課程設(shè)計---斷路器的控制與中央信號回路的設(shè)計

1、<p>　　斷路器的控制與中央信號回路的設(shè)計</p><p><b>　　設(shè)計目的</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計，熟練掌握斷路器的動作過程與控制回路的工作過程。理解斷路器控制回路在線路發(fā)生故障時的對斷路器控制的過程。理解主信號回路的作用及工作原理。理解主信號回路與斷路器控制回路的關(guān)系。</p><p><b>

2、;　　設(shè)計任務</b></p><p>　　自行查找有關(guān)斷路器控制與發(fā)出信號原理的資料，并查閱其他相關(guān)信息，要求分析斷路器手動分、合閘，自動分、合閘實現(xiàn)過程，并分析該短路器所在回路發(fā)生事故或非正常運行狀態(tài)時產(chǎn)生中央信號的過程，畫出其相應的控制回路原理接線展開圖與中央信號原理接線展開圖。</p><p><b>　　設(shè)計成果</b></p>&

3、lt;p>　　斷路器是變電所中主要的開關(guān)設(shè)備，每臺高壓斷路器都附有相應的操作機構(gòu)，用于驅(qū)動斷路器的分閘或合閘，并保持在分合狀態(tài)。斷路器在動作以后應產(chǎn)生警示信號，使工作人員發(fā)現(xiàn)斷路器工作在非正常狀態(tài)進而及時的排除故障。中央信號回路的作用就是產(chǎn)生這種信號。</p><p>　?。ㄒ唬└邏簲嗦菲鞯挠猛?、分類和基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護電器。概括來

4、講，斷路器在電網(wǎng)中起到兩方面的作用：一、控制作用，即根據(jù)電網(wǎng)運行需要，將一部分電力設(shè)備或線路投入或退出運行；二、保護作用，即在電力設(shè)備或線路發(fā)生故障時，通過繼電保護裝置作用于斷路器，將故障部分從電網(wǎng)中迅速切除，保證電網(wǎng)的無故障部分正常運行。</p><p>　　斷路器按安裝地點可分為屋內(nèi)和屋外兩種，按其控制地點來分，有就地控制和集中控制。一般100KV及以下的斷路器多采用就地控制，而35KV及以上的斷路器多采用集

5、中控制。集中控制是運行人員在設(shè)備幾十米或幾百米以外的控制室內(nèi)，用控制開關(guān)通過回路進行斷路器的分、合閘操作。按采用的滅弧介質(zhì)可以分為以下四種：</p><p><b>　　1、油斷路器</b></p><p>　　油斷路器采用絕緣油作滅弧介質(zhì)。它可以分為多油和少油斷路器。多油斷路器的油除了作介質(zhì)和分閘后觸頭間的絕緣外，還作為帶電部分對地絕緣，故它的油箱是直接接地的，少油

6、斷路器的油僅做滅弧介質(zhì)和分閘后觸頭之間的絕緣，而帶電部分對地絕緣采用瓷件或其他介質(zhì)，因此用油量少。</p><p><b>　　2、壓縮空氣斷路器</b></p><p>　　壓縮空氣斷路器采用約20個大氣壓的壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)和斷口的絕緣介質(zhì)。這種斷路器一般用在220KV及以上系統(tǒng)中。</p><p><b>　　3、真空斷路器&

7、lt;/b></p><p>　　真空斷路器是一種利用的真空的高介質(zhì)強度來滅弧的斷路器。目前，真空斷路器的發(fā)展很快，已廣泛用35KV及以下的電力系統(tǒng)。</p><p><b>　　4、六氟化硫斷路器</b></p><p>　　采用六氟化硫（SF6）氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的斷路器，稱為六氟化硫斷路器。六氟化硫是有一種無色、無味并具有優(yōu)

8、良滅弧性能和絕緣性能的氣體。這是一種發(fā)展很快的斷路器，目前在110KV及以上系統(tǒng)中應用很多，在10~35KV系統(tǒng)用也有應用。</p><p>　　高壓斷路器的類型很多，但就其結(jié)構(gòu)來講，都是由斷開元件、支撐絕緣件、傳動元件、基座及操作機構(gòu)5部分組成，其中斷開元件是斷路器的核心元件，控制、保護等方面的任務，都需要它來完成。其他部分都是配合元件，為完成上述任務而設(shè)置的。</p><p>　　斷路

9、器的開斷機構(gòu)主要是由開斷觸頭和滅弧室組成。由于斷路器工作場合的電壓等級都比較高，當斷路器開斷電路以后，都會產(chǎn)生強烈的電弧。高壓斷路器根據(jù)使用場合的不同，都具有不同的滅弧方式。斷路器的主要部件還有一個就是電流互感器。流互串聯(lián)在主電路中，即時監(jiān)控主電路的工作情況，并把監(jiān)測到的信號傳送給操動機構(gòu)，由操動機構(gòu)通過傳動元件控制開斷元件動作開斷電路。</p><p>　　（二）控制回路和信號系統(tǒng)</p><

10、;p>　　斷路器的控制回路就是控制（操作）斷路器分、合閘的回路。操作機構(gòu)有手力式、電磁式和彈簧式。 </p><p>　　信號系統(tǒng)是用來指示一次設(shè)備運行狀態(tài)的二次系統(tǒng)。中央信號可分為斷路器位置信號、事故信號和預告信號。</p><p>　　為確保斷路器在各種情況下可靠操作，并便于運行人員監(jiān)視，對控制回路提出以下要求：</p><p>　　斷路器的合閘和跳閘是按

11、短時通電設(shè)計的，所以操作完成后，應迅速自動斷開合閘或跳閘回路以免燒壞線圈。</p><p>　　斷路器既能在遠方由控制開關(guān)進行手動合閘或跳閘，又能在自動裝置和繼電保護作用下自動合閘或跳閘。</p><p>　　控制回路應具有反應斷路器處于合閘和跳閘的位置狀態(tài)信號。具有防止斷路器多次合、跳閘的“防跳”裝置。</p><p>　　應具有監(jiān)視控制回路及其電源是否完好。&l

12、t;/p><p>　　5、 無論斷路器是否帶有機械閉鎖，都應具有防止多次合、跳閘的電氣防跳措施。</p><p>　　6、 對于采用氣壓、液壓和彈簧操作的斷路器，應有壓力是否正常，彈簧是否拉緊到位的監(jiān)視回路和閉鎖回路。</p><p>　　7、 控制回路應力求簡單可靠。</p><p>　?。ㄈ艄獗O(jiān)視斷路器控制回路和信號系統(tǒng)</p>

13、;<p>　　高壓斷路器控制回路：指控制(操作)高壓斷路器分、合閘的回路。電磁操作機構(gòu)只能采用直流操作電源，彈簧操作機構(gòu)和手動操作機構(gòu)可交直流兩用，但一般采用交流操作電源。</p><p>　　信號回路是指示一次電路設(shè)備運行狀態(tài)的二次回路。主信號按用途分，有斷路器位置信號、事故信號和預告信號等。</p><p>　　斷路器位置信號用來顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)。一般是紅燈(

14、符號RD)亮，表示斷路器在合閘位置；綠燈(符號GN)亮，表示斷路器在分閘位置。</p><p>　　事故信號用來顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)。一般是紅燈閃光，表示斷路器自動合閘，綠燈閃光，表示斷路器自動跳閘。此外還有事故音響信號和光字牌等。 </p><p>　　預告信號是在一次設(shè)備出現(xiàn)不正常狀態(tài)時或在故障初期發(fā)出的報警信號。值班員可根據(jù)預告信號及時處理。</p><

15、;p>　　事故信號和預告信號的斷路器控制回路和信號回路一般有以下二種情況：</p><p>　　1、采用手動操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路 </p><p>　　合閘時，推上操作機構(gòu)手柄使斷路器合閘。這時斷路器的輔助觸點QF3—4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器已經(jīng)合閘。由于該回路有限流電阻R2，跳閘線圈YR雖有電流通過，但電流很小，不會動作。紅燈RD亮，還表明跳閘回路及控制回路的熔斷器

16、FU1、FU2是完好的，即紅燈RD同時起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。觸頭KM是事故跳閘線圈的常開觸頭，當線路發(fā)生故障時，KM閉合，YR線圈流過較大電流，斷路器自動跳閘。 </p><p>　　分閘時，扳下操作機構(gòu)手柄使斷路器分閘。斷路器的輔助觸點QF3—4斷開，切斷跳閘回路，同時輔助觸點QF1—2閉合，綠燈GN亮，指示斷路器已經(jīng)分閘。綠燈GN亮，還表明控制回路的熔斷器FU1、FU2是完好的，即綠燈GN同時起著監(jiān)視

17、控制回路完好性的作用。</p><p>　　WC控制小母線,WS信號小母線,R1、 R2限流電阻，QM手動操作機構(gòu)輔助觸點 </p><p>　　在斷路器正常操作分、合閘時，由于操作機構(gòu)輔助觸點QM與斷路器輔助觸點QF5—6都是同時切換的，總是一開一合，所以事故信號回路總是不通的，不會錯誤地發(fā)出事故信號。 </p><p>　　當一次電路發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置

18、動作，其出口繼電器KM觸點閉合，接通跳閘線圈YR的回路(QF3—4原已閉合)，使斷路器跳閘。隨后QF3—4斷開，使紅燈RD滅，并切斷YR的跳閘電源。與此同時，QF1—2閉合，使綠燈GN亮。這時操作機構(gòu)的操作手柄雖然仍在合閘位置，但其黃色指示牌掉落，表示斷路器自動跳閘。同時事故信號回路接通，發(fā)出音響和燈光信號。事故信號回路是按“不對應原理”接線的，由于操作手柄仍在合閘位置，其輔助觸點QM閉合，而斷路器已事故跳閘，其輔助觸點QF5—6也返回

19、閉合，因此事故信號回路接通。當值班員得知事故跳閘信號后，可將操作手柄扳下至分閘位置，這時黃色指示牌隨之返回，事故信號也隨之解除?？刂苹芈分蟹謩e與指示燈GN和RD串聯(lián)的電阻R1和R2，主要用來防止指示燈燈座短路時造成控制回路短路或斷路器誤跳閘。 </p><p>　　2、采用電磁操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路 </p><p>　　電磁操作回路的控制開關(guān)采用雙向自復式并具有保持觸點的LW5型

20、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，其手柄正常為垂直位置(00)。順時針扳轉(zhuǎn)450，為合閘(ON)操作，手松開即自動返回(復位)，保持合閘狀態(tài)。反時針扳轉(zhuǎn)45o，為分閘(OFF)操作，手松開也自動返回，保持分閘狀態(tài)。圖中虛線上打黑點(·)的觸點，表示在此位置時該觸點接通；而虛線上標出的箭頭(→)，表示控制開關(guān)手柄自動返回的方向。 </p><p>　　合閘時，將控制開關(guān)SA手柄順時針扳轉(zhuǎn)450，這時其觸點SA1—2接通，合閘

21、接觸器KO通電(其中QF1—2原已閉合)，其主觸點閉合，使電磁合閘線圈YO通電，斷路器合閘。合閘后，控制開關(guān)SA自動返回，其觸點SA1—2斷開，切斷合閘回路，同時QF3—4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器已經(jīng)合閘，并監(jiān)視著跳閘線圈YR回路的完好性。 </p><p>　　WC控制小母線,WL燈光信號小母線,WF閃光信號小母線,WS信號小母線,WAS信號音響小母線,WO合閘小母線 </p><p&g

22、t;　　分閘時，將控制開關(guān)SA手柄反時針扳轉(zhuǎn)45 o，這時其觸點SA7—8接通，跳閘線圈YR通電(其中QF3—4原已閉合)，使斷路器QF分閘。分閘后，控制開關(guān)SA自動返回，其觸點SA7—8斷開，斷路器輔助觸點QF3—4也斷開，切斷跳閘回路，同時觸點SA3—4閉合，QF1—2也閉合，綠燈GN亮，指示斷路器已經(jīng)分閘，并監(jiān)視著合閘線圈KO回路的完好性。 </p><p>　　由于紅、綠指示燈兼起監(jiān)視分、合閘回路完好性的

23、作用，長時間運行，因此耗能較多。為了減少操作電源中儲能電容器能量的過多消耗，因此另設(shè)燈光指示小母線WL(+)，專用來接入紅、綠指示燈。儲能電容器的電能只給控制小母線WC供電。 </p><p>　　當一次電路發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，其出口繼電器KM觸點閉合，接通跳閘線圈YR回路(其中QF3—4原已閉合)，使斷路器自動跳閘。隨后QF3—4斷開，使紅燈RD滅，并切斷跳閘回路，同時QF1—2閉合，而SA在合閘

24、位置，其觸點SA5—6也閉合，從而接通閃光電源WF(+)，使綠燈GN閃光，表示斷路器自動跳閘。由于斷路器自動跳閘，SA在合閘位置，其觸點SA9—10閉合，而斷路器已跳閘，其觸點QF5—6也閉合，因此事故音響信號回路接通，又發(fā)出音響信號。當值班員得知事故跳閘信號后，可將控制開關(guān)SA的操作手柄扳向分閘位置(反時針扳轉(zhuǎn)450后松開)，使SA的觸點與OF的輔助觸點恢復“對應”關(guān)系，全部事故信號立即解除。</p><p>

25、<b>　　四、課程設(shè)計心得</b></p><p>　　在這次電氣設(shè)備運行及維護課程設(shè)計中，我選做了斷路器的控制與中央信號回路設(shè)計這一課題。因為我覺得這一個課題更貼近與實際操作，更能使我們理解在課本中學到的理論知識與實際操作的關(guān)系。在這次課程設(shè)計過程中，我運用在課本上學到的理論知識和翻閱有關(guān)書籍資料查到的應用知識，設(shè)計了一個很簡單的一回路中央信號回路。通過一個簡單的控制回路控制斷路器分合閘

26、以及斷路器在故障情況下自行跳閘。雖然這個設(shè)計很簡單，但是它卻使我深層的理解了斷路器的工作原理及其與控制回路的對應關(guān)系?？刂苹芈吠ㄟ^一個壓互或者流互從主電路上即時采集信號，在得到正常工作信號或故障信號時通過分合閘線圈控制斷路器動作。由于時間比較緊，這次課程設(shè)計只進行了一周。但是在這短短一周時間中，我學到了許多在課本上學不到的知識。雖然過程中也遇到了一些困惑，但是在老師的幫助下，一一的解決并且將其應用于自己的設(shè)計中。課程設(shè)計就是鍛煉我們把在

27、課本上學到的理論知識應用于自己設(shè)計的實際問題中的能力。將理論知識靈活應用于實際生活，這是我們高專學生一直強調(diào)的能力。而在校學習期間由于時間等條件的限制，我們不能完全進入社會實際當中。通過課程設(shè)計這種形式，我們能夠?qū)⒗碚撀?lián)系實</p><p><b>　　附錄1：參考文獻</b></p><p>　　[1]范錫普.發(fā)電廠電氣部分（第二版）.水利電力出版社</p&