高压断路器的控制回路

【摘 要】断路器是变电站最重要的开关电器，是一切继电保护及自动化装置二次回路逻辑的最终执行单元，断路器操作是通过电气控制回路实现。本文结合一种典型110kV断路器的控制回路，介绍了断路器控制回路的原理、使用该回路对断路器进行操作的方式以及回路中主要元件的作用。

【关键词】断路器；合闸回路；分闸回路；防跳回路

1 断路器的典型控制回路控制原理

本文以南瑞公司RCS-941A的断路器控制回路为例，说明断路器控制回路的基本原理和使用该回路对断路器进行各种操作的方式，RCS-941A断路器的控制回路如图1。

图1 高压断路器控制回路展开图

TWJ1～TW3-跳闸位置继电器；HBJ-合闸保持继电器；TBJV-防跳闭锁继电器；S1～S3-短接端子；HJ-重合闸继电器；1LP2-重合闸出口压板；HYJ1、HYJ2-合闸压力继电器；KKJ-双位置继电器；TYJ1、TYJ2-跳闸压力继电器；TJ-保护跳闸继电器；1LP1-保护跳闸出口压板；TBJ-跳闸保持继电器；HC-合闸线圈；TQ-跳闸线圈；QF1、QF2-断路器的辅助接点

1.1 合闸操作

断路器的合闸操作分为手动合闸和自动合闸两种，以手动合闸为例，分析断路器的合闸操作过程。合闸操作前断路器处于分闸状态，此时断路器的辅助触点QF1在闭合状态。就地手动合闸操作时，按下断路器操作箱上的“合闸”按钮，这时端子“1D40”与正电源导通，电路（+）-1D40-D3-HYJ1-TBJV-HBJ-QF1-HC-（-）接通。此时HBJ线圈励磁，HBJ的接点接通，HBJ继电器自保持，回路（+）-HBJ接点-TBJV-HBJ线圈-QF1-HC-（-）接通，该回路在断路器完成合闸前自保持。断路器合闸后断路器的辅助触点QF1断开，QF2闭合。QF1断开切断了合闸回路的电源，避免合闸线圈HC长期通电和烧毁。QF2闭合，使电路（+）-HWJ1-HWJ2-R11、12-QF2-TQ-（-）接通，合位继电器HWJ1、HWJ2励磁，发合闸信号。

如果线路重合闸投入，线路发生故障断路器跳开后，保护装置控制重合闸动作，重合闸继电器HJ接点闭合，电路（+）-HJ接点-1LP2-TBJV-HBJ-QF1-HC-（-）接通，使合闸保持继电器线圈励磁，之后的动作跟手动合闸一样。

1.2 分闸操作

断路器的跳闸操作分为手动跳闸和自动跳闸两种，就地“手动分闸”操作，按下断路器操作箱上的“分闸”按钮，端子1D35与正电源导通，此时电路（+）-1D35-D1-TYJ1（TYJ2）-TBJ-QF2-TQ-（-）接通，跳闸保持继电器TBJ励磁，TBJ接点接通，电路（+）-TBJ接点-TBJ线圈-QF2-TQ-（-）接通。TBJ自保持，使断路器的跳闸线圈励磁，断路器跳闸后，TQ断开，切断跳闸回路，同时HC励磁，使电路（+）-TWJ1-TWJ2-TWJ3-R9，R10-QF1-HC-（-）接通，TWJ线圈励磁，发断路器分闸信号。若线路在运行时发生故障，保护装置使保护跳闸继电器的接点TJ闭合，电路（+）-TJ接点-1LP1-TYJ1（TYJ2）-TBJ-QF2-TQ-（-）接通，TBJ线圈自保持，之后的动作跟手动分闸一样，将断路器跳闸。

1.3 防跳闭锁功能的实现

当断路器在分闸位置需要合闸时，按下“合闸”按钮，此时断路器合闸，但由于线路有故障，继电保护使TJ接点闭合，跳闸回路接通，此时TBJ线圈励磁，TBJ与TBJV节点并联的接点闭合，由于合闸信号没有接触，回路（+）-1D40-TBJV-TBJ-R7，R8-（-）接通，TBJV线圈励磁，使TBJV常开触点闭合，TBJV常闭触点断开，常开触点闭合的作用是使线圈TBJV自保持，断路器跳开后，QF2断开，TBJ回路断开，TBJ触点断开，由于TBJV通过其常开触点闭合，断路器跳开后，若合闸信号任为解除，回路（+）-1D40-TBJV线圈-TBJV触点-R7，R8-（-）回路仍然保持接通。TBJV常闭触点断开断开了合闸回路，使断路器不能合闸，实现了防“跳跃”闭锁功能。

1.4 控制回路的监视

控制回路的监视是由跳闸位置继电器TWJ和合闸位置继电器HWJ实现的。HWJ接于跳闸回路，该回路在开关跳闸线圈之前串有断路器常开辅助触点。当开关在合位时，其常开辅助触点闭合，HWJ线圈带电，HWJ=1表明开关合位。TWJ在合闸回路中，该回路在开关合闸线圈之前串有断路器常闭辅助触点。当开关在分位时，其常闭辅助触点闭合，TWJ线圈带电，TWJ=1表明开关分位。合位继电器是用来监视跳闸回路完好性的，而跳位继电器是用来监视合闸回路完好性的。正常状态下，TWJ和HWJ中仅有一组励磁，若TWJ和HWJ都不励磁，则说明控制回路电源出现了故障。

2 断路器的典型控制回路中各主要元件的作用

2.1 TWJ/HWJ位置继电器

TWJ/HWJ位置继电器的不仅能用来提供开关位置指示，还可以用来监视控制回路是否断线和控制电源是否完好。

开关在分位时，电路（+）-TWJ1-TWJ2-TWJ3-R9，R10-QF1-HC-（-）接通，TWJ线圈励磁，发断路器分闸信号。此时虽然合闸线圈HC带电，但由于TWJ为电压线圈，线圈本身电阻大，再加上回路中串入的电阻，整体电阻为20～40kΩ，而合闸线圈为电流线圈，阻值很小，虽然整个合闸回路是导通的，但因为控制回路电压大部分加在TWJ上，TWJ部分电阻很大，电流很小，不足以使合闸线圈动作。TWJ线圈上串联的电阻，也是为了防止TWJ线圈击穿短路，导致合闸线圈误动。当手动或遥控合闸时，合闸回路接通相当于直接将TWJ短接，电压直接加在合闸线圈上，使线圈动作，HWJ回路同此基本一致。

2.2 KKJ双位置继电器

KKJ继电器是一个双圈保持的双位置继电器。该继电器有一个动作线圈和一个复归线圈。动作线圈励磁时，接点闭合，失电后接点也会维持在闭合状态，直至复归线圈上加上一个动作电压，接点才返回，返回后线圈失电，接点也会维持在打开状态。手动/遥控合闸的同时控制回路启动KKJ的动作线圈，手动/遥控分闸时启动KKJ的复归线圈，而保护跳闸时是不启动复归线圈的。将TWJ的常开接点与KKJ的常开接点串联，利用KKJ保护跳闸时不启动复归线圈，KKJ状态与断路器状态不对应来实现原合后位置接点的功能。

2.3 合闸保持继电器HBJ和跳闸保持继电器TBJ

要保证断路器合闸成功，必须保证使合闸回路中的电流持续一定的时间以启动合闸线圈。遥控合闸时，合闸脉冲持续时间比较短，若合闸脉冲在合闸线圈启动之前消失，则合闸操作就会失败，所以就在合闸回路中加入了合闸保持继电器HBJ，依靠HBJ的自保持回路，保证在断路器合闸操作完成之前，断路器的合闸回路一直保持导通状态，确保断路器能够完成合闸操作。跳闸保持继电器TBJ在跳闸时自保持作用与HBJ在合闸时所起的作用一样，同时TBJ在合闸于预伏性故障时还能启动TBJV线圈，从而启动防跳功能。

2.4 合闸压力锁继电器HYJ和跳闸压力继电器TYJ

当压力低时，断路器不能切断电弧，如果此时对断路器进行操作就会引起事故。压力继电器的作用是在压力低时，断开跳＼合闸回路，禁止对断路器的操作，防止事故的发生。

2.5 TJ保护跳闸接点和HJ重合闸接点

TJ是当线路出现故障时，由继电保护装置控制的保护跳闸接点，HJ是当线路跳闸后，若线路重合闸功能投入，进行重合闸的接点。当线路出现故障时，TJ接点导通，跳闸回路接通，重合闸时，HJ所在回路接通，断路器合闸。

3 总结

本文以RCS-941A操作回路为例介绍了断路器的合闸回路、跳闸回路、“防跳”回路以及断路器位置监视回路的实现原理以及回路中主要继电器的功能。该回路利用TWJ、HWJ指示断路器的跳合闸状态并能监视控制回路和跳合闸回路的完好性；TBJ和TBJV配合完成断路器的防跳功能，在合闸于预伏性故障的线路上时能自动断开合闸回路，防止断路器“跳跃”，同时该回路中的TYJ和HYJ在压力低时，对操作回路进行闭锁。

【参考文献】

[1]陈慈萱，向铁元，刘涤尘，等.电气工程基础（下册）[M].北京：中国电力出版社，2004，2.

[2]邹仉平.实用电器二次回路200例[M].北京：中国电力出版社，2008，2.