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第5章断路器控制回路教学目的：掌握断路器控制方式、断路器控制回路的基本要求、断路器的基本跳、合闸控制回路、灯光监视的断路器控制回路、灯光监察液压操作机构操作断路器控制回路复习旧课：操作电源概述、蓄电池组直流操作直流、硅整流电容储能装置直流系统、复式整流装置直流系统、直流系统的绝缘监察与电压监察装置；重点：掌握断路器控制方式、断路器控制回路的基本要求、断路器的基本跳、合闸控制回路、灯光监视的断路器控制回路、灯光监察液压操作机构操作断路器控制回路；难点：掌握断路器控制方式、断路器控制回路的基本要求、断路器的基本跳、合闸控制回路、灯光监视的断路器控制回路、灯光监察液压操作机构操作断路器控制回路；引入新课：第一节概述一、断路器控制方式断路器是电力系统中最重要的开关设备，在正常运行时断路器可以接通和切断电气设备的负荷电流，在系统发生故障时则能可靠地切断短路电流。
断路器一般由动触头、静触头、灭弧装置、操动机构及绝缘支架等构成。
为实现断路器的自动控制，在操动机构中还有与断路器的传动轴联动的辅助触头。
断路器的控制方式有多种，分述如下。
1．按控制地点分断路器的控制方式接控制地点分为集中控制和就地（分散）控制两种。
（1）集中控制。
在主控制室的控制台上，用控制开关或按钮通过控制电缆去接通或断开断路器的跳、合闸线圈，对断路器进行控制。
一般对发电机、主变压器、母线、断路器、厂用变压器35kV以上线路等主要设备都采用集中控制。
（2）就地（分散）控制。
在断路器安装地点（配电现场）就地对断路器进行跳、合闸操作（可电动或手动）。
一般对10kV线路以及厂用电动机等采用就地控制，可大大减少主控制室的占地面积和控制电缆数。
2．按控制电源电压分断路器的控制方式接控制电源电压分为强电控制和弱电控制两种。
（1）强电控制。
从断路器的控制开关到其操作机构的工作电压均为直流110V或220V。
（2）弱电控制。
控制开关的工作电压是弱电（直流48V），而断路器的操动机构的电压是220V。
断路器操作回路标准
断路器的操作回路应满足以下标准：
1. 断路器既能在远方由控制开关进行手动跳、合闸，又能在继电保护和自动装置作用下自动跳、合闸。
2. 断路器操作机构的跳、合闸线圈是短时通电设计制造的，当断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，防止因通电时间过长而烧坏线圈。
3. 控制回路应有指示断路器跳闸与合闸的位置信号，而且能够区分自动跳闸或合闸与手动跳闸或合闸的位置信号。
4. 应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置。
5. 应有指示断路器控制回路完好性的监视信号。
6. 在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。
7. 断路器的操作动力消失或不足时，例如弹簧机构的弹簧未储能，液压或气压机构的压力降低等，应闭锁断路器的动作，并发出信号。
8. 对于分相操作的断路器，应有监视三相位置是否一致的措施，就是应有三相不一致信号。
请注意，这些标准可能会因具体的应用和需求而有所不同，建议参考相关行业标准或向专业人士咨询。
供电技术知识——中央信号回路在控制回路中表示断路器位置状态的灯光信号称为位置信号。
当变电站的设备较多时，为了能及时方便地发现事故和异常情况，可集中设立信号装置，这种装置称为中央信号装置。
由于它承担的任务不同，可分为中央事故信号装置及中央预告信号装置。
l.中央事故信号断路器事故跳闸时，能及时发出音响信号（用蜂鸣器），并用光字牌灯显示出事故的性质，此种信号称为中央事故信号。
图B-1为中央事故信号装置回路的展开图。
图中的转换开关IZK为LW 2—W—6 a、6a、6 a、6a、 6 a、6a／F 5型，它只有投入和试验两个位置。
图中左半部分ISA、2SA、…等分别为控制回路中控制开关的触点，QF3为被控断路器的常闭触点，XJ为信号继电器的触点。
图B-1 中央事故信号装置展开图1ZK-转换开关；GP-光字牌；IXMJ-冲击继电器；1R-电阻；1YA-试验按钮；1FA-复归按钮1ZJ-中间继电器；FM-峰鸣器；KK-断路器控制开关；DL3-断路器辅助触点；XJ-信号继电器触点断路器在合闸状态时，控制开关在"合闸后"位置，SA1-3、SA19-17均闭合。
当断路器发生事故跳闸时QF3闭合，控制开关手柄位置未变，上述两对触点仍闭合。
转换开关置于"投入"位置，ZK2-3、ZK6-7均闭合。
电流经+XM→→SA19-17→QF3→光字牌指示灯GP→1SYM→ZK2-3及ZK6-7→SA1-31XMJ→-XM构成通路。
加到冲击继电器IXMJ上的电流为一直流脉冲电流（原始状态为开路，电流为零）。
此时，有如下动作：①电流冲击1XMJ起动，触点1XMJ闭合；②1ZJ带电起动；③触点1ZJ闭合；④蜂鸣器FM带电，发出音响信号。
与此同时，指示灯发出亮光，在指示灯前的光宇牌上显示出是何种保护动作，以便判断事故的性质。
1FA为复归按钮。
按下1FA，1XMJ的另一线圈直接从+XM获得电流，使冲击继电器复归，触点IXMJ断开，导致FM失电，发声停止，但指示灯仍发亮。
35〜110KV变电站设计规第一章总则第1.0.1条为使变电所的设计认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求，制订本规。
第1.0.2条本规适用于电压为35〜UOkV,单台变压器容量为5000kVA及以上新建变电所的设计。
第1.0.3条变电所的设计应根据工程的5〜10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。
第1.0. 4条变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程待点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案。
第1.0.5条变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。
第1.0.6条变电所设计除应执行本规外，尚应符合现行的国家有关标准和规的规定。
第二章所址选择和所区布置第2. 0.1条变电所所址的选择，应根据下列要求，综合考虑确定：一、靠近负荷中心；二、节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地；三、与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出；四、交通运输方便；五、周围环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源影响最小处;六、具有适宜的地质、地形和地貌条件（例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所），所址宜避免选在有重要文物或开采后对变电所有彫响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意；七、所址标高宜在50年一遇高水位之上，否则，所区应有可靠的防洪措施或与地区（工业企业）的防洪标准相一致，但仍应高于涝水位；八、应考虑职工生活上的方便及水源条件；九、应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。
第2. 0.2条变电所的总平面布置应紧凑合理。
第2.0.3条变电所宜设置不低于2.2m高的实体围壇。
城网变电所、工业企业变电所围墙的高度及形式，应与周围环境相协调。
第2. 0.4条变电所为满足消防要求的主要道路宽度，应为3.5m。
主要设备运输道路的宽度可根据运输要求确定，并应具备回车条件。
中央信号回路：中央信号装置使变电站信号集中的地方，当变电站所有电气设备或电力系统发生异常情况时，都是由它及时、准确地发出指令合信号，运行值班人员根据信号的性质进行正确的分析、判断和处理，以保证供电的正常运行。
中央信号分事故信号和预告信号两部分，事故信号指的时电力系统已酿成事故后发出的信号，让值班员尽快地、正确地限制事故地发展。
预告信号是指电力系统或个别电气设备已有异常情况，提醒值班员必须立刻采取有效地措施给以处理。
一、故障信号回路1、直流监视回路：因为事故信号回路担负着变电站的设备在发生事故时报音响的任务，所以一刻也不能中断电源，同时，也不能因回路中个别的元件发生问题而影响报信号，用带电的1JJ中间继电器作为对回路的监视。
在监视回路中，不论是由于哪一个熔断器熔断还是由于其他原因造成回路不通时，1JJ 继电器都将失磁，它得到常闭触点自动接通信号回路，瞬时报警铃和报光字。
光字：703——1JJ触点——901——1GP——709，710警铃：1YBM～2YBM——759——4XMJ——-KM+KM——4XMJ触点——4ZJ——-KM+KM——4ZJ触点——JL——-KM2、手动试验事故信号回路：手动试验就是人为使1XMJ起动，模拟警铃的过程。
当按下1YA按钮时，1XMJ 起动，它的常开触点起动1ZJ，1ZJ的常开触点起动DD电笛，另一常开触点起动1SJ，1SJ延时触点起动2XMJ，2XMJ的常开触点接着起动2ZJ，2ZJ的触点又起动1SJ，起到延时闭合的作用，按下FA按钮后，1SJ返回，告警信号返回，解除了音响。
3、断路器跳闸时的事故音响及信号回路：当保护装置动作或其它原因使断路器跳闸时，也报事故音响，同时事故信号也接通，由2SXJ、1SXJ两个回路起动，在起动1XMJ，报事故音响的过程与手动试验的过程一样。
二、预告信号回路：1、监视回路：在回路完好的情况下，作为回路监视的2JJ中间继电器是长期带电励磁的，但预告信号回路中熔断器熔断或回路不通，2JJ便立刻失磁，便起动了指示灯BD。
断路器的控制与中央信号回路的设计一、设计目的通过这次课程设计，熟练掌握断路器的动作过程与控制回路的工作过程。
理解断路器控制回路在线路发生故障时的对断路器控制的过程。
理解主信号回路的作用及工作原理。
理解主信号回路与断路器控制回路的关系。
二、设计任务自行查找有关断路器控制与发出信号原理的资料，并查阅其他相关信息，要求分析断路器手动分、合闸，自动分、合闸实现过程，并分析该短路器所在回路发生事故或非正常运行状态时产生中央信号的过程，画出其相应的控制回路原理接线展开图与中央信号原理接线展开图。
三、设计成果断路器是变电所中主要的开关设备，每台高压断路器都附有相应的操作机构，用于驱动断路器的分闸或合闸，并保持在分合状态。
断路器在动作以后应产生警示信号，使工作人员发现断路器工作在非正常状态进而及时的排除故障。
中央信号回路的作用就是产生这种信号。
（一）高压断路器的用途、分类和基本结构高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护电器。
概括来讲，断路器在电网中起到两方面的作用：一、控制作用，即根据电网运行需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行；二、保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护装置作用于断路器，将故障部分从电网中迅速切除，保证电网的无故障部分正常运行。
断路器按安装地点可分为屋内和屋外两种，按其控制地点来分，有就地控制和集中控制。
一般100KV及以下的断路器多采用就地控制，而35KV及以上的断路器多采用集中控制。
集中控制是运行人员在设备几十米或几百米以外的控制室内，用控制开关通过回路进行断路器的分、合闸操作。
按采用的灭弧介质可以分为以下四种：1、油断路器油断路器采用绝缘油作灭弧介质。
它可以分为多油和少油断路器。
多油断路器的油除了作介质和分闸后触头间的绝缘外，还作为带电部分对地绝缘，故它的油箱是直接接地的，少油断路器的油仅做灭弧介质和分闸后触头之间的绝缘，而带电部分对地绝缘采用瓷件或其他介质，因此用油量少。
2、压缩空气断路器压缩空气断路器采用约20个大气压的压缩空气作为灭弧介质和断口的绝缘介质。
这种断路器一般用在220KV及以上系统中。
3、真空断路器真空断路器是一种利用的真空的高介质强度来灭弧的断路器。
目前，真空断路器的发展很快，已广泛用35KV及以下的电力系统。
4、六氟化硫断路器）气体作为灭弧介质和绝缘介质的断路器，称为六氟化采用六氟化硫（SF6硫断路器。
六氟化硫是有一种无色、无味并具有优良灭弧性能和绝缘性能的气体。
这是一种发展很快的断路器，目前在110KV及以上系统中应用很多，在10~35KV系统用也有应用。
高压断路器的类型很多，但就其结构来讲，都是由断开元件、支撑绝缘件、传动元件、基座及操作机构5部分组成，其中断开元件是断路器的核心元件，控制、保护等方面的任务，都需要它来完成。
其他部分都是配合元件，为完成上述任务而设置的。
断路器的开断机构主要是由开断触头和灭弧室组成。
由于断路器工作场合的电压等级都比较高，当断路器开断电路以后，都会产生强烈的电弧。
高压断路器根据使用场合的不同，都具有不同的灭弧方式。
断路器的主要部件还有一个就是电流互感器。
流互串联在主电路中，即时监控主电路的工作情况，并把监测到的信号传送给操动机构，由操动机构通过传动元件控制开断元件动作开断电路。
（二）控制回路和信号系统断路器的控制回路就是控制（操作）断路器分、合闸的回路。
操作机构有手力式、电磁式和弹簧式。
信号系统是用来指示一次设备运行状态的二次系统。
中央信号可分为断路器位置信号、事故信号和预告信号。
为确保断路器在各种情况下可靠操作，并便于运行人员监视，对控制回路提出以下要求：1、断路器的合闸和跳闸是按短时通电设计的，所以操作完成后，应迅速自动断开合闸或跳闸回路以免烧坏线圈。
2、断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸或跳闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸或跳闸。
3、控制回路应具有反应断路器处于合闸和跳闸的位置状态信号。
具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”装置。
4、应具有监视控制回路及其电源是否完好。
5、无论断路器是否带有机械闭锁，都应具有防止多次合、跳闸的电气防跳措施。
6、对于采用气压、液压和弹簧操作的断路器，应有压力是否正常，弹簧是否拉紧到位的监视回路和闭锁回路。
7、控制回路应力求简单可靠。
（三）灯光监视断路器控制回路和信号系统高压断路器控制回路：指控制(操作)高压断路器分、合闸的回路。
电磁操作机构只能采用直流操作电源，弹簧操作机构和手动操作机构可交直流两用，但一般采用交流操作电源。
信号回路是指示一次电路设备运行状态的二次回路。
主信号按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预告信号等。
断路器位置信号用来显示断路器正常工作的位置状态。
一般是红灯(符号RD)亮，表示断路器在合闸位置；绿灯(符号GN)亮，表示断路器在分闸位置。
事故信号用来显示断路器在事故情况下的工作状态。
一般是红灯闪光，表示断路器自动合闸，绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。
此外还有事故音响信号和光字牌等。
预告信号是在一次设备出现不正常状态时或在故障初期发出的报警信号。
值班员可根据预告信号及时处理。
事故信号和预告信号的断路器控制回路和信号回路一般有以下二种情况：1、采用手动操作机构的断路器控制和信号回路合闸时，推上操作机构手柄使断路器合闸。
这时断路器的辅助触点QF3—4，跳闸线圈闭合，红灯RD亮，指示断路器已经合闸。
由于该回路有限流电阻R2YR虽有电流通过，但电流很小，不会动作。
红灯RD亮，还表明跳闸回路及控制回路的熔断器FU1、FU2是完好的，即红灯RD同时起着监视跳闸回路完好性的作用。
触头KM是事故跳闸线圈的常开触头，当线路发生故障时，KM闭合，YR 线圈流过较大电流，断路器自动跳闸。
分闸时，扳下操作机构手柄使断路器分闸。
断路器的辅助触点QF3—4断开，切断跳闸回路，同时辅助触点QF1—2闭合，绿灯GN亮，指示断路器已经分闸。
绿灯GN亮，还表明控制回路的熔断器FU1、FU2是完好的，即绿灯GN同时起着监视控制回路完好性的作用。
WC控制小母线,WS信号小母线,R1、 R2限流电阻，QM手动操作机构辅助触点在断路器正常操作分、合闸时，由于操作机构辅助触点QM与断路器辅助触点QF5—6都是同时切换的，总是一开一合，所以事故信号回路总是不通的，不会错误地发出事故信号。
当一次电路发生短路故障时，继电保护装置动作，其出口继电器KM触点闭合，接通跳闸线圈YR的回路(QF3—4原已闭合)，使断路器跳闸。
随后QF3—4断开，使红灯RD灭，并切断YR的跳闸电源。
与此同时，QF1—2闭合，使绿灯GN亮。
这时操作机构的操作手柄虽然仍在合闸位置，但其黄色指示牌掉落，表示断路器自动跳闸。
同时事故信号回路接通，发出音响和灯光信号。
事故信号回路是按“不对应原理”接线的，由于操作手柄仍在合闸位置，其辅助触点QM 闭合，而断路器已事故跳闸，其辅助触点QF5—6也返回闭合，因此事故信号回路接通。
当值班员得知事故跳闸信号后，可将操作手柄扳下至分闸位置，这时黄色指示牌随之返回，事故信号也随之解除。
控制回路中分别与指示灯GN和RD串联的电阻R1和R2，主要用来防止指示灯灯座短路时造成控制回路短路或断路器误跳闸。
2、采用电磁操作机构的断路器控制和信号回路电磁操作回路的控制开关采用双向自复式并具有保持触点的LW5型万能转换开关，其手柄正常为垂直位置(00)。
顺时针扳转450，为合闸(ON)操作，手松开即自动返回(复位)，保持合闸状态。
反时针扳转45o，为分闸(OFF)操作，手松开也自动返回，保持分闸状态。
图中虚线上打黑点(·)的触点，表示在此位置时该触点接通；而虚线上标出的箭头(→)，表示控制开关手柄自动返回的方向。
合闸时，将控制开关SA手柄顺时针扳转450，这时其触点SA1—2接通，合闸接触器KO通电(其中QF1—2原已闭合)，其主触点闭合，使电磁合闸线圈YO 通电，断路器合闸。
合闸后，控制开关SA自动返回，其触点SA1—2断开，切断合闸回路，同时QF3—4闭合，红灯RD亮，指示断路器已经合闸，并监视着跳闸线圈YR回路的完好性。
WC控制小母线,WL灯光信号小母线,WF闪光信号小母线,WS信号小母线,WAS信号音响小母线,WO合闸小母线分闸时，将控制开关SA手柄反时针扳转45 o，这时其触点SA7—8接通，跳闸线圈YR通电(其中QF3—4原已闭合)，使断路器QF分闸。
分闸后，控制开关SA自动返回，其触点SA7—8断开，断路器辅助触点QF3—4也断开，切断跳闸回路，同时触点SA3—4闭合，QF1—2也闭合，绿灯GN亮，指示断路器已经分闸，并监视着合闸线圈KO回路的完好性。
由于红、绿指示灯兼起监视分、合闸回路完好性的作用，长时间运行，因此耗能较多。
为了减少操作电源中储能电容器能量的过多消耗，因此另设灯光指示小母线WL(+)，专用来接入红、绿指示灯。
储能电容器的电能只给控制小母线WC供电。
当一次电路发生短路故障时，继电保护装置动作，其出口继电器KM触点闭合，接通跳闸线圈YR回路(其中QF3—4原已闭合)，使断路器自动跳闸。
随后QF3—4断开，使红灯RD灭，并切断跳闸回路，同时QF1—2闭合，而SA在合闸位置，其触点SA5—6也闭合，从而接通闪光电源WF(+)，使绿灯GN闪光，表示断路器自动跳闸。
由于断路器自动跳闸，SA在合闸位置，其触点SA9—10闭合，而断路器已跳闸，其触点QF5—6也闭合，因此事故音响信号回路接通，又发出音响信号。
当值班员得知事故跳闸信号后，可将控制开关SA的操作手柄扳向分闸位置(反时针扳转450后松开)，使SA的触点与OF的辅助触点恢复“对应”关系，全部事故信号立即解除。
四、课程设计心得在这次电气设备运行及维护课程设计中，我选做了断路器的控制与中央信号回路设计这一课题。
因为我觉得这一个课题更贴近与实际操作，更能使我们理解在课本中学到的理论知识与实际操作的关系。
在这次课程设计过程中，我运用在课本上学到的理论知识和翻阅有关书籍资料查到的应用知识，设计了一个很简单的一回路中央信号回路。
通过一个简单的控制回路控制断路器分合闸以及断路器在故障情况下自行跳闸。
虽然这个设计很简单，但是它却使我深层的理解了断路器的工作原理及其与控制回路的对应关系。
控制回路通过一个压互或者流互从主电路上即时采集信号，在得到正常工作信号或故障信号时通过分合闸线圈控制断路器动作。
由于时间比较紧，这次课程设计只进行了一周。
但是在这短短一周时间中，我学到了许多在课本上学不到的知识。
虽然过程中也遇到了一些困惑，但是在老师的帮助下，一一的解决并且将其应用于自己的设计中。
课程设计就是锻炼我们把在课本上学到的理论知识应用于自己设计的实际问题中的能力。
将理论知识灵活应用于实际生活，这是我们高专学生一直强调的能力。
