断路器基本知识及控制回路

断路器厂家为您介绍断路器基本知识及控制回路

1.什么是断路器

断路器是指能开断、关合和承载运行线路的正常电流，并能在规定的时间内承载、关合和开断规定的异常电流（如过载、短路电流）的电气设备。

断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。

2.断路器的分类

按灭弧介质分：油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器、磁吹断路器和固体产气断路器。

按装设地点分：户外式和户内式。

按结构和绝缘方式分：接地金属箱型和绝缘子支持型。

按工作位置分：发电机断路器、输电断路器和配电断路器。

按操作能源形式分：手动机构、直流电磁机构、弹簧机构、液压机构、气动机构和电动操作机构。

按电压等级分：中压断路器、高压断路器和超高压断路器。

按SF6高压断路器灭弧特点分：自能式、气压式和混合式。

3.断路器主要电气性能技术参数：

额定电压:运行中能长期承受的系统最高电压。

额定电流:在规定的使用和性能条件下能够持续通过的电流的有效值。

额定短路开断电流：指在规定的条件下，断路器能保证开断而不影响其继续正常工作的最大短路电流。

额定短时耐受（热稳定）电流：额定短时耐受电流反映的使断路器承受短路电流热效应的能力。

额定峰值耐受（动稳定）电流：指在规定的使用和性能条件下断路器在合闸状态下能够承载的额定短时耐受电流第一个大半波的峰值电流。峰值耐受电流等于2.5倍额定短时耐受电流，与额定短路关合电流相等。

4.断路器的基本组成

高压断路器的主要结构大体分为:导流部分、灭弧部分、绝缘部分和操作机构部分。

5.为何断路器跳闸辅助触点要先投入、后断开

串在跳闸回路中的断路器辅助触点，叫作跳闸辅助触点。

先投入：是指断路器在合闸过程中，动触头与静触头未接通之前跳闸辅助触点就已经接通，做好跳闸准备。一旦断路器合于故障时就能迅速跳开。

后断开：是指断路器在跳闸过程中，动触头离开静触头之后，跳闸辅助触点再断开，以保证断路器可靠的跳闸。

6.何谓自由脱扣功能？

操动机构在断路器合闸到任何位置时，接受到分闸脉冲命令均应立即分闸，称为操动机构的自由脱扣功能。

7.断路器跳跃

断路器跳跃一般有两种情况：

（1）主回路没有故障，由于断路器机构辅助触点不良，继电器触点卡住等原因。

（2）主回路确有故障，断路器合于故障点，继电器保护动作是断路器跳闸，而这时断路器的操作把手尚未复归或自动装置的触点卡死等，从而使断路器发生多次跳合的现象。

断路器跳跃时，对供电系统会造成严重的影响，断路器本身也容易损坏甚至爆炸。因此，在断路器的控制回路中，应装有防止跳跃的闭锁装置。

8.为什么高压断路器采用多断口结构

有多个断口可使加在每个断口上的电压降低，从而使每段的弧隙恢复电压降低。

多个断口把电弧分割成多个小电弧段串联，在相等的触头行程下多断口比单断口的电弧拉伸更长，从而增大了弧隙电阻。

多断口相当于总的分闸速度加快了，介质恢复速度增大。

9.多断口断路器为什么要并联电容器

多断口断路器的每个断口在开断位置及开断过程中的电压分配是不均匀的，这取决于断路器的断口电容和对地电容的大小。

为了充分发挥每个灭弧室的作用，降低灭弧室的成本，尽量使每个断口上的电压分配相等，通常要在每个断口上并联适当容量的电容器，用以改善在不同工作条件下每个断口的电压分配。

10.断路器断口为什么要并联电阻

操作断路器是大部分操作过电压的起因。提高断路器的灭弧能力和动作的同期性，加装合闸电阻是限制操作过电压的有效措施。

在超高压和特高压电网中需要采取措施抑制断路器操作时产生的过电压。如在330-750kV断路器装设的合闸电阻，特高压断路器中装设的分闸电阻和特高压隔离开关上装设的限制重击穿过电压的并联电阻。

在超高压电网合空载长线路时，为了限制合闸过电压，利用合闸电阻将电网的部分能量吸收和转化成热能，以达到削弱电磁振荡，限制过电压的目的。

11.断路器的各控制回路

控制回路主要包括为：跳、合闸电路、信号电路、断路器防跳电路和事故音响启动电路。

一、断路器的基本跳、合闸控制回路

断路器基本跳、合闸回路如图所示，其工作原理简述如下。

（1）合闸操作。手动合闸是将控制开关SA打至“合闸”位置，此时其5—8触点瞬时接通；而断路器在跳闸位置时其动断触点QF2是接通的，所以合闸接触器KM线圈通电起动，其动合触点接通，断路器合闸线圈YC通电启动，断路器合闸。

当合闸操作完成后，断路器的动断辅助触点QF2断开，合闸接触器KM线圈断电，在合闸回路中的两个动合触点断开，切断断路器合闸线圈YC的电路；同时，断路器动合触点QF1接通，准备好跳闸回路。

断路器的自动合闸是由自动重合闸装置的出口触点K1闭合实现的。

（2）跳闸操作。手动跳闸是将控制开关SA打至“跳闸”位，此时其6—7触点接通，而断路器在合闸位置时其动合触点QF1是接通的，所以跳闸线圈YT通电，断路器进行跳闸。

当跳闸操作完成后，断路器的动合触点QF1断开，而动断触点QF2接通，准备好合闸回路。

断路器的自动跳闸是由保护装置出口继电器K2触点闭合来实现的。

二、信号电路

断路器的信号回路如下图所示：

断路器处在合闸位置，SA处在CD位置，控制小母线正极→SA16－13→HR→R2→QF2→控制小母线负极，红灯（HR）平光。

断路器处在分闸位置，绿灯（HG）平光。

断路器自动合闸或保护动作使断路器跳闸时，断路器厂家为引起运行人员注意，普遍采用指示灯闪光方法。电路采用“不对应”原理设计。

如自动合闸时，断路器在合闸位置，SA在TD位置；M100+→SA9－10→HG→R1→QF1→控制小母线负极，绿灯（HG）闪光。

三、断路器防跳电路

（1）断路器产生跳跃现象原因：

断路器合闸于永久故障线路。

控制开关SA手柄未松开，SA5－8或自动装置触点K1卡死情况下。

（2）防跳：防止断路器在短时间内多次进行跳合闸操作

要求每次合闸操作时，只允许一次合闸，跳闸后只要手柄在“合闸”位置(或自动装置的触点K1在闭合状态)，则应对合闸操作回路进行闭锁，保证不再进行第二次合闸。

（3）防跳措施：电气防跳和机械防跳

电气防跳有采用防跳继电器（KCF）和跳闸线圈的辅助接点两种。

（4）采用防跳继电器构成防跳电路

在35kV及以上电压的断路器控制回路中，通常加装防跳中间继电器KCF，如图所示。KCF有两个线圈：电流起动线圈KCF（I），串接于跳闸回路中；电压（自保持）线圈KCF（U），与自身的动合触点串联，再并接于合闸接触器KM的回路中。

对于3-10kV电压等级的断路器，如果采用室内开关柜，没装自动重合闸，由于开关柜具有机械防跳装置，此时断路器可不设电气“防跳”装置。

防跳继电器KCF具有二个线圈：电流起动线圈与电压保持线圈。电流线圈串联在跳闸线圈回路中，电压线圈与其自身的动合触点串联再与YC相并联，另一对动断触点与YC串联起闭锁作用。

当手动合闸于永久故障线路上时，继电保护出口中间继电器触点K2闭合，电流经K2→KCF→QF2→YT，YT得电，断路器跳闸，同时KCF起动，其动断触点断开，闭锁合闸回路；动合触点闭合。只要SA5—8接通，KCF电压线圈始终带电吸合，闭锁合闸回路，直至运行人员松开手柄，SA5—8断开为止。

自动合闸的防跳过程同上。

四、事故音响启动电路

断路器由继电保护动作而事故跳闸时，QF处于跳闸位置，SA处于合闸后位置；事故音响小母线M708接通负电源，启动事故音响。事故音响启动按断路器和控制开关位置“不对应”启动。

五、电磁操作机构断路器的控制电路

（1）手动合闸操作

合闸前，断路器处于跳闸位置，QF1、QF3 闭合、QF2断开、SA处于“跳闸后”位置，正电源 (+) 经FU1→SA⑾⑩→GN→R1→QF1→KM→FU2→负电源(一)形成通路，绿灯GN发平光。此时合闸接触器KM线圈两端虽有一定电压，但由于HG和R1的分压作用，不足以使合闸接触器动作；绿灯亮不仅反映断路器位置，同时监视合闸回路完整性。

将SA操作手柄顺时针方向旋转90°到预备合闸位置，此时HG经SA⑨⑩接至闪光小母线M100(+)上，HG闪光。

核对无误后，将SA手柄顺时针旋转45°到“合闸”位置，SA⑤⑧接通，合闸接触器KM加上全电压励磁动作，其主触头KM1、KM2闭合，使YC励磁动作，操作机构使断路器合闸，同时辅助动断接点QF1断开，HG熄灭、辅助动合接点QF2闭合，电流经（+)→FU1→SA⒃⒀→HR→R2→YT→FU2到(-)，红灯RD发平光。

运行人员见RD发平光后，松开SA手柄，SA回到“合闸后”位置，此时电流经（+）→FU1→SA⒃⒀→RD→R2→QF2→YT→FU2到（-），RD发平光。

（2）事故跳闸

自动跳闸前，断路器处于合闸位置，控制开关处于“合闸后”状态，HR平光。

当一次回路发生故障相应继电保护动作后，K2闭合，短接了HR和R2回路，使YT加上电压励磁动作，断路器跳闸；QF2断开，HR熄灭；QF1闭合，HG闪光；QF3闭合，中央事故信号装置峰鸣器HAU发出了事故音响信号，表明断路器已事故跳闸。

（3）自动合闸

自动合闸前，断路器处在跳闸位置，控制开关处于“跳闸后”位置，HG平光。

当自动装置动作使K1闭合时，短接了HG和R1，KM加上全电压励磁动作，使断路器合闸。合闸后QF1断开，HG熄灭，QF2闭合，HR闪光，同时自动装置将启动中央信号装置发出警铃声和相应的光字牌信号，表明该断路器自动投入。

六、弹簧操动机构断路器的控制电路

当断路器无自动重合闸后装置时，在其合闸回路中串有操作机构的辅助动合触点Q1。只有在弹簧储能后、Q1闭合后，才允许合闸。

当弹簧未储能时，储能电机启动回路两对辅助动断触点Q1闭合，启动电动机M，使合闸弹簧储能。

弹簧储能后，两对动断触点Q1断开，合闸回路中的辅助动合触点Q1闭合，电动机M停止转动。

此时，方可进行合闸操作，断路器利用弹簧储存的能量进行合闸，合闸弹簧释放能量后，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，将不能进行二次重合。为了保证可靠“防跳”，电路中装有防跳设施。

防跳继电器KCF的动合触点经电阻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。

七、液压操动机构断路器的控制电路

为保证断路器可靠工作，油的正常压力应在允许范围之内。

运行中，由于漏油或其他原因造成油压小于一定值时，微动开关触点S3闭合，使接触器KM线圈带电，其主触头闭合，启动油泵电动机M；同时时间继电器（KT）线圈励磁，其动断接点延时断开，接触器KM线圈失电，其主触头断开，油泵电动机M停止运转，维持了液压在要求的范围内。

当油压继续降低时，微动开关触点S1接通，中间继电器K1线圈励磁，其动合接点闭合发合闸闭锁信号；动断接点断开，切断合闸回路。

当油压继续降低时，微动开关触点S2接通，中间继电器K2线圈励磁，其动合接点闭合发分闸闭锁信号；动断接点断开，切断分闸回路

当压力异常到降低或异常升高时，断路器厂家压力表触点S6或S7闭合，启动中间继电器K3，其动合接点闭合发压力异常信号；动断接点断开，切断跳、合闸回路。