断路器控制及信号回路优化方案

（一）对断路器控制回路的基本要求

（1）既能实现断路器远方或就地手动跳、合闸操作，又能与继电保护、自动装置配合自动跳、合闸操作。

（2）断路器的操动机构中跳、合闸线圈是按短时通电设计的。所以，每次操作完成后，控制回路能使跳、合闸线圈自动断电。

操作机构一般与高压断路器本体相分离，不同型号的断路器，可选用相应类型的操作机构。操作机构的动作是通过断路器的控制回路发出指令实现的。

（3）能监视断路器分、合闸回路的完好性，防止控制回路短路的措施。监视方式有两

种形式：一种是灯光监视；另一种是音响监视。

（4）能显示断路器分、合闸的位置状态，并能区分手动与自动跳、合闸操作。

（5）有防止断路器连续多次跳、合闸的“跳跃”闭锁装置。

（6）对分相操作的断路器，手动跳、合闸操作时，一般采用三相联动控制，并设置三相位置不一致信号。

（7）对采用弹簧、液压和气动操作机构的断路器控制回路，应设操作机构异常闭锁回路。

（8）为防止隔离开关误操作，隔离开关与其对应的断路器应设电气闭锁回路。

（9）控制回路接线简单可靠，使用的控制电缆芯数少。

控制回路按断路器的操作机构类型分为电磁操动机构、弹簧操动机构、液压操动机构及气动操动机构控制回路；控制回路按操作电源的性质分为直流电源和交流电源回路；按断路器分、合闸回路监视方式分为灯光监视和音响监视控制回路；按三相断路器的分、合闸方式分为三相操作和分相操作控制回路。

（二）灯光监视三相操作的断路器控制与信号回路

灯光监视是指用红、绿色信号灯对断路器的跳、合闸回路，以及控制回路电源完好性加以监视。使断路器的跳、合闸操作随时能得到保证。

1.电磁操动机构的断路器控制与信号回路

图12-10为具有电磁操动机构的断路器控制回路。其中控制开关SA的型号为LW2-Z-1a、4、6a、40、20、20/F8；HR、HG为红、绿色信号灯；KCF为防跳继电器；电磁操动机构型号为CD10，其主要包括：KM为合闸接触器，YT、YC为跳、合闸电磁铁线圈等。

（1）断路器手动合闸操作（顺时针操作控制开关SA手柄）。将控制开关SA置于“预备合闸”位置。绿灯HG经SA9-10接至闪光电源小母线上，绿灯HG闪光。此时说明断路器合闸回路完好，可以进行合闸操作。

将控制开关SA置于“合闸”位置，合闸接触器KM带电，其常开触点闭合，使合闸线圈YC带电，电磁操动动作使断路器合闸。QF常闭触点打开，则合闸接触器KM断电，其常开触点打开使合闸线圈YC断电，同时绿灯HG灭；断路器合闸后，QF常开触点闭合，红灯HR经SA13-16接至控制电源小母线上，红灯HR亮。

释放控制开关SA手柄，SA手柄自动弹回“合闸后”位置。红灯HR经SA13-16接至控制电源小母线上，红灯HR亮。

（2）断路器手动跳闸操作（逆时针操作控制开关SA手柄）。将控制开关SA置于“预备跳闸”位置。红灯HR经SA13-14接至闪光电源小母线上，红灯HR闪光。此时说明断路器跳闸回路完好，可以进行跳闸操作。

图12-10　电磁操动机构的断路器控制与信号回路

将控制开关SA置于“跳闸”位置。跳闸线圈YT经SA6-7接至控制电源小母线上带电，电磁操动机构动作使断路器跳闸。QF常开触点打开，使跳闸线圈YT断电，红灯HR灭，同时QF常闭触点闭合，绿灯HG经SA11-10接至控制电源小母线上，绿灯HG亮。

释放控制开关SA手柄，SA手柄自动弹回“跳闸后”位置。绿灯HG经SA11-10接至控制电源小母线上，绿灯HG亮。

注意事项：断路器在进行手动跳、合闸操作时，一定要按照控制开关的六个位置顺序分步进行；否则，控制开关、操作机构中电气元件将受到不同程度的损坏，也无法监视断路器跳、合闸回路的完好性。

（3）断路器自动跳闸操作。断路器自动跳闸操作。断路器自动跳闸前，控制开关SA在“合闸后”位置，SA1-3、SA9-10、SA13-16、SA17-19通，红灯HR亮。继电保护装置动作，其触点K2闭合，跳闸线圈YT经K2接至控制电源小母线上，带动操作机构使断路器跳闸。QF常开触点打开，使跳闸线圈YT断电，红灯HR灭；同时，QF常闭触点闭合，绿灯HG经SA9-10接至控制电源小母线上，绿灯HG闪亮；信号小母线负电源经QF常闭触点、SA1-3、SA17-19及电阻R接通事故音响信号小母线M708，事故音响信号回路启动。

将控制开关SA置于“跳闸后”位置。SA1-3、SA9-10、SA17-19断，SA11-10通，事故跳闸音响信号解除；同时绿灯HG经SA11-10接至控制电源小母线上，绿灯HG亮。

（4）断路器自动合闸操作。断路器处于自动跳闸状态，控制开关SA在“合闸后”位置，SA1-3、SA9-10、SA13-16、SA17-19通，绿灯HG闪光。自动重合闸装置动作，其触点K1闭合，合闸线圈YC经K1接至控制电源小母线上带电，操作机构动作使断路器合闸；QF常闭触点打开，绿灯HG灭，同时QF常开触点闭合，红灯HR经SA13-16接至控制电源小母线上，红灯HR亮。

2.弹簧操动机构三相操作的断路器控制与信号回路

图12-11为具有弹簧操作机构的断路器控制回路。其中：控制开关SA的型号为LW2-Z-1a、4、6a、40、20、20/F8；HR、HG为红、绿色信号灯；KCF为防跳继电器；弹簧操作机构型号为CT8，其主要包括：M为储能电机，Q1为储能弹簧限位开关，YT、YC为跳、合闸电磁铁线圈等。

图12-11　弹簧操动机构的断路器控制与信号回路

（1）断路器手动合闸操作。当弹簧已储能完毕，储能弹簧限位开关Q1动作，其常开触点闭合，允许合闸操作。将控制开关SA置于“合闸”位置。合闸线圈YC经SA5-8接至控制电源小母线上，储能弹簧释放能量，带动操作机构使断路器合闸；然后，QF常闭触点打开，使合闸线圈YC断电，绿灯HG灭，同时QF常开触点闭合，红灯HR经SA13-16接至控制电源小母线上，红灯HR亮；弹簧限位开关Q1常闭触点闭合，储能电机转动开始储能，直到弹簧被拉紧后，Q1常闭触点打开，储能电机停止转动，储能过程结束。

（2）断路器手动跳闸操作。将控制开关SA置于“跳闸”位置。跳闸线圈YT经SA6-7接至控制电源小母线上，带动操作机构使断路器跳闸；然后，QF常开触点打开，使跳闸线圈YT断电，红灯HR灭，同时QF常闭触点闭合，绿灯HG经SA11-10接至控制电源小母线上，绿灯HG亮。

（3）断路器自动跳闸操作。断路器自动跳闸前，控制开关SA在“合闸后”位置，SA1-3、SA9-10、SA13-16、SA17-19通，红灯HR亮。继电保护装置动作，其触点K2闭合，跳闸线圈YT经K2接至控制电源小母线上，带动操作机构使断路器跳闸。QF常开触点打开，使跳闸线圈YT断电，红灯HR灭；同时，QF常闭触点闭合，绿灯HG经SA9-10接至控制电源小母线上，绿灯HG闪亮；信号小母线负电源经QF常闭触点、SA1-3、SA17-19及电阻R接通事故音响信号小母线M708，事故音响信号回路启动。将控制开关SA置于“跳闸后”位置。SA1-3、SA9-10、SA17-19断，SA11-10通；事故跳闸音响信号解除；同时绿灯HG经SA11-10接至控制电源小母线上，绿灯HG亮。

（4）断路器自动合闸操作。自动合闸前，弹簧已储能完毕，储能弹簧限位开关Q1动作，其常开触点闭合；断路器处于自动跳闸状态，控制开关SA在“合闸后”位置，SA1-3、SA9-10、SA13-16、SA17-19通；绿灯HG闪光，同时发出事故跳闸音响信号。然后，重合闸装置动作，其触点K1闭合，合闸线圈YC经K1接至控制电源小母线上，储能弹簧释放能量，带动操作机构使断路器合闸；QF常闭触点打开，使合闸线圈YC停电，绿灯HG灭，同时QF常开触点闭合，红灯HR经SA13-16接至控制电源小母线上，红灯HR亮。

3.液压操动机构的断路器控制与信号回路

图12-12为具有液压操作机构的断路器控制回路。其中，控制开关SA的型号为LW2-Z-1a、4、6a、40、20、20/F8；防跳继电器KCF；液压操作机构为CY3型，其中包括：油压储能直流电动机M，接触器KM，微动开关S1～S5，S6～S7为压力表触点，S1～S7触点动作条件见表12-11，闭锁继电器KCB1、KCB2和KCB3等；跳、合闸电磁铁线圈YT和YC。

表12-11　微动开关触点及压力表电触点的动作条件单位：MPa

图12-12　液压操动机构的断路器控制与信号回路

（1）手动合闸操作。液压正常时，微动开关S4触点闭合，闭锁继电器KCB1带电，(www.xing528.com)

常开触点KCB1闭合，允许合闸操作。将控制开关SA置于“合闸”位置，启动合闸电磁铁线圈YC，液压操作机构动作，使断路器合闸，红灯HR亮。

（2）手动跳闸操作。液压正常时，微动开关S5触点闭合，闭锁继电器KCB2带电，

常开触点KCB2闭合，允许跳闸操作。将控制开关SA置于“跳闸”位置，启动跳闸电磁铁线圈YT，液压操作机构动作，使断路器跳闸，绿灯HG亮。

（3）液压操作机构闭锁回路工作原理。液压操作机构是利用液体压力储能作为断路器跳、合闸的动力，并依靠液压使断路器维持在合闸位置。当液压低于某一定值时，油压储能直流电动机启动，升压储能；当液压高于某一定值时，油压储能直流电动机停止升压；当液压过低时，闭锁断路器跳、合闸回路。

正常液压变化范围：18.6～19.2MPa。

当液压下降到18.6 MPa以下时，微动开关S3动作，其触点闭合，启动接触器KM，KM启动直流电动机M，升压储能；触点S1与接触器KM常开触点串联，形成电动机自保持电路，同时KM常开触点发“油泵启动”信号。当液压升到19.2 MPa时，S1触点断开，KM线圈断电，电动机M停转。

当液压下降到16.6 MPa以下时，微动开关S3动作，其触点闭合，发“油压降低”信号。

当液压下降到15.6 MPa以下时，液压不能满足断路器正常合闸条件，微动开关S4动作，其常闭触点断开，使闭锁继电器KCB1失磁，其在合闸回路的常开触点KCB1延时打开，闭锁合闸回路。

当液压下降到14.8MPa以下时，液压不能满足断路器正常跳闸条件，微动开关S5动作，其常闭触点断开，使闭锁继电器KCB2失磁，其在跳闸回路的常开触点KCB2延时打开，闭锁跳闸回路。

断路器在合闸位置，当液压下降到10 MPa以下时，不能打压（避免打压时，断路器跳闸），微动开关S6动作，其常开触点闭合，使闭锁继电器KCB3带电；KCB3常闭触点打开，使KM线圈断电，停止打压；同时KCB3常开触点发“油压异常”信号。

当液压升高到25 MPa以上时，微动开关S7动作，其常开触点闭合，使闭锁继电器KCB3带电；KCB3常闭触点打开，使KM线圈断电，停止打压；同时KCB3常开触点发“油压异常”信号。

（三）音响监视、电磁操动机构三相操作的断路器控制与信号回路

音响监视是指用警铃音响信号对断路器的分、合闸回路，以及控制回路电源完好性加以监视，使断路器的跳、合闸操作随时能得到保证。

图12-13为音响监视、电磁操动机构的断路器控制与信号回路。其中，KCT、KCC为跳、合闸位置继电器，KS为信号继电器，KCF为防跳继电器；控制开关SA型号为LW2-YZ-1a、4、6a、40、20、20/F1；H为光字牌；电磁操作机构型号为CD10，主要包括：合闸接触器KM，跳、合闸线圈YT、YC等。

1.断路器手动合闸操作

将控制开关SA置于“预备合闸”位置。SA2-4、SA13-14通，KCT跳闸位置继电器线圈带电；SA手柄内附信号灯经SA2-4、SA13-14、KCT常开触点与闪光电源小母线相连，内附信号灯闪光。KCT动作，没有警铃音响信号，说明断路器合闸回路完好，可以进行合闸操作。

图12-13　音响监视、电磁操动机构的断路器控制与信号回路

将控制开关SA置于“合闸”位置。SA2-4、SA9-12和SA17-20通，合闸接触器KM经SA9-12接至控制电源小母线上，KM常开触点闭合，使合闸线圈YC带电，操作机构动作使断路器合闸；QF常闭触点打开，线圈YC断电，同时合闸位置继电器KCC线圈带电，SA手柄内附信号灯经SA2-4、KCC常开触点、SA17-20接至信号电源小母线上，信号灯亮。

释放控制开关SA手柄，SA手柄自动弹回“合闸后”位置。内附信号灯经SA2-4、KCC常开触点、SA17-20接至信号电源小母线上，内附信号灯亮。KCC动作，没有警铃音响信号，说明断路器跳闸回路完好，可以进行跳闸操作。

2.断路器手动跳闸操作

将控制开关SA置于“预备跳闸”位置。SA1-3、SA17-18通，KCC合闸位置继电器带电；SA手柄内附信号灯经SA1-3、SA17-18接至闪光电源小母线上，信号灯闪光。

将控制开关SA置于“跳闸”位置。SA1-3、SA10-11、SA14-15通；跳闸电磁铁线圈YT经SA10-11接至控制电源小母线“+、-”上带电，操作机构动作，使断路器跳闸；QF常开触点打开，线圈YT断电，同时跳闸位置继电器KCT线圈带电，SA手柄内附信号灯经SA1-3、KCT常开触点、SA14-15接至信号电源小母线上，信号灯亮。

释放控制开关SA手柄，SA手柄自动弹回“跳闸后”位置。SA1-3通，SA手柄内附信号灯经SA1-3、KCT常开触点、SA14-15接至信号电源小母线上，信号灯亮。

3.控制回路电源的音响监视

当控制回路“+、-”电源消失或电压降低时，跳、合闸位置继电器KCT、KCC线圈均断电，它们的常闭触点闭合，使信号继电器KS动作；KS常开触点闭合，光字牌H灯亮，同时启动中央信号回路，发预告音响信号。

4.跳、合闸回路的音响监视

断路器处于跳闸后位置，合闸位置继电器KCC线圈断电；若合闸回路断线，则跳闸位置继电器KCT断电；KCT、KCC常闭触点闭合，使信号继电器KS动作；KS常开触点闭合，光字牌H灯亮，同时启动中央信号回路，发预告音响信号。

断路器处于合闸后位置，跳闸位置继电器KCT线圈也电；若跳闸回路断线，则合闸位置继电器KCC线圈断电；KCT、KCC常闭触点闭合，使信号继电器KS动作；KS常开触点闭合，光字牌H灯亮，同时启动中央信号回路，发预告音响信号。

（四）分相操作断路器的控制与信号回路

为了与单相重合闸或综合重合闸配合，电压等级220kV及以上的线路断路器，A、B、C三相每相均设置一套操动机构。分相操作断路器是指：当断路器手动跳、合闸操作时，A、B、C三相操动机构同时动作，使三相断路器同时跳、合闸；当线路发生单相故障，保护动作仅使故障相断路器的操动机构动作，使故障相断路器自动跳闸，非故障相断路器应在合闸状态继续运行；故障相断路器自动跳闸后，经延时单相重合闸或综合重合闸动作，又使故障相断路器自动合闸。

图12-14　弹簧操动机构分相操作断路器的控制与信号回路

图12-14为分相操作断路器的控制与信号回路，控制与信号回路采用音响监视、弹簧操动机构。其中，控制开关SA型号为LW2-YZ-1a、4、6a、40、20、20/F1，KCF为A相防跳继电器，KC、K分别为跳合闸继电器，KCTa～KCTc为三相跳闸位置继电器，KCCa～KCCc为三相合闸位置继电器；弹簧操动机构型号为CT6-X，它包括：A、B、C相储能弹簧限位开关Qa～Qc，弹簧储能直流电动机，A、B、C相跳闸线圈YTa～YTc，A、B、C相合闸线圈YCa～YCc等。

1.断路器手动合闸操作

当A、B、C三相弹簧已储能完毕，三相储能弹簧限位开关Qa～Qc动作，常开触点闭合，允许合闸操作。将控制开关SA置于“合闸”位置。SA2-4、SA9-12和SA17-20通，合闸继电器电压线圈KC经SA9-12接至控制电源小母线上带电，KC常开触点闭合，通过其自保持电流线圈，使A、B、C三相合闸线圈YCa～YCc带电，储能弹簧释放能量，A、B、C三相操作机构同时动作，使A、B、C三相断路器同时合闸。三相断路器常开辅助触点QFa～QFc闭合，合闸位置继电器KCCa～KCCc线圈带电，SA手柄内附信号灯经SA2-4、KCCa～KCCc常开触点、SA17-20接至信号电源小母线上，信号灯亮。同时，弹簧限位开关Qa～Qc常闭触点闭合，储能电机开始转动，直到弹簧被拉紧后，Qa～Qc常闭触点打开，储能电机停止转动，储能过程结束。

2.断路器手动跳闸操作

将控制开关SA置于“跳闸”位置。SA1-3、SA10-11和SA14-15通；跳闸继电器电压线圈K经SA10-11接至控制电源小母线上带电，K常开触点闭合，通过其自保持电流线圈，使A、B、C三相合闸线圈YTa～YTc带电，A、B、C三相操作机构同时动作，使A、B、C三相断路器同时跳闸。三相断路器常闭辅助触点QFa～QFc闭合，跳闸位置继电器KCTa～KCTc线圈带电，SA手柄内附信号灯经SA1-3、三对并联常开触点KCTa～KCTc及SA14-15接至信号电源小母线上，信号灯亮。

3.单相故障跳故障相断路器的分相操作

若A相发生接地故障，保护动作并经综合重合闸，使A相跳闸线圈YTa带电，A相操作机构动作，A相断路器跳闸。A相断路器跳闸后，A相断路器常闭辅助触点QFa闭合，使A相跳闸位置继电器KCTa线圈带电；SA手柄内附信号灯经SA1-3、常开触点KCTa及SA14-15接至闪光电源小母线M100（+）上，信号灯闪亮；-700信号电源小母线经KCTa常开触点、SA21-23、SA5-7及R2与事故音响母线M708相连，事故音响信号启动；同时+700信号电源小母线经KCTa常开触点、KCCb和KCCc常开触点并联回路，启动预告信号回路，发“断路器三相位置不一致”信号。

4.单相故障跳故障相断路器后，故障相断路器自动合闸的分相操作

若A相发生接地故障，A相断路器已自动跳闸，且A相弹簧已储能完毕，其储能弹簧限位开关Qa动作，Qa常开触点闭合，允许A相合闸操作。A相断路器自动跳闸后，经延时t秒后，综合重合闸启动，经A相防跳继电器常闭触点KCFa、A相弹簧限位开关常开触点Qa及A相断路器常闭触点QFa，使A相合闸线圈YCa带电，A相储能弹簧释放能量，使A相断路器自动合闸。A相断路器常闭触点QFa打开，A相跳闸位置继电器KCTa断电；同时A相断路器常开触点QFa闭合，A相合闸位置继电器KCCa带电。SA手柄内附信号灯经SA2-4、KCCa～KCCc常开触点、SA17-20接至信号电源小母线上，信号灯亮。

5.控制回路断线

三相断路器的跳闸位置继电器KCTa～KCTc及合闸位置继电器KCCa～KCCc均断电，+700信号电源小母线经KCTa及KCCa常闭触点与控制回路断线小母线M713相连，启动预告信号回路，发“控制回路断线”信号。