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继电保护操作回路是二次回路的基本回路，110KV操作回路构成该回路的基本结构，220KV操作回路也是在该回路上发展而来，同时保护的微机化也是将传统保护的电气量、开关量进行逻辑计算后交由操作回路，因此微机保护仅仅是将传统的操作回路小型化，板块化。下面就讲解110KV的操作回路。图2.16。  LD 绿灯，表示分闸状态 HD 红灯，表示合闸状态 TWJ 跳闸位置继电器 HWJ 合闸位置继电器 HBJI 合闸保持继电器，电流线圈启动 TBJI 跳闸保持继电器，电流线圈启动 TBJV 跳闸保持继电器，电压线圈保持 KK 手动跳合闸把手开关 DL1 断路器辅助常开接点 DL2 断路器辅助常闭接点 （1）当开关运行时，DL1断开，DL2闭合。HD，HWJ，TBJI线圈，TQ构成回路，HD亮，HWJ动作，但是由于各个线圈有较大阻值，使得TQ上分的电压不至于让其动作，保护跳闸出口时，TJ，TYJ，TBJI线圈，TQ直接勾通，TQ上分到较大电压而动作，同时TBJI接点动作自保持TBJI线圈一直将断路器断开才返回（即DL2断开）。 （2）合闸回路原理与跳闸回路回路相同。 （3）在合闸线圈上并联了TBJV线圈回路，这个回路是为了防止在跳闸过程中又有合闸命令而损坏机构。例如合闸后合闸接点HJ或者KK的5，8粘连，开关在跳闸过程中TBJI闭合，HJ，TBJV线圈，TBJI勾通，TBJV动作时TBJV线圈自保持，相当于将合圈短接了（同时TBJV闭接点断开，合闸线圈被隔离）。这个回路叫防跃回路，防止开关跳跃的意思，简称防跃。 （4）KKJ是合后继电器，通过D1、D2两个二极管的单相导通性能来保证只有手动合闸才能让其动作，手动跳闸才能让其复归，KKJ是磁保持继电器，动作后不自动返回，KKJ又称手合继电器，其接点可以用于“备自投”、“重合闸”，“不对应”等。 （5）HYJ与TYJ是合闸和跳闸压力继电器，接入断路器机构的气压接点，在以SF6为灭弧绝缘介质的开关中，如果SF6气体有泄露，则当气体压力降至危及灭弧时该接点J1和J2导通，将操作回路断开，禁止操作。这里应该注意是当气压低闭锁电气操作时候，不应该在现场用机械方式打跳开关，气压低闭锁是因为气压已不能灭弧，此时任何将开关断开的方法性质是一样的，容易让灭弧室炸裂，正确的方法是先把该断路器的负荷去掉之后，再手动打跳开关。 （6）位置继电器HWJ，TWJ的作用有两个，一是显示当前开关位置，二是监视跳、合线圈，例如，在运行时，只有TQ完好，TWJ才动作。 在开关运行时，TQ上有分压，在开关断开时，HQ上有电压。若跳、合圈的动作电压低于所分到的电压开关会误动。根据规定，线圈电压应为直流全电压的35%—70%，即77V—154V。这就是跳、合闸实验。注意做实验时候应该读取线圈动作时候的负载电压。 随着断路器技术水平的发展，机构内部的二次回路已发生极大的变化，不再是单一断路器的辅助接点DL，加入了弹簧储能接点，气压接点等（当然，它们的逻辑图仍然可以简化成图2.16所示）。有时该二次回路与操作回路有不兼容的情况，以西安高压开关厂的LW25-126型号开关为例，这个合闸回路可以由图2.17简单表示。  CN 合闸弹簧储能接点，储能完毕后接点闭合 QY 开关内部气压常开接点，充气完毕后接点闭合 当手动合闸时KK动作，合闸过程中DL1断开，DL2闭合，整个回路由KK、DL2、R、52Y线圈勾通，52Y线圈动作，52Y开接点闭合，合闸后回路LD、TWJ、52Y开接点、并联的R和52Y时间接点、52Y线圈勾通（虽然52Y时间接点延时断开，但不影响回路逻辑）。尽管这个回路阻值较大，不能让LD亮，不能让TWJ动作，但是足以让52Y线圈一直保持动作状态，所有52Y闭接点一直断开，HQ被隔离。即使是断路器跳开，52Y闭接点也不会返回，影响了下一次合闸，此时就必须将操作电源断开一下让52Y复归。 该52Y回路设计是断路器厂家机构内部的防跃功能，但是由于52Y与保护元件TWJ等的电气参数不匹配，52Y线圈动作电压过小所致。 为此，采用以下办法解决此弊端： 断开D11和D12的短接线，D11直接接在断路器辅助闭接点上，回路命名7’，如图2.18简示。  这种接线的缺点是TWJ和LD不再监视合圈HQ是否完好。 操作回路最重要的也是最常见的故障信号是“控制回路断线”，控制回路断线原理如图2.19所示。  当HWJ与TWJ都不动作时发“控制回路断线”，现象是开关位置信号消失， 位置指示灯熄灭，光字牌或者后台机发信号，保护报“THWJ”信号等。控制回路断线故障原因一般有：（1）控制保险损坏； （2）开关断开状态下未储能；（3）气压低机构内部气压接点断开操作回路；（4）跳、合线圈有烧坏；（5）断路器辅助接点接触不良；（6）电缆芯37或7（7’）接线不稳固；（7）TWJ或HWJ线圈被烧坏等。 在用保护试验仪做重合闸实验需要取外部接点信号，一般取开关的合位接点信号。结合图2.17，如果取跳位，在开关合闸之后，弹簧需要一段时间重新储能，也就是说跳位信号不能及时动作（此时保护应短时发“控制回路断线”信号，这是正常的），保护仪也就不能准确模拟实际故障情况。 这里简单介绍一下220KV线路等保护操作回路的问题。220KV等级保护属于双操作电源配置，其实第三组电源不是独立的电源，如图2.20所示，第三组电源在第一组电源有电时自动切换至第一组电源，当第一组电源消失时自动切换到第二组电源。第三组电源主要用于压力监视回路，中间备用继电器，主变风机控制回路等。  所有保护及安控装置作用于该断路器的出口接点都必须通过该断路器的操作系统，不允许出口接点直接接入断路器。 其他回路 1母差保护上线路刀闸位置信号回路 母差保护需要判断该间隔运行在哪段母线上，一般采用该间隔的刀闸位置继电器，图2.21。  2 失灵启动母差回路 在220KV线路等保护中，还专门装设有失灵保护，失灵保护最核心的功能是提供一组过流动作接点。在间隔发生故障时候本保护跳闸出口接点TJ2动作，故障电流同时使失灵保护的LJ也动作，这样失灵启动母差。若本保护在母差动作之前把故障切除，则TJ、LJ都返回，母差复归，否则，母差保护将延时出口对应该间隔的母差跳闸接点对其跟跳。若跟跳后该故障还存在，则母差上所有间隔的出口接点全部动作（有些母差保护没有跟跳功能）。 在220KV系统中，由于是分相操作，分别提供三相接点，使用时应将三相接点并联，如图2.23  3 不一致保护 在有些失灵保护中还提供了不一致保护功能，不一致又叫非全相，反应在断路器处于单相或两相运行的情况下是否要把运行相跳开。如图2.24  只要断路器三相不全在跳闸位置或者合闸位置，非全相保护都要启动，经定值整定是否跳闸。 4 综合重合闸回路 220KV断路器属于分相操作机构，因此重合闸就分停用、单相重合闸，三相重合闸和综合重合闸四种方式，由装设在保护屏的重合闸把手开关人工切换。这四种方式的动作特征如下： 单重：单相故障单跳单重，多相故障三跳不重。 三重：任何故障都三跳三重。 综重：单相故障单跳单重，多相故障三跳三重。 停用：单相故障单跳不重，多相故障三跳不重。 注意，选择停用方式时，仅仅是将该保护的重合闸功能闭锁，而不是三跳，这是因为220KV线路是双保护配置，一套重合闸停用，另一套重合闸可能是在单重方式下运行，所以本保护不能够三跳。如果重合闸全部停用，为了保证在任何故障情况下都三跳，必须把“勾通三跳压板”投上（对于220KV旁路开关只有一套保护，所以要停用重合闸就必须先将“勾三压板”投入）。整个回路如图2.25  勾通三跳信号闭锁了重合闸，相当与把重合闸放电，切换在单重方式时引入断路器跳位接点是为了当断路器三跳时也能闭锁重合。 在220KV断路器的操作回路中，还设有跳闸R端子和跳闸Q端子。它们是为外部其它保护对本断路器跳闸出口接点而设计。跳闸后要启动重合闸的其他保护出口接点接Q端子，跳闸后将重合闸闭锁的接R端子（如母差跳闸）。在110KV断路器操作回路中与其对应的是保护跳闸和手动跳闸端子。 5 断路器位置信号 分相操作机构断路器必须三相都合上才能算是处于合闸位置，只要有一相断路器跳开就属于分闸状态，因此HWJ是串联，TWJ是并联方式来发信号。  6 复合电压并联启动 复合电压是指不对称故障时的负序电压和三相故障时的低电压。在运行中，若负序电压大于整定值或低电压低于整定值，复压元件UB启动。复合电压主要用于主变的后备保护。 复压并联启动是指人工投入压板或由主变其它侧的复压元件来满足本侧的复压条件，如图2.27，以主变高压侧后备保护为例。  复压并联主要是考虑到在容量比较大的变压器一侧发生故障，其他侧的电压变化不大，此时其它侧后备保护可能因为复压条件不满足而复合电压过流元件不能动作。 7 主变风机回路 图2.28所示了主变风机控制的一般回路。ZK是选择“自动”/“手动”把手开关，C是交流接触器，BK是单组风机的电源开关，RT是风机的热耦，WJ是主变温度计，一般设计为两个值45℃和55℃，55℃时风机启动，45℃时风机返回。GFL是主变后备保护提供的过负荷接点，作过负荷启动风机用（可以将三侧后备保护的GFL接点并联使用）。因此风机启动方式有三种： （1）手动启动方式 ZK的2、4直接启动ZJ，ZJ启动C （2）温度启动方式 ZK的1、3接通，温度超过45℃时1ZJ动作，超过55℃时ZJ动作，1ZJ与ZJ的接点对ZJ线圈自保持，一直需要温度下降到45℃以下，1ZJ断开时才返回。 （3）过负荷启动方式 主变过负荷时，启动时间继电器1SJ，延时启动ZJ。 2SJ作用是延时报风机故障信号。如图2.29 补充：220KV主变风机启动方式与110KV主变原理完全一致。主要区别有两点 （1）220KV主变温度计提供两组温度启动接点，各个风机可以根据事先把手开关设定的“温度I”或“温度II”在不同的温度逐一投入。 （2）把手开关还设有“辅助”档，当运行的风机因故停止工作时，把手开关在辅助挡风机将自动投入运行。 8 主变测温回路 主变测温常用的是Pt100电阻，测温原理如图2.30 这种方式测温对Pt100电阻的精确度要求较高，就是导线上的电阻r影响也必须考虑，所以设计了T05+的补偿回路，根据补偿，就能够获得Pt上的压降，再计算出Pt的电阻，最后对照Pt100的温度和电阻的特性就能够得到主变的温度。 9 有载调压机构 S6“1—N”升压极限位置开关，在最高档断开； S7“N—1”降压极限位置开关，在1档断开； 图2.31是有载调压机构的示意简图。升压时按钮S1动作，K1闭合，电机M正相序转动，调压机构升档，降压时S2动作，K2闭合，电机M反相序转动，调压机构降档。紧急停止时S3闭合，Q1动作断开操作回路。主变后备保护保护在过流时候，BTYJ动作，闭锁调压。 有载机构的档位显示一般有三种，一种是一一对应方式，如图2.32，当前在哪个档位就哪个档位带电，另一种是BCD码方式，按照8421记数方法，如图2.33，在1档时M1通，在2档时M2通，在3档时M1和M2都导通，在4档时M3导通等等，还有一种是位数方法，如图2.34，M11表示十位数，带电表示1，不带电表示0，后面的M1—M10表示个位的0—10数字。 10 交直流电源回路 断路器需要交流电源柜内照明，加热，需要直流电源电机储能（220V）或者作合闸电源（240V）。电源回路比较简单，这里只简单介绍一下。 每个一次电源等级相同的间隔用一条主线路，主线路把所有该等级间隔的端子箱串联起来，图2.34表示出了直流回路是一个手拉手的合环回路，每个端子箱都有一个开环的刀闸，这样某个机构要停止供电时只需要断开它自己和旁边某一侧端子箱的刀闸即可，而不影响其他机构的正常供电，在主线路上已经有直流屏的出线保险（1RD、2RD）所以只能是安装刀闸不能是可熔保险或者空气开关。但是在到机构箱去的分支线路中还必须有可熔保险或者空气开关。 这里要说明一下合闸电源和储能电源的不同点，在以往的开关中，多是由操作电源动作接触器，接触器的大容量接点接通合闸电源，开关的合闸线圈瞬间通过冲击大电流产生巨大磁场，线圈中的铁芯动作带动开关动触头连杆，把开关合上，所以合闸电缆都比较粗，用2×30以上的铝芯电缆，在合闸瞬间直流屏受到的冲击影响也比较大。现在的弹簧操作机构开关，都是事先由储能电源将合闸弹簧储能，合闸时操作电源通过合圈，合圈中的铁芯顶开固定弹簧的棘爪，弹簧瞬间释放能量，由这个弹簧的弹性势能能去推动连杆将动触头合上。 通过比较合闸电源和储能电源的不同，因工作需要断开运行开关的合闸电源必须经过调度部门的同意，因为合闸电源一旦断开，开关重合闸就不起作用了。储能电源不存在这个缺陷。 交流回路与直流回路的结构完全一致。 专业 专注 在运行维护、继电保护等一线岗位中经常会遇到很多的问题，希望大家关注“继保小家”，在工作中边学习，边进步，逐步成为工作岗位的骨干。 【1】本号所刊发文章仅为学习交流之用，无商业用途，向原作者致敬。 【2】本文为非原创内容，转载于网络，凡侵必删！。 |
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