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断路器控制回路详解及常见问题处理

一次设备是指直接用于生产、输送、分配电能的电器设备，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体。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、调节和保护的低压电气设备，包括测量仪表、通信设备等。二次设备之间的相互连接的回路统称为二次回路，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。

本文简单描述一下二次回路之断路器控制回路知识，由最基本的回路入手，逐步加入防跳回路和闭锁回路，并对电路做一些完善。当然，本文所给出的回路原理图仅仅是最最基本的、用于解释其基本原理的，实际应用中的回路要复杂得多。

　　一 控制回路的基本要求

　　1. 能进行手动跳、合闸和由继电保护与自动装置实现自动跳、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. 能够反应断路器的分、合闸位置状态。

　　3. 能监视下次操作时分、合闸回路的完整性。

　　4. 具有防止断路器多次重复动作的防跳回路。

　　5. 有完善的跳、合闸闭锁回路。

　　二 典型的控制回路

　　1 基本的跳、合闸回路

　　上图为简化后的跳、合闸原理图，+KM和-KM代表正、负电源，DL为断路器辅助触点，HQ、TQ分别为合、跳闸线圈。

　　注意： 手合/遥合/重合闸动作接点并不是同一个合闸出口接点，手跳/遥跳/保护跳也不是同一个跳闸出口接点，此处简化是为了方便理解。

　　假定断路器在合闸状态，断路器辅助接点DL常开接点闭合。当保护装置发跳闸命令，跳闸出口接点闭合，通过正电源→ 跳闸出口接点→DL→TQ→负电源构成回路，跳闸线圈TQ得电，断路器跳闸。断路器完成跳闸动作后，DL常开接点断开跳闸回路，DL常闭接点闭合，为下次合闸做准备。断路器合闸过程同理，此处不再赘述。

　　利用DL常开接点断开跳闸电流，一是为了防止跳闸出口接点粘连造成跳闸线圈TQ烧坏(因为TQ的热容量是按短时通电来设计的);二是因为如果由跳闸出口接点来断开跳闸电流，由于接点的断弧容量不够，容易造成接点烧坏，这就为下一次保护跳闸(或合闸)埋下了隐患且不易被发现。

　　2 监视回路

　　以上的回路是不能满足实际需要的，前面提到的控制回路的基本要求，控制回路应该能够反映断路器的位置状态以及跳合闸回路的完整性。所以我们在回路中增加了TWJ、HWJ来监视跳闸回路、合闸回路的完整性。图中用绿色表示。HWJ和TWJ分别为合、分闸监视继电器。

　　当开关在分位时，DL常闭触点闭合，TWJ继电器所在回路导通,TWJ动作，在本图下方的TWJ常开触点闭合，分位指示灯点亮，反应断路器在分闸位置，合闸回路完好。同理合位指示灯亮时，指示断路器在合闸位置，跳闸回路完好。

　　此时有一个问题需要思考?在分闸监视回路导通时，有电流流过合闸线圈HQ，会不会引起断路器合闸误动作?

　　答案是不会的，因为在分闸监视回路中串入了限流电阻R，回路中流经的电流会很小，低于合闸线圈HQ的启动电流值，因此并不会合闸。

　　3 跳、合闸保持回路

　　在分、合闸操作时，发出的遥合/分指令一般为几百毫秒的高电平脉冲，为防止该脉冲在分、合闸操作结束前失效，保证分、合闸动作完全，需要加入保持回路。直观上讲就是为了防止跳、合闸出口接点先于DL辅助接点断开，导致分、合闸动作未完成，因此增加了跳、合闸自保持回路。详见图中蓝色部分。其中HBJ和TBJ分别代表合、跳闸保持继电器，S1代表储能弹簧的行程节点。

　　当合闸操作时，HBJ继电器导通，HBJ常开触点闭合，这时无论合闸出口接点是否断开，合闸回路都会通过HBJ触点导通，完成合闸操作，此时无论合闸出口接点是否先于DL辅助接点断开，都不会影响断路器合闸。分闸同理。

　　但是增设HBJ继电器有一个弊端，发出合闸命令HBJ动作后，此时合闸回路的通断完全由辅助接点DL决定，如果弹簧未储能，断路器无法正常合闸，DL常闭触点就一直闭合，合闸电流一直存在，易烧毁HQ，所以要串入储能弹簧的行程节点S1。

　　4 合后继电器(KKJ)

　　断路器分、合闸操作一般有就地手动、远方遥控以及保护装置自动控制三种方式，控制回路应该具有区分保护装置动作和人为操作断路器的功能，所以还应加入合后继电器(KKJ)，详见图中紫色部分。

　　前面我们介绍过手合/遥合/重合闸并不是一个接点，结合图中的紫色部分我们可知：

　　CHJ为重合闸接点，TJ为保护跳闸接点，YHJ为遥控合闸接点

　　YTJ为遥控分闸接点，HHJ为合后继电器，QK为开关操作把手

　　简单介绍一下QK开关把手

　　当把手位置在远方时，③④、⑤⑥接点导通，可进行遥控操作。

　　当把手位置在就地合闸时，①②接点导通，完成就地合闸操作。

　　当把手位置在就地分闸时，⑦⑧接点导通，完成就地分闸操作。

　　图中的KKJ继电器为双位继电器，当手动(遥控)合闸时，KKJ继电器动作，置“1”，并且始终保持直到分闸才返回;当手分/遥分触点闭合时，KKJ继电器返回，置"0"，并且始终保持直到合闸才返回。

　　由于存在二极管(单向导通)，CHJ和TJ是不会触发KKJ继电器的，KKJ的作用是用来判断是正常的分合闸操作，还是故障时保护装置的跳合闸动作。 当正常的分合闸操作时，KKJ应变位，当保护动作跳合闸时，KKJ应不变位。KKJ的常开接点提供给“事故总”信号以及重合闸装置使用。

　　5 防跳回路

　　所谓防跳并不是防止“跳闸”而是防止“跳跃”。跳跃指的是由于某种原因，造成断路器不断重复跳-合-跳-合-跳的过程。导致跳跃的原因如下:

　　发生跳跃会导致导致故障电流多次冲击，损坏断路器甚至爆炸。防跳回路详见图中红色部分，其中TBJV为防跳继电器。

　　当保护装置动作时，跳闸回路中有电流流过，防跳回路中的TBJ常开触点闭合，此时如果发生合闸触点黏连的情况，合闸命令一直发出，那么合闸触点→TBJV→TBJ这条回路导通，防跳电压继电器TBJV将会电压自保持，自保持中的TBJV触点闭合，在HBJ旁的TBJV常闭触点将断开，切断合闸回路，防止断路器“跳跃”。

　　如果跳闸期间没有分闸命令存在，则在断路器完成分闸后，跳闸回路被DL常开接点断开，TBJ电流线圈失电，此时由于合闸接点一直是断开的，不能形成TBJV电压自保持，复归。TBJV重新闭合，合闸回路完好，不影响下次的跳合闸。

　　由以上动作过程，我们可以看出防跳的本质就是“防合” ，将断路器保持在“跳闸”状态，防跳由跳闸回路防跳电流继电器TBJ启动，合闸回路防跳电压继电器TBJV保持实现。

　　下面来思考两个问题?

　　1.防跳回路的存在会不会影响正常的合闸?

　　不会影响正常合闸的，因为在正常的分合闸过程中，分闸指令发出后TBJ启动防跳回路，同时自保持跳闸回路，在跳闸完成后辅助接点DL会切断跳闸回路，TBJ失电，退出防跳回路。此时并不会影响正常合闸。

　　2.会不会出现TBJ还未启动防跳回路，辅助接点DL就已经断开跳闸回路的情况?

　　如果TBJ动作不迅速，快速完成跳闸后，TBJ不能合上，确实无法启动防跳回路，所以要求TBJ防跳继电器的灵敏度必须要高，接于跳闸回路的TBJ电流线圈，要求其在分闸时造成的压降要小，规程规定不能大于控制电源额定电压的5%。TBJ电流线圈的额定动作电流不能大于分闸电流的50%，保证TBJ在跳闸过程中可靠动作。

　　6 控制回路的闭锁

　　春运徙

　　为保证断路器工作的安全，控制回路往往采取多种闭锁措施，当条件不满足时，禁止断路器的操作。常见的闭锁回路一般有三种：

　　(1)断路器的操作系统异常时对分、合闸回路进行闭锁。当液压机构的液压、空气操动机构的空气压力过高或过低，弹簧操动机构弹簧未储能，SF6断路器的SF6压力低等，这些都将串接在跳、合闸回路中的常闭接点断开，不允许断路器分合。

　　(2)存在不同电源需要并列的场合，断路器控制回路要增加同期闭锁回路。

　　(3)为了满足防误操作需要，在断路器的操作回路中应增加防误闭锁回路，在不具备操作条件时将控制回路断开。

原创作者何工，国家能源集团江苏公司某电厂电气保护班工作。