隔離開關進行聯(lián)動操作時，通常在控制回路中設置聯(lián)鎖單元，有效地保證斷路器、隔離開關操作順序的正確性。中間傳送放大單元是由繼電器、接觸器及其觸點組成，其作用是將指令單元發(fā)出的命令脈沖放大，并按一定程序送給執(zhí)行機構。5執(zhí)行單元是斷路器、隔離開關的操動機構，其作用是按命令驅使斷路器分、合閘?？刂齐娐返幕緲嫵蓤D6-11斷路器、隔離開關控制電路結構框圖02控制電路的類型控制電路的類型按指令電器與操動機構之間距離的遠近，電氣控制的方式可分為：遠動控制、距離控制、就地控制三種。遠動控制：由電力調(diào)度通過微機集中控制操縱高壓斷路器和隔離開關分合閘，改變各變電所的運行方式，也稱為遙控。這種控制方式可實現(xiàn)變電所無人值班，有利于實現(xiàn)管理控制自動化。距離控制：在變電所主控制室中，通過監(jiān)控主機或測控屏上控制開關對開關電器進行操作控制，所以距離控制又稱所內(nèi)控制。就地控制：操作人員在斷路器和隔離開關操動機構箱內(nèi)通過按鈕或轉換開關，或者用手直接操作手動操動機構控制斷路器和隔離開關分、合閘。03控制電路的基本技術要求控制電路的基本技術要求對于斷路器的控制電路，無論其具體形式如何，均應滿足下列技術要求：1．既能進行正常的人工分閘與合閘，又能進行故障時的自動分閘或自動重合閘。分、合閘操作執(zhí)行完畢后，應能自動解除命令脈沖，斷開分、合閘回路，以免分、合閘線圈長期受電而燒損。2．能夠指示斷路器的分、合閘位置狀態(tài)，自動分、合閘時應有明顯的信號顯示。3．能監(jiān)視控制電源及下一次操作電路的完整性。4．無論斷路器的操動機構中是否設有防止跳躍的機械閉鎖裝置，控制電路中均應設防止跳躍的電氣閉鎖裝置。5．對于采用氣動、彈簧、液壓操動機構的斷路器，其控制電路中應設相應的氣壓、彈簧(壓力)、液壓閉鎖裝置?？刂齐娐返幕炯夹g要求6．當隔離開關采用電動操作時，斷路器與隔離開關控制電路中應設相應的閉鎖措施，保證其聯(lián)動操作順序的正確性。7．接線力求簡單，可靠，聯(lián)系電纜的條數(shù)、芯數(shù)應盡量減少。03110kV的GIS組合電器中SF6斷路器控制回路識圖與分析城市軌道交通主變電所110kV的GIS組合電器電氣主接線如圖。在GIS組合電器中SF6斷路器廣泛采用彈簧操動機構，利用電機儲能。二次回路1.二次回路主要元件及功能說明符號名稱功能說明±WC控制母線

FU熔斷器

SA1“遠方/就地”控制方式選擇開關

SA2“合閘/分閘”控制開關

KOH合閘繼電器

S彈簧儲能限位開關彈簧儲能充足時，S常開閉合；彈簧儲能不足時，S常閉閉合，帶動電機儲能YC斷路器合閘線圈

KCB1隔離開關操作閉鎖繼電器當與斷路器串聯(lián)的隔離開關正在執(zhí)行分合閘操作時，不允許斷路器合閘KCB2SF6氣體壓力嚴重降低閉鎖繼電器SF6氣體壓力嚴重降低時，閉鎖分合閘回路KCF防跳繼電器防止斷路器反復跳合閘YT斷路器跳閘（分閘）線圈

KTP跳閘繼電器

KCO繼電保護出口繼電器

STSF6氣體密度繼電器

KM中間繼電器

KT時間繼電器

KC控制繼電器

SB手動停止儲能按鈕電機儲能超時未自動停止時，利用按鈕手動停止電機儲能

2.轉換開關和控制開關的使用“遠方/就地”控制方式選擇開關SA1外觀如圖6-13（a）所示，有兩個位置，打至“就地”位置時，SA11-2觸點閉合，打至“遠方”位置時，SA13-4觸點閉合?！昂祥l/分閘”控制開關SA2外觀如圖6-13（b）所示，它是控制回路的控制元件，用于發(fā)出分、合閘命令脈沖，控制斷路器或隔離開關分、合閘，實現(xiàn)距離控制。變電所中廣泛采用三位置控制開關，控制開關操作轉換過程有三個位置，即“合位”、“分位”、“零位置”(中間豎直位置)?？刂崎_關手柄平時處于“零位置”，將控制開關手柄沿順時針方向旋轉45°達到“合閘”位置時，SA23-4觸點閉合，發(fā)出合閘命令脈沖。由于控制開關的合閘位是個不固定位置，當操作完畢后控制開關手柄在彈簧力的作用下，自動沿逆時針方向轉45°返回中間零位，SA23-4觸點斷開。分閘操作時，將控制開關手柄沿逆時針方向旋轉45°達到“分閘”位置，SA21-2觸點閉合，發(fā)出分閘命令脈沖。操作人員手松開后，控制開關手柄自動恢復到中間零位，SA21-2觸點斷開。3.功能與原理分析（1）就地手動合閘將SA1打至“就地”位置，SA11-2閉合；將SA2打至“合閘”位置，SA23-4閉合。此時電流流通回路為：+WC—FU1—SA11-2—SA23-4—KOH—FU2—-WC，合閘繼電器KOH線圈通電動作，其常開閉合。彈簧儲能充足時，+WC—FU1—KOH常開—S常開—QF常閉—YC—KCB1常閉—KCF常閉—KCB2常閉—FU2—-WC回路接通，合閘線圈YC受電，操作機構驅動斷路器QF合閘。斷路器合閘完畢后，QF輔助聯(lián)動常閉觸點斷開，合閘線圈YC失電復歸。QF輔助常開觸點閉合，為下一步分閘操作做準備。3.功能與原理分析（2）就地手動分閘將SA1打至“就地”位置，SA11-2閉合；將SA2打至“分閘”位置，SA21-2閉合。此時電流流通回路為：+WC—FU1—SA11-2—SA21-2—KTP—FU2—-WC，跳閘繼電器KTP線圈通電動作，其常開閉合。這樣使得：+WC—FU1—KTP常開—QF常開—YT—KCB2常閉—FU2—-WC回路接通，分閘線圈YT受電，操作機構驅動斷路器QF分閘。斷路器分閘完畢后，QF輔助聯(lián)動常開觸點斷開，切斷分閘線圈YT回路，達到了命令脈沖自動解除的要求。3.功能與原理分析（3）遙控合閘將SA1打至“遠方”位置，SA13-4閉合。遠方發(fā)出合閘命令時，使得：+WC—FU1—SA13-4—遠動裝置—S常開—QF常閉—YC—KCB1常閉—KCF常閉—KCB2常閉—FU2—-WC回路接通，合閘線圈YC受電，操作機構驅動斷路器QF合閘。（4）遙控分閘將SA1打至“遠方”位置，SA13-4閉合。遠方發(fā)出分閘命令時，使得：+WC—FU1—SA13-4—遠動裝置—QF常開—YT—KCB2常閉—FU2—-WC回路接通，分閘線圈YT受電，操作機構驅動斷路器QF分閘。3.功能與原理分析（5）保護分閘當一次電路發(fā)生短路故障時，相應的繼電保護裝置動作，繼電保護出口繼電器KCO常開觸點閉合，使得：+WC→FU1→KCO常開觸點→QF常開觸點→YT→KCB2常閉觸點→FU2→-WC回路接通，分閘線圈YT受電，操動機構驅動斷路器QF分閘。3.功能與原理分析（6）SF6氣體壓力嚴重降低時閉鎖分、合閘回路SF6氣體壓力下降，會導致斷路器的絕緣能力和滅弧能力下降，使電弧難以熄滅。所以，在SF6斷路器本體上安裝的SF6氣體密度繼電器ST可對SF6氣體壓力實時監(jiān)測，并實現(xiàn)分合閘閉鎖。當SF6氣體壓力嚴重降低（低于某個規(guī)定值，此值由設備決定）時，圖中ST常開觸點閉合，電流回路：+WC→FU1→ST常開觸點→KCB2→FU2→-WC接通，閉鎖繼電器KCB2通電動作，串聯(lián)在斷路器合閘和分閘回路的KCB2常閉觸點斷開，同時閉鎖分合閘回路，禁止分合閘。3.功能與原理分析（7）電機儲能超時閉鎖彈簧儲能斷路器的操動機構正常工作時，分合閘彈簧儲能足夠，彈簧儲能限位開關S常開閉合，允許斷路器合閘；S常閉斷開，KM線圈不受電，儲能電動機M不會運轉。斷路器合閘操作時，合閘彈簧釋放能量，斷路器合閘到位后，限位開關S常閉閉合，電流回路：+WC—FU1—KC常閉—S常閉—KM—FU2—-WC接通，KM線圈通電動作，KM常開閉合，使得：+WC—FU1—KM常開—M—KM常開—FU2—-WC回路接通，儲能電動機M受電運轉；同時，+WC—FU1—KM常開—KT—FU2—-WC回路接通，KT線圈通電。當合閘彈簧儲能到位后，限位開關S常閉斷開，儲能電動機M停轉。若儲能超時，KT延時常開閉合，接通繼電器KC（+WC—FU1—KT延時常開—KC—FU2—-WC），KC常開閉合自保持；KC常閉斷開，切斷KM線圈回路，儲能電動機M停轉。3.功能與原理分析（8）電氣防跳防跳是“防止開關跳躍”的簡稱。所謂“跳躍”是指操作過程中，斷路器在短時間內(nèi)出現(xiàn)反復分、合閘的現(xiàn)象。多次頻繁跳躍不但會使斷路器損壞，而且還將擴大事故范圍。為此，必須采取防跳措施，通常在控制回路中設置電氣防跳措施。斷路器的跳躍現(xiàn)象一般發(fā)生在輸電線路或電氣設備處于永久性短路故障而且合閘回路斷不開的情況下。當斷路器合閘送電至故障線路后，繼電保護裝置動作使斷路器跳閘，若控制開關SA2仍在合位而未轉換，或合閘繼電器KOH常開觸點或自動重合閘觸點發(fā)生故障未斷開而處于接通狀態(tài)時，斷路器將再次合閘，保護又將使斷路器跳閘，如此反復分、合動作，即發(fā)生跳躍現(xiàn)象。3.功能與原理分析通常在控制電路中設置防跳繼電器KCF來實現(xiàn)電氣防跳。在如圖6-12所示的電路中，采用在合閘回路并聯(lián)防跳繼電器KCF線圈同時在合閘回路串聯(lián)KCF常閉觸點的方式。當斷路器合閘于永久性故障點時，YC受電，斷路器合閘；保護出口繼電器KCO常開觸點閉合，使斷路器跳閘。因為設置了防跳回路，即使合閘回路例如KOH常開觸點斷不開，也不會再次接通合閘回路。因為在上一次合閘后，QF輔助聯(lián)動常開觸點閉合，KCF線圈通電動作，其常開觸點閉合自保持；同時，串聯(lián)于合閘回路的KCF常閉觸點斷開，切斷合閘回路。只有當合閘脈沖消除后（如KOH常開觸點斷開），防跳繼電器KCF線圈斷電返回，斷路器合閘回路恢復正常。05隔離開關控制信號回路隔離開關控制信號回路110kV的GIS組合電器中三工位隔離開關DS、接地開關ES控制信號回路與普通隔離開關控制信號回路類似，廣泛采用電動操動機構，利用電動機的順時針逆時針轉動帶動隔離開關完成合閘分閘。三工位隔離開關DS操作要求對應斷路器QF分閘、接地開關ES分閘；接地開關ES操作要求對應三工位隔離開關DS分閘。1.隔離開關控制回路的特點1)通過轉換開關SA1的切換，隔離開關既可進行遠動操作，又能進行所內(nèi)距離操作。通過手動/電動行程開關S3的轉換，隔離開關既能在操動機構箱內(nèi)通過控制按鈕進行就地分、合閘電動操作，又能通過機械手柄進行手動操作。2)控制回路中設置相應的閉鎖電路，保證操作順序的正確性。因隔離開關沒有滅弧裝置，不能用來切斷和接通負載電流，所以控制回路必須受相應斷路器的閉鎖，保證斷路器在分閘狀態(tài)時，才能操作隔離開關。因此，在控制回路中串入了斷路器的分閘位置繼電器常開觸點KCT14-12，只有當對應的斷路器分閘時，分閘位置繼電器受電，其常開閉合，才能接通隔離開關控制回路。若隔離開關帶接地刀閘，控制回路也必須受接地刀閘的閉鎖，保證接地刀閘在分閘狀態(tài)時，才能操作隔離開關。1.隔離開關控制回路的特點3)依靠隔離開關控制回路中接觸器的主觸點切換，來改變直流串勵式電動機勵磁繞組的受電極性，使電動機改變轉向而達到分、合閘目的。4)分、合閘完畢后，通過行程開關觸點轉換，能自動切斷電動機控制回路。隔離開關控制回路2.控制回路主要元件及功能說明符號名稱及說明符號名稱及說明FU熔斷器KCT1斷路器分閘位置繼電器SA1“遠方/就地”控制方式選擇開關SA2“合閘/分閘”控制開關ST1合閘行程開關ST2分閘行程開關SB1操動機構箱合閘控制按鈕SB2操動機構箱分閘控制按鈕KM1合閘接觸器KM2分閘接觸器ST3手動/電動選擇開關SB3事故緊急停機按鈕KCC隔離開關合閘位置繼電器KCT隔離開關分閘位置繼電器HLR紅色信號燈HLG綠色信號燈QF電動機電源斷路器

2.控制回路主要元件及功能說明行程開關主要用于將機械位移轉變?yōu)殡娦盘枺脕砜刂茩C械動作或用作程序控制和限位控制。行程開關共有兩對觸點，ST（1-2）為常閉觸點（不受外力時閉合的觸點），ST（3-4）為常開觸點（受外力時閉合的觸點），觸點的打開或閉合由主軸的定位件控制。由于分、合閘控制回路分別接在分閘行程開關ST2、合閘行程開關ST1常閉觸點上，當隔離開關在合閘位時，主軸定位件接觸并抵壓合閘行程開關ST1，ST1（1-2）斷開，ST2不受主軸定位件抵壓，ST2（1-2）閉合，使控制回路為下次分閘做好準備。當隔離開關在分閘位時，則ST2（1-2）斷開，ST1（1-2）閉合，使控制回路為下次合閘做好準備。ST3是手動/電動轉換行程開關，它受手搖分、合閘操作擋板控制。正常時，擋板處于電動位置，ST3不受擋板抵壓，ST3（1-2）閉合，隔離開關能進行電動分、合閘。當電氣控制回路故障或檢修時，把擋板轉換至手動操作位，擋板抵壓ST3，ST3（1-2）斷開，切斷電動分、合閘回路。此時，隔離開關通過機械手柄能進行手動分、合閘，而不能電動分、合閘。3.功能與原理分析所內(nèi)距離操作時，“遠方/就地”轉換開關SA1轉至“就地”位，SA1（1-2）閉合；手動/電動轉換行程開關ST3處于電動位，ST3（1-2）閉合；緊急停機按鈕觸點SB3（1-2）、電動機電源斷路器QF處于閉合狀態(tài)，為隔離開關操作做好了準備。合閘接觸器KM1和分閘接觸器KM2分別通過常閉觸點實現(xiàn)互鎖，避免了分、合閘接觸器同時受電。3.功能與原理分析（1）所內(nèi)合閘合閘前，與隔離開關串聯(lián)的斷路器在分閘位，KCT1（4-12）閉合；隔離開關在分閘位，分閘行程開關常閉觸點ST2（1-2）斷開，合閘行程開關的常閉觸點ST1（1-2）閉合；分合閘接觸器都不受電，KM1（11-12）、KM2（11-12）處于閉合狀態(tài)。3.功能與原理分析合閘時，將SA2轉至合閘位，SA2（3-4）閉合，使得：+→FU1→KCT1（4-12）→SA1（1-2）→SA2（3-4）→KM1（5-6）→KM2（11-12）→ST1（1-2）→ST3（1-2）→FU2→-回路接通，合閘接觸器KM1線圈受電動作，KM1（7-8）閉合，對合閘接觸器線圈進行電源自保持；同時，其常開觸點KM1（1-2）、KM1（3-4）閉合，使得：+→FU3→QF（1-2）→電動機轉子繞組→KM1（1-2）→電動機勵磁繞組W（4-1）→KM1（3-4）→QF（3-4）→FU4→-回路接通，電動機順時針方向旋轉，通過機械傳動裝置，推動隔離開關合閘。隔離開關合閘到位時，分閘行程開關ST2不再受主軸定位件的抵壓，其常閉觸點ST2（1-2）閉合，為隔離開關的分閘做好準備。同時，主軸上的定位件接觸并抵壓合閘行程開關ST1，ST1（1-2）斷開，合閘接觸器線圈KM1失電，KM1（1-2）、KM1（3-4）斷開返回，自動切斷電動機回路，使電動機停轉。隔離開關合閘到位時，隔離開關本體輔助觸點QS（18-20）閉合，合閘位置繼電器KCC受電，KCC（11-9）閉合，位置信號燈HLR亮紅光，指示隔離開關在合閘位置。3.功能與原理分析（2）所內(nèi)分閘隔離開關分閘時，將控制開關SA2轉至分閘位，SA2（1-2）閉合，使得+→FU1→KCT1（4-12）→SA1（1-2）→SA2（1-2）→KM2（5-6）→KM1（11-12）→ST2（1-2）→ST3（1-2）→FU2→-回路接通，分閘接觸器KM2線圈受電動作，KM2（7-8）閉合，對分閘接觸器線圈進行電源自保持；KM2（1-2）、KM2（3-4）閉合，使得+→FU3→QF（1-2）→電動機轉子繞組→KM2（1-2）→電動機勵磁繞組W（1-4）→KM2（3-4）→QF（3-4）→FU4→-回路接通，但因接通的勵磁繞組極性與合閘時相反，電動機逆時針方向旋轉，使隔離開關分閘。