暗备用电路母联断路器自动投入实验装置开发

曹利刚， 郭鹏程

(1.杨凌职业技术学院， 陕西 杨凌712100； 2.西安理工大学水利水电学院， 陕西 西安 710048)



暗备用电路母联断路器自动投入实验装置开发

曹利刚1,2， 郭鹏程2

(1.杨凌职业技术学院， 陕西 杨凌712100； 2.西安理工大学水利水电学院， 陕西 西安 710048)

摘要：笔者详细介绍了暗备用母联断路器自动投入装置的设计思路，深入分析了工作过程中可能出现的三种状态，总结了安装调试的步骤，最后说明故障处理的原则。

关键词：暗备用； 低电压继电器； 断路器； 线圈

0引言

暗备用母联断路器自动投入装置因为减少了备用容量、节省投资、运行稳定且电路应用灵活等原因，得到了广泛的应用。为了激发学生的学习兴趣并建立知识体系，为了能锻炼学生的设计创新和实际操作技能，因此有必要对暗备用母联断路器的自动投入装置进行实验开发。

1设计思路

暗备用母联断路器自动投入装置包括主回路和控制回路两大部分。主回路包括左边的A路电源和右边的B路电源两部分，如图1所示。实验的过程就是通过调压旋钮使电压降低来模拟其中的任意一路电源发生故障时跳开故障所在回路的断路器，同时闭合母联断路器，使另一路电源通过母联断路器向故障线路的用户继续供电。

两路电源的调压过程都采用滑动变阻器的原理用手动操作来实现，并在输出电压侧并联电压表显示实时电压值，同时在输出电压侧还并联用来控制中间继电器的低电压继电器，调压原理如图2所示。整个控制回路由三个断路器组成，每个断路器都是由合闸线圈和分闸线圈组成。通过中间继电器的触点来控制断路器的状态，实现跳开故障线路断路器的同时闭合母联断路器。母联断路器的合闸线圈有两个并联控制回路，这两个控制回路是由A路和B路两个中间继电器的常闭触点并联在一起组成的。母联断路器分闸线圈有一个控制回路，但这个控制回路是由A路和B路两个中间继电器的常开触点串联在一起组成的。

图1主回路图图2调压原理图

主回路采用交流220伏电源，控制回路采用直流220伏电源，这两个电源均由控制实验台取得。

2实验设备

开发这个实验所用设备较多，一个由实验台提供的220伏直流电源，两个由实验台提供的交流调压器，两个量程为500伏并联于调压器输出端的交流电压表，两个量程为400伏并联于调压器输出端的低电压继电器，两个串联于低电压继电器的中间继电器，最后还需要安装于A路、B路和母联所在回路的三个断路器。

3控制回路的设计

控制回路采用电压为220伏的直流电源，在电源的正负两极分别安装一个熔断器，该控制回路有三大部分组成，即A路断路器、B路断路器和母联断路器的控制回路。

低电压继电器的常开触点串联中间继电器，用中间继电器的常开触点串联A路或者B路的合闸线圈，用中间继电器的常闭触点串联A路或者B路的分闸线圈，用中间继电器的常闭触点串联母联断路器的合闸线圈，用中间继电器的常开触点串联母联断路器的分闸线圈。设计好的控制回路如图3所示。

图3　控制回路图

4工作过程分析

4.1线路正常运行

手动调节A路调压旋钮使线路正常运行，低电压继电器KV1的常开触点闭合，所以KM1线圈得电。常开触点KM1-1闭合，断路器QF1的合闸线圈得电，断路器闭合；常闭触点KM1-2断开，断路器QF1的分闸线圈不带电；常闭触点KM1-3断开，母联断路器QF3的一条控制回路不带电；常开触点KM1-4闭合，母联断路器的分闸线圈所在回路一个触点闭合。

手动调节B路调压旋钮使线路正常运行，低电压继电器KV2的常开触点闭合，所以KM2线圈得电。常开触点KM2-1闭合，断路器QF2的合闸线圈得电，断路器闭合；常闭触点KM2-2断开，断路器QF2的分闸线圈不带电；常闭触点KM2-3断开，母联断路器QF3的另一条控制回路也不带电；常开触点KM2-4闭合，母联断路器的分闸线圈所在回路另一个触点闭合。

从以上分析可知，断路器QF3合闸线圈所在回路并联的两个常开触点都断开，所以QF3的合闸线圈不带电，断路器QF3的分闸线圈所在回路串联的两个常开触点闭合，所以QF3的分闸线圈带电，QF3处于断开状态。QF1和QF2均处于闭合状态。

4.2A路故障

当A路电源发生故障而使电压下降到低电压继电器动作电压值以下时，KV1的常开触点断开，KM1线圈失电。常开触点KM1-1断开，断路器QF1的合闸线圈失电；常闭触点KM1-2闭合，断路器QF1的分闸线圈带电；常闭触点KM1-3闭合，断路器QF3的合闸线圈得电，通过另外一条控制回路送电；常开触点KM1-4断开，QF3的分闸线圈回路的两个串联触点一个断开。

以上分析可知，断路器QF1由原闭合状态已经转变为断开状态，断路器QF3由原断开状态已经转变为闭合状态，断路器QF2的原闭合状态保持不变。从而实现了自动断开故障线路断路器QF1，闭合母联断路器QF3，保证了连续供电。

4.3B路故障

当B路电源发生故障而使电压下降到低电压继电器动作电压值以下时，KV2的常开触点断开，KM2线圈失电。常开触点KM2-1断开，断路器QF2的合闸线圈失电；常闭触点KM2-2闭合，断路器QF2的分闸线圈带电；常闭触点KM2-3闭合，断路器QF3的合闸线圈得电，通过另外一条控制回路送电；常开触点KM2-4断开，QF3的分闸线圈回路的两个串联触点另一个断开。以上分析可知，断路器QF2由原闭合状态已经转变为断开状态，断路器QF3由原断开状态已经转变为闭合状态，断路器QF1的原闭合状态保持不变。从而实现了自动断开故障线路断路器QF2，闭合母联断路器QF3，保证了连续供电。

5安装调试

5.1安装

在继电保护综合实训室找到低电压继电器、中间继电器、母联断路器模拟盘的相应挂件，并按照接线最短的原则设计排放位置。找到两路电源的调压旋钮、交流电压表和直流电压表所在控制台的位置。严格按照主回路和控制回路设计的原理图连接线路，确保接线正确，连线牢固。实验台实物接线如图4所示。

图4　实验台接线图

5.2调试

(1)将A、B两路的调压旋钮逆时针转到零刻度值；

(2)闭合实验台总电源开关；

(3)闭合两路交流电源开关；

(4)闭合直流电源开关；

(5)缓慢升高A路电压值，使断路器QF1闭合；

(6)缓慢升高B路电压值，使断路器QF2闭合；

(7)缓慢降低A路(或B路)电压值，使QF1(或QF2)断开，QF3闭合；

(8)调节A路和B路电压值为零；

(9)关闭总电源开关。

5.3故障处理

如果在调试的过程中出现故障不能正常工作时，按照下列原则进行：

(1)切断所有电源，查看电源知否正常；

(2)用万用表逐一查找每条线路是否完好，每个元器件是否正确动作；

(3)重新连接或者更换导线和元器件；

(4)缓慢调整电压，观察是否有异常现象发生；

(5)分别模拟A路和B路故障，看设备是否动作正确。

6总结

暗备用电路母联断路器自动投入装置所用设备常见且较少，在继电保护室都能找相应挂件。实验原理通俗易懂，有利于激发学生的设计灵感。控制回路具有对称性，便于采用模块化的设计思想。元器件安装和主回路控制回路的连接过程较简单，有利于增强学生的操作技能。出现故障后的处理过程，可以培养学生利用已掌握理论知识分析故障、并排除故障的能力。该实验装置经过多次长时间运行后没有出现任何故障，实验的开发方式对其他相关专业的教学具有良好的借鉴意义。造价低，原理清晰，能增强实践操作能力，受到老师和学生的高度认可，同时也受到相关开发商的青睐。

参考文献：

[1]曹利刚.发输电自动化 [M] .北京：中国水利水电出版社，2013.

[2]郭改琴.明备用电源自动投入装置实验台主回路设计[J] .杨凌职业技术学院学报，2014，13(1):33-35.

[3]夏道止.电力系统分析[M] .北京：中国电力出版社，2004.

[4]钱 武，李生明.电力系统自动装置[M] .北京：中国水利水电出版社，2004.

Experimental Equipment Development of

Bus Coupling Circuit Breaker Automatic Input in Hidden Standby Circuit

CAO Li-gang1,2， GUO Peng-cheng2

(1.Yangling Vocational and Technical College, Yangling, Shaanxi 712100, China;

2.Xi`an University of Technology, Xi`an, Shaanxi 712100, China)

Abstract:This paper describes in detail the design ideas of the automatic input device of dark standby circuit breaker, analyzes three kinds of states which may appear in the process of the work, summarizes the installation and debugging steps, and finally explains the principle of fault treatment.

Key words:dark standby; low voltage relay; circuit breaker; coil

中图分类号：TM561

文献标识码：A

文章编号：1671-9131(2015)01-0043-03

作者简介：曹利刚(1980-)，男，陕西澄城人，讲师，主要研究方向：水电站自动化及水力机械等。

收稿日期：2014-12-06