220kV西门子断路器操控回路ppt课件.ppt

2022年11月24日,220kV西门子断路器操控回路,主讲：付冠华,浙江省杭州市电力局,1,220kV西门子断路器操控回路讲课内容介绍,培训目的 通过此次培训，使大家了解认识220kV西门子断路器操控回路的结构、功能，掌握断路器控制与信号回路的基本原理、操控回路电气二次图的基本分析方法、操控回路运行维护及简单的故障处理。,2,220kV西门子断路器操控回路讲课内容介绍,培训大纲第一单元 简介 在回顾断路器的相关知识的基础上，认识了解220kV西门子断路器操控回路结构、功能及性能要求。第二单元 功能及设计原则与要求 220kV西门子断路器操控回路性能要求，二次回路简单讲解。第三单元 运行维护及故障处理 日常维护注意事项及简单的故障处理。,3,220kV西门子断路器操控回路讲课内容介绍,课件说明 1.以220kV西门子3AQ1EG型SF6三相液压机构断路器操控 回路为例进行讲解。 2.参考了以下资料： 高压断路器运行规程 西门子3AQ1EG型断路器说明书 西门子3AQ1EG型断路器控制回路二次原理图 防止电力系统事故二十五项要求,4,第一单元 简介,回顾：高压断路器相关知识什么是高压断路器？ 高压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。高压断路器组成？ 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。,5,第一单元 简介,回顾：高压断路器相关知识为何开关有三相一致和分相操作之分? 为了提高系统的稳定性和供电可靠性，220kV的线路采用单相重合闸方式，所以需要分相操作开关；110kV及其以下线路的重要性没有220kV大，采用三相重合闸方式，所以需要三相一致开关；因为变压器不允许非全相运行，故也采用三相一致开关。分相操作开关控制回路还有强迫三跳功能。220kV门子开关的种类及特点 220kV门子开关根据其操作机构分为可分相或三相操作两类，3AQ1EE（可分相）和3AQ1EQ(三相）。G：三相机械联动，一个操作机构，共横梁安装。 E：可分相或三相操作，三个操作机构，共横梁安装。,6,断路器结构示意图,第一单元 简介：回顾：高压断路器相关知识,7,第一单元 简介：回顾：高压断路器相关知识,3AQ1EQ西门子断路器,8,第一单元 简介：回顾：高压断路器相关知识,3AQ1EE西门子断路器,9,第一单元 简介：回顾：高压断路器相关知识,液压操作机构,10,第一单元 简介：回顾：高压断路器相关知识,液压操作机构,11,第一单元 简介：回顾：高压断路器相关知识,控制箱,12,第一单元 简介：回顾：高压断路器相关知识,打开控制箱,13,第一单元 简介,断路器控制箱：功能介绍 安装了所有用于断路器运行、监视和控制所需的部件。主要包括油泵及液压监控单元和压力表，监控SF6气体的密度继电器和压力表，断路器控制和监控所需的接触器、中间继电器、时间继电器，现场操作用的控制开关、切换开关、分合闸按钮等，用于防治形成冷凝水的加热器，以及接线端子排等。,14,第一单元 简介,断路器控制箱：密度继电器 密度继电器（密度计）的工作原理是将断路器本体内的SF6气体密度与密封在密度继电器内腔中的标准气体密度进行比较，两室中气体处于相同的环境温度中，由此可将密度之差转换成SF6气体的压力之差。密度继电器中一般装设两副微动开关接点，当SF6气体压力降低至 第一报警值时（一般为0.64MPA时），第一副接点接通，发“SF6”漏气报警信号；当气体压力降低至第二报警值时（0.62MPA）时，第二副接点动作闭锁断路器分、合闸并发 “SF6压力低闭锁”报警信号。,15,第一单元 简介,密度继电器,16,第一单元 简介,断路器控制箱：钥匙开关 此外，控制板上还设有带钥匙的解锁复归开关，用于解除上述闭锁或动作自保持状态。设有带钥匙的远方、就地切换开关。正常运行时，该切换开关应处在“远方”位置，用下方的分闸或合闸按钮进行就地操作。,17,第一单元 简介,钥匙开关,18,第一单元 简介,断路器控制箱：计数器 记录断路器动作次数。部分开关还有油泵起动次数计数器，用以记录油泵的启动次数，以便检查开关的内漏情况。-以上计数器的数值，均需进行巡检与记录。,19,第一单元 简介：引入,引入：高压断路器控制回路概念什么是高压断路器控制回路？ 主要指控制(操作)高压断路器分、合闸的回路。 同时具有对控制回路及其电源是否完好、断路器状态的位置信号、液压操作断路器压力是否正常、SF6压力是否正常等信号的监测作用。,变电设备,一次设备,断路器,控制箱,20,对断路器控制回路的基本要求断路器的控制回路必须完整、可靠，因此应满足下面一些要求：（1）断路器的合、跳闸回路是按短时通电设计的，操作完成后，应迅速切断合、跳闸回路，解除命令脉冲，以免烧坏合、跳闸线圈。为此，在合、跳闸回路中，接入断路器的辅助触点，既可将回路切断，又可为下一步操作做好准备。（2）断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸和跳闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸和跳闸。（3）控制回路应具有反映断路器状态的位置信号和自动合、跳闸的不同显示信号。（4）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。（5）对控制回路及其电源是否完好，应能进行监视。（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）接线应简单可靠、使用电缆芯数应尽量少。,第一单元 简介,21,第一单元 简介：思考,思考：如何实现高压断路器控制回路要求,断路器运行要求,控制回路要求,控制回路功能,分合闸控制,防跳功能,SF6低压闭锁,油压低闭锁,加热,信号告警,+,合闸,分闸,22,第一单元 简介：思考,23,第一单元 简介：思考,防跳功能,SF6低压闭锁,油压低闭锁,+,合闸,分闸,+,合闸,分闸,SF6低压闭锁,油压低闭锁,24,第二单元 功能及设计原则与要求,铺垫：电气二次回路分析基础知识： 继电器：继电器的工作原理是当某一输入量(如电压、电流、温度、速度、压力等)达到预定数值时，使它动作，以改变控制电路的工作状态，从而实现既定的控制或保护的目的。在此过程中，继电器主要起了传递信号的作用。分类： 1.动合型(H型)线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。2.动断型(D型)线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。3.转换型(Z型)这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。,25,第二单元 功能及设计原则与要求,铺垫：电气二次回路分析基础知识： 自保持回路：就是用继电器的一个常开触点与使该继电器带电启动的另一个触点(可能是另一个继电器的触点)并联,该继电器启动后,这个常开触点闭合,短接了启动该继电器的那个触点,即使这个启动继电器的触点已经返回,这个继电器因自身的常开触点闭合,仍会保持动作状态. 接触器：接触器主要是用于一次回路的，可以通过较大的电流（可达几百到一千多A），继电器是用于二次回路的只能通过小电流（几A到十几A），实现各种控制功能，继电器的触点较多，种类也很多，有时间继电器，交流继电器，电磁式继电器等分类,26,第二单元 功能及设计原则与要求,铺垫：电气二次回路分析基础知识： 电气常用图形:,27,第二单元 功能及设计原则与要求,铺垫：电气二次回路分析基础知识：防跳继电器工作原理什么是开关跳跃？ 例如操动控制开关让断路器合闸于带地线电路（永久性故障）,继电保护动作,断路器分闸,但控制开关仍给合闸脉冲,则断路器再次合闸,这样断路器反复合分-合分称为开关跳跃。什么是防跳装置？ 当合闸于永久性故障电路时继电保护动作,断路器分闸,虽然合闸指令没有解除,但断路器不能再次合闸。 跳跃情况的发生,可能致使断路器爆炸。所以必须针对断路器可能发生的合闸跳跃问题装设防止跳跃装置，简称防跳装置. 防跳继电器有两个线圈，一个是电流启动线圈，一个是电压保持线圈。电流线圈串联在跳闸回路中，以便当继电保护动作于跳闸时，使防跳继电器可靠地启动。电压线圈的主要作用是在继电器动作后能可靠地自保持。,28,对西门子断路器二次图特殊说明:所有压力监视器处于无压状态。所有接触器，继电器处于不励磁状态。断路器处于打开状态。 所有压力整定值及时间继电器整定值在元件表上均可查到。,29,对西门子断路器二次图特殊说明: 控制原理图。其图纸标志为右下角=ZZA /M（1,2,3.）。图中每付触头均可在原理图中找到相应元件，如在第一张原理图中有一付接触器触头，其标志为/M3.1,则可在第三张原理图的第一列中找到这个接触器，每个元件均可在元件表中查到，每个元件下面有标志，如 /ZM3，表示在第三张元件表。,30,对西门子断路器二次图特殊说明:元件表表中列出控制原理图中所有元件型号参数以及该元件在二次回路中的相应的功能等，并与原理图一一对应，如一个接触器，共有几付触头，其中每一付触头用于第几张控制原理图，每付触头下面有标志，如=ZZA/M3.3,表示这付触头用于第三张原理图的第三列。其图纸标志为右下角=ZZA /ZM（1,2,3.）。,31,第二单元 功能及设计原则与要求：分析,分析：断路器二次控制原理：A.远方合闸和分闸控制：当远方合闸指令发出（合闸回路接入直流正电源），如远方/就地钥匙S8在“远方”位置，且无合闸闭锁时，合闸线圈励磁动作，断路器合闸；当远方分闸指令发出（分闸回路接入直流正电源），如远方/就地钥匙S8在“远方”位置，且无分闸闭锁时，第一组、第二组跳闸线圈励磁动作，断路器分闸，一般要求两组跳闸线圈接于不同的保护或控制回路中。,32,第二单元 功能及设计原则与要求,33,第二单元 功能及设计原则与要求,34,第二单元 功能及设计原则与要求,断路器二次控制原理分析如下：B. “防跳”闭锁回路： 开关本身具有防跳装置，在第一张原理图，即合闸回路中，继电器K7（LA，LB，LC）为防跳继电器， K7首先作用于合闸总闭锁回路，使合闸总闭锁继电器K12（LA，LB，LC）线圈失电，则合闸总闭锁继电器K12（LA，LB，LC）常开触头断开，切断开关的合闸回路。,35,第二单元 功能及设计原则与要求,断路器二次控制原理：C.油泵控制及油压低闭锁： 液压压力监视：动作值安全阀：375/37.5bar/MpaN2泄漏：355/35.5 bar/Mpa液压泵“合”：320/32.0 bar/Mpa自动重合闸闭锁：308/30.8 bar/Mpa合闸闭锁：273/27.3 bar/Mpa总闭锁：253/25.3 bar/Mpa,36,第二单元 功能及设计原则与要求,断路器二次控制原理：C.油泵控制及油压低闭锁： 如在运行中，油压降至30.8MPA，油压监视微动开关B1第三副接点接通，K4动作，闭锁断路器的重合闸装置开放三跳回路，同时发出相应信号，此时断路器仍可分合闸。 当油压继续降低至27.3MPA，油压监视微动开关B1第二副接点接通，K2动作，同时断开K12线圈回路，闭锁断路器的合闸，并发出相应信号。,37,第二单元 功能及设计原则与要求,断路器二次控制原理：C.油泵控制及油压低闭锁： 正常运行时，当油压低于32MPa时，油压监视微动开关 B1第一副接点接通，时间继电器K15励磁动作，接点闭合使K9励磁动作，油泵启动，并在油压高出32MPa后3秒，K15返回，油泵停止。油泵启动中发“油泵启动信号”。 在油泵启动中，如果油压迅速达到或超过35.5MPA，油压监视微动开关B1第二副接点闭合使中间继电器K81励磁动作，立即断开油泵启动回路，同时断开合闸总闭锁中间继电器K12LA、K12LB、K12LC（正常运行为常励磁状态）线圈回路，其接点断开三相的合闸回路，闭锁断路器的合闸，同时发出“N2泄漏”信号。时间继电器K14也线圈也励磁，经过三小时后接点断开使继电器K10（正常运行为常励磁）返回，第一、二组跳闸线圈回路都断开，从而闭锁断路器的分闸。此时发出“N2泄漏总闭锁”信号。K14的返回，解除断路器的分合闸闭锁，须通过操作复位钥匙开关S4来完成。,38,第二单元 功能及设计原则与要求,断路器二次控制原理分析如下：C.油泵控制及油压低闭锁： 当油压降低至25.3MPA，油压监视微动开关B1第一副接点接通，K3动作，同样断开K10线圈回路，其接点断开两组跳闸线圈回路和K12线圈回路，闭锁断路器的合闸，并发出相应信号。,39,第二单元 功能及设计原则与要求,此系统由B1（油压控制器的压力接点123），K15（时间继电器），K9（接触器）来控制油泵打压马达。B1设定值为320bar4bar，K15设定值为25S，断电延时，即当油压低于设定值时，马达启动。达到设定值时，马达在打压延时时间继电器设定之后停机（延时的目的：1、防止液压系统频繁起动；2、检查氮气储能筒有无氮气泄漏的情况发生）。,40,第二单元 功能及设计原则与要求,断路器二次控制原理分析如下：D.SF6压力低闭锁： 灭弧介质SF6：额定电压：252kV每台开关的充气量：20kg每台开关的充气体积：335dm320时的额定压力：7.0/0.7 bar/MpaSF6监控20时“SF6泄漏”信号：6.4/0.64 bar/Mpa20时总闭锁：0.2/0.02 bar/Mpa在“SF6泄漏”信号以下机械开断时SF6的最小压力：3.0/0.3 bar/Mpa每个极柱的过滤材料：4.5kg,41,第二单元 功能及设计原则与要求,断路器二次控制原理分析如下：D.SF6压力低闭锁： 当SF6压力气体低于密度继电器第一报警值时，仅发出“SF6压力低”信号；当SF6压力气体低于密度继电器第二报警值时B4接点闭合，继电器K5励磁动作，接点断开K10励磁回路，闭锁断路器的分合闸，并发出“SF6压力低总闭锁”等信号。,42,第二单元 功能及设计原则与要求,断路器二次控制原理分析如下：E. 信号指示回路： 信号回路：指示一次电路设备运行状态的二次回路。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。,43,第二单元 功能及设计原则与要求,断路器二次控制原理分析如下：F. 加热回路： 在断路器的控制箱及各操作机构均有加热器，当开关处于投运状态时，所有加热器应该24小时保持工作状态。加热器为小功率（15W）电阻，配有小型空气开关，能长期免维护可靠运行。,44,第三单元 运行维护及故障处理,1、断路器压力的巡视以及相关的记录。压力包括两个组成部分：SF6气体压力与液压系统的运行压力。 1）、SF6气体的压力记录应该包含断路器的气体压力以及环境温度两个组成部分，压力数值的读取应在环境的温度没有剧烈变化的条件下进行。巡检的频率建议每天一次，或每周两次。巡检的目的有二：一是提前发现断路器可能存在的微小的SF6气体泄漏（对于存在很多同一型号断路器的变电站而言，可以通过对比断路器之间压力差值的变化而提前发现可能存在气体泄漏；单台该型号的断路器的变电站也可以对比断路器的SF6气体压力温度曲线提前发现可能存在气体泄漏），将设备可能出现的缺陷或故障销储在萌芽的状态，避免由于设备的问题影响变电站的安全运行；二是发现断路器在运行过程中的SF6气体异常的压力升高现象尽快排除由于主触头接触电阻偏高而导致的严重后果的发生。,45,第三单元 运行维护及故障处理,巡视：1、断路器压力的巡视以及相关的记录。压力包括两个组成部分：SF6气体压力与液压系统的运行压力。 1）、SF6气体的压力记录应该包含断路器的气体压力以及环境温度两个组成部分，压力数值的读取应在环境的温度没有剧烈变化的条件下进行。巡检的频率建议每天一次，或每周两次。巡检的目的有二：一是提前发现断路器可能存在的微小的SF6气体泄漏（对于存在很多同一型号断路器的变电站而言，可以通过对比断路器之间压力差值的变化而提前发现可能存在气体泄漏；单台该型号的断路器的变电站也可以对比断路器的SF6气体压力温度曲线提前发现可能存在气体泄漏），将设备可能出现的缺陷或故障销储在萌芽的状态，避免由于设备的问题影响变电站的安全运行；二是发现断路器在运行过程中的SF6气体异常的压力升高现象尽快排除由于主触头接触电阻偏高而导致的严重后果的发生。,46,第三单元 运行维护及故障处理,2）、液压系统的压力巡检以及记录：其目的主要是为了了解断路器在运行过程中的压力的高低，避免由于储能系统的故障（一次以及二次）导致断路器在较低的油压下的运行的情况的出现。至于断路器在运行过程中，由于环境温度的升高而导致的液压系统压力的升高（最高有可能达到375bar，甚至达红线），只要断路器的储能系统马达没有起动，不会发出任何的报警信号，断路器可以安全运行。同时，在液压机构断路器的巡检过程中，还需要检查断路器的周围有无异常情况的出现，如：一次回路主接线端子温度有无异常，断路器机构箱的下方有无油迹，控制箱的内部有无液压油的渗漏等等。,47,第三单元 运行维护及故障处理,2、在断路器的巡视过程中，不得随意改变设备内部元件的运行状态，在没有专业人员在场的情况下，不得人为地对设备进行储能操作或用手按动设备内部接触器的触点。3、在设备运行的过程中，如遇到设备出现缺陷或故障，应立即通知相关部门进行处理，同时告知设备在出现问题前相关的运行状态以及故障前相关的检修、光子牌信号情况。如断路器可以操作，一般情况下不得擅自对断路器进行任何除分闸以外的操作（包括故障复位），特殊情况另行处理。,48,第三单元 运行维护及故障处理,故障处理： 断路器压力表显示数值异常或密度继电器发报警信号的处理1、发现压力异常情况或密度继电器发报警信号；2、确认开关处于检修状态（断路器的控制箱交流、直流电源切断）；3 、判断开关是否存在SF6气体的泄漏现象，故障是否为开关的相关表记（压力表或密度继电器）的故障所引起，具体措施：校验开关的气体压力表、密度继电器。4、压力表问题：更换压力表；,49,第三单元 运行维护及故障处理,5、密度继电器问题：更换密度继电器；6、真实的压力异常：检查相关的压力巡检记录、历史纪录、检修记录、微水测试记录、气体充放气纪录1）、压力偏高：主回路电阻；2）、压力偏低：检查运行年限记录（年泄漏率：1%/年），查找相关的SF6气体泄漏点压力表、密度继电器、管道、密封圈、极柱，从而确定相应的维修方案。,50,付冠华内网:69128913867161289Email: 谢谢！,