断路器的控制方式详解

发电厂和变电站断路器的控制按其控制电压大小分为强电控制和弱电控制。强电控制是指从发出指令的控制设备到断路器的操动机构，其控制回路的电压均为直流110V或220V。弱电控制分两种情况：其一，控制设备和断路器的操动机构的控制回路电压均为直流48V或24V；其二，控制设备的电压为48V或24V，而断路器的操动机构的电压为直流110V或220V。

断路器的控制按控制对象多少分为一对一控制和选线控制。一对一控制是指控制设备与被控对象（断路器）一一对应，实现断路器跳、合闸操作。一对一控制一般适用于比较重要的断路器，如发电机、变压器等回路的断路器。选线控制是先选择被控制对象，使被控对象的控制回路接通，再用公用控制开关等控制元件实现断路器跳、合闸操作。

断路器的控制按控制地点分为远方控制和就地控制。在距离断路器安装处较远的控制室内，利用分合闸按钮或控制开关，对断路器进行跳、合闸操作，称为远方控制；在断路器安装处，进行跳、合闸操作，称为就地控制。就地控制适用于电压35kV及以下回路的断路器。

一、强电控制方式

强电控制方式又分为强电选线和强电一对一控制。强电选线控制在工程实际中很少采用，随着高消耗、低效率容量为100MW及以下的机组逐步退出电力系统，它已被弱电一对一控制方式所代替。对于进出线回路数少、规模较小的500kV变电站，以及220kV有人值班且集中控制的变电站，其断路器的控制一般采用强电一对一控制方式。对于单机容量100MW及以下的变电站采用主控制室控制方式的发电厂，其断路器一般也采用强电一对一控制方式；对于单机容量200MW及以上发电厂的6～10kV屋内配电装置，其断路器一般采用强电一对一控制方式。

强电一对一控制方式具有控制回路接线简单，运行及维护方便，可靠性较高等优点。采用LW2、LW5等系列控制开关对断路器进行强电一对一控制，是发电厂和变电站普遍选用的控制设备。

1.LW2型控制开关的结构

控制开关是断路器控制回路的组成元件之一。运行值班员直接操作控制开关，使断路器分闸和合闸，完成一次系统的停、送电操作任务。图3-1为LW2型控制开关的结构图。

LW2型控制开关主要由手柄、面板、触点盒及接线端子等元件组成。手柄为可操作元件，它既可顺时针方向，又可逆时针方向按位转动操作，使断路器处于不同的工作状态。面板用于固定手柄和触点盒。每个触点盒内有四个静触点以及随轴转动的动触点组成；轴由操作手柄带动，触点盒型式不同，每次转动角度也不同。接线端子为导电部件，它与触点盒内静触点相连；触点的闭合与断开状态通过与接线端子相连的二次导线输出；为了接线方便，每个接线端子都有用阿拉伯数字表示的标号。3-1。其中，1、1a、2、4、…6a、…50为不同型式的触点盒；例如：10型、40型、50型式触点盒中的触点在轴上有45°的自由行程（轴上的动触点每次转动的角度），30型触点在轴上有135°的自由行程。

图3-1　LW2型控制开关结构图

1—手柄；2—触点盒；3—接线端子；4—面板

表3-1　LW2-Z和LW2-YZ型控制开关各类触点盒中的触点随其控制手柄转动的位置

LW2-Z型和LW2-YZ型控制开关触点盒中触点的不同位置见表3-2。控制开关的触点切断容量与触点所在二次回路的特性、电压等级等因素有关。例如：表

LW2型控制开关的触点切断容量见表3-2中，同样为交流220V电压等级的LW2型控制开关的触点，在电阻性回路切断能力为40A，而在电感性回路却为15A，其触点的切断能力不同。

表3-2　LW2系列控制开关触点的切断容量　单位：A

2.LW2型控制开关的型式

LW2型控制开关的型式见表3-3。“自动复位”是指控制开关完成一次操作后，其手柄能自动回到其他位置；“定位”是指控制开关完成一次操作后，其手柄固定在相应的位置不动；“可抽出手柄”是指控制开关的手柄可在其面板上自由拔插；“信号灯”是指控制开关手柄内附信号灯。

表3-3　LW2型控制开关的型式

3.LW2型控制开关的触点表

触点表是表示控制开关手柄在不同位置时，其触点盒内触点通、断情况表。表3-4为LW2-Z-1a、4、6a、40、20、20/F8型控制开关的触点表。其手柄有六个操作位置，即跳闸后、预备合闸、合闸、合闸后、预备跳闸、跳闸位置，手柄每一次操作要按位置顺序进行。例如：若手柄从“合闸后”位置操作到“跳闸”位置，必须按合闸后、预备跳闸、跳闸顺序进行。触点用阿拉伯数字编号，手柄在不同位置，触点盒内触点通、断不同；用“·”表示触点导通，用“-”表示触点断开。

表3-5为LW2-YZ-1a、4、6a、40、20、20/F1型控制开关的触点表。控制开关型式与LW2-Z-1a、46a、40、20、20/F8不同，其手柄内附信号灯，其触点数字编号也不同；手柄在不同位置时，触点盒内触点通、断也不同。

表3-4　LW2-Z-1a、4、6a、40、20、20/F8型控制开关触点图表(www.xing528.com)

表3-5　LW2-YZ-1a、4、6a、40、20、20/F1型控制开关触点图表

4.LW2型控制开关的文字及图形符号

控制开关的文字符号用SA表示。LW2-Z-1a、46a、40、20、20/F8型控制开关触点通断的图形符号如图3-2所示。其图形符号有两种表示形式，见图3-2（a）和图3-2（b）。

图3-2（a）中，每一排两个空芯小圆圈代表控制开关的一对触点，阿拉伯数字表示一对触点编号，也是控制开关的接线端子标号；垂直的六根虚线表示控制开关有六个位置，PC表示预备合闸、C表示合闸、CD表示合闸后、PT表示预备跳闸、T表示跳闸、TD表示跳闸后位置；垂直的六根虚线上实心点表示某对触点在此位置时，触点导通，直接表示控制开关在六个不同位置各对触点的通、断情况，比较直观。

图3-2（b）中，每一排两个带阿拉伯数字的小圆圈代表控制开关的一对触点；阿拉伯数字表示一对触点编号，也是控制开关的接线端子标号。此种表示形式不能反应控制开关在六个不同位置各对触点的通、断情况，要想了解触点的通、断情况，必须查阅其LW2-Z-1a、46a、40、20、20/F8型控制开关触点图表，不方便。

在我国的发电厂和变电站中，控制开关触点通断的图形符号两种表示形式一直存在。而在国外，控制开关触点通断的图形符号表示形式如图3-2（a）所示。

图3-2　LW2-Z-1a、46a、40、20、20/F8型控制开关触点通断的图形符号

二、弱电控制方式

由于强电控制方式所采用的控制设备电压较高，为满足控制设备的绝缘要求，其占地面积较大。当被控对象较多时（变电站进出线回路数多，发电厂机组台数及高压母线所连接回路数多），其控制屏（台）数量随之增多。这不仅使控制室面积加大，更主要的是使运行人员的监视区域加大，不利于正常的监视、操作或事故状态下紧急处理。另外，随着电力系统调度自动化水平的提高，各级调度控制中心对电力系统主要设备的控制均采用远方微机监控，与各厂（站）的通信采用先进的数字通信技术。因此，弱电控制是今后控制技术的发展方向。

弱电控制技术分为弱电有触点和无触点两种类型。弱电有触点是指控制设备由各种类型的电磁型继电器组成，控制逻辑回路以及控制出口元件均选用电磁型继电器实现。而弱电无触点是指控制设备由各种类型的电子元件（晶体管、集成电路）组成，其逻辑回路为电力电子元器件组成，而控制出口元件选用有触点的继电器。在弱电控制方式中，无触点控制方式接线复杂，控制系统对其运行环境要求严格，所以，大容量的发电厂和变电站一般很少采用；而弱电有触点控制方式具有运行人员监视和操作方便，运行可靠性较高的等优点，在单机容量300MW及以上的发电厂和500kV超高压变电站得到广泛采用。其中，有触点控制方式又分为弱电一对一控制和弱电选线控制。

1.弱电一对一控制

重要的电力设备，如发电机、调相机和变压器、高压厂用工作及启动/备用变压器等，由于其重要性较高，但操作几率较低，宜采用一对一控制。如果高压馈线或低压厂用电源开关数量不多时，也可采用一对一控制。

2.弱电选线控制

常用的选线方式有按钮选线控制、开关选线控制和编码选线控制等方式。对高压馈线和厂用电源馈线数量很多，它们的接线和要求基本相同时，可采用选线控制。

（1）按钮选线控制。该接线较选线开关方式复杂、较编码选线方式简单。选线元件利用合闸继电器一对桥式触点在转换过程中断开的瞬间自动复归，所以有良好的“防跳”性能。

按钮选控方式一般用于主接线较复杂，操作对象较多的发电厂或变电站。

（2）开关选线控制。接线为非对应启动回路，接线简单、模拟性强。事故跳闸后，只有当事故对象复位后才能进行其他断路器的操作。

开关选控方式一般用于主接线较简单、操作对象较少的变电站，中小型发电厂也可采用。

（3）编码选线控制。操作对象较多，如三位数的编码选控，可控对象达999个，占的控制台面积较小、接线复杂、操作较不方便。尤其在处理事故时，首先要选择编码按钮，容易搞错。

编码选控方式只有操作对象很多、操作台布置有困难时，才可选用。