南昌大学发电厂电气部分实验报告.doc

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南昌大学实验报告
实验一 ：具有灯光监视的断路器控制回路实验

一、 实验目的
1、掌握具有灯光监视的断路器控制回路的工作原理，电路的功能特点。
2、理解为使断路器控制回路能安全可靠地工作，所必须满足对合闸及分闸监视的基本要求及其重要性。
3、结合ZB02挂箱(实验设备中的一个小的集成部分，具体内容及功能在实验课中会得到讲授)控制开关的触点图表, 学会开关的使用、控制回路的接线和动作试验方法。
二、原理说明
具有灯光监视的断路器控制回路接线如图2—1。

其控制开关为封闭式万能转换开关LW2—W—2/F6。这种转换开关结构比较简单，它只有一个固定位置和两个操作位置，因而控制线路图也较简单。断路器及控制回路工作情况的监视及操作控制过程如下：
（1）合闸
断路器处于跳闸状态 QF 常闭辅助触点 1-2闭合 常开触点3-4断开
控制开关KK手柄：自然位置 触点1—3、2—4都断开
220V(+)à1FuàTWJ线圈à QF1-2 àHC线圈à2Fuà220V(-)
TWJ线圈带电à常开触点闭合à
220V(+)-1Fu-TWJ辅助常开触点(此时处于闭合状态)- LD绿灯-电阻1R - -2Fu-220V(-) （绿灯亮）

合闸时，手控制KK手柄顺时针转45° 触点2à4
àHC线圈动作àHQ线圈回路接通à断路器合闸à辅助触点 1-2 断开（绿灯灭）触点3-4闭合
220V(+)à1FuàHWJ线圈à QF3-4 àTQ跳闸线圈à2Fu-220V(-)
HWJ线圈带电à常开触点闭合à
220V(+)-1Fu-HWJ辅助常开触点(此时处于闭合状态)- HD红灯-电阻2R -2Fu-220V(-) （红灯亮）
当手松开后，KK手柄自动弹回固定位置，触点2—4断开，合闸过程结束
（2）跳闸
断路器处于合闸状态
跳闸时，手控制KK手柄逆时针转45° 触点1à3
àTQ线圈动作àTQ线圈回路接通à断路器合闸à辅助触点 1à2闭合（绿灯亮）触点3-4断开
KK手柄自动弹回原位，触点1-3断开。跳闸过程结束

若线路或设备发生故障，断路器属事故跳闸，由继电保护出口中间继电器的辅助触点BCJ闭合起动跳闸回路，本试验台上利用按钮SB来代替BCJ模拟事故跳闸的效果。
三、实验设备
序号
设备名称
使 用 仪 器 名 称
数量
1
ZB01
断路器触点及控制回路模拟箱
1只
2
ZB02
信号指示和万能开关
1只
3
DZB01
直流操作电源
1只
4
DZB01-1
按钮SB
1只
四、实验步骤和要求
1、根据直流接触器、跳闸线圈、合闸线圈、信号指示灯的额定参数选择操作电源的电压，本实验装置设计使用直流220伏。
2、按图2-1灯光监视的断路器控制回路进行安装接线。
3、通过KK手柄以及按钮SB实现断路器的合闸、跳闸和事故跳闸，通过操作与观察，深入理解灯光监视的断路器控制回路中各个元件及接点的作用。
五、实验报告
在安装接线及动作试验结束后，要认真分析控制电路的动作过程，结合电路原理，针对上述思考题写出实验报告。
表2-1实验结果记录表
序号
名　　称
控制开关
KK②－④接通
控制开关
KK①－③接通
1
合闸接触器HC
动作
不动作
2
跳闸线圈TQ
不动作
动作
3
断路器QF
合闸
跳闸
4
跳闸位置信号LD
灭
亮
5
合闸位置信号HD
亮
灭

六、思考题
1、为什么控制回路能监视回路本身的完整性和操作电源的情况？上述电路中如何实现断路器在合闸位置时能监视跳闸回路的完整性；断路器在跳闸位置时也能监视合闸回路的完整性？
答：因为红灯和绿灯发光它一方面表示明断路器所处的状态，另一方面表明动作回路完好。由原理图可知：绿灯LD发光，表明电路220V(+)-1Fu-TWJ辅助常开触点(此时处于闭合状态)- LD绿灯-电阻1R - -2Fu-220V(-)，形成闭合回路 ，一方面表示明断路器处于跳闸状态，另一方面表明HC线圈合闸回路完好。

2、请分析在本实验的控制电路中，在分、合闸动作时是如何实现短时接通的，当动作完成后，分、合闸线圈回路是如何自动断开的？
答：通过KK手柄进行合闸分闸操作时，分、合闸线圈都是直接接在电源2端，其电流瞬间就能达到动作值使其动作，从而实现了短时接通。
在动作完之后，断路器的辅助触点使分、合闸线圈自动断开。
3、本实验的控制电路中红灯、绿灯分别表示断路器在什么状态？
答：红灯表示断路器在合闸，绿灯表示断路器在跳闸状态。
七、心得体会
通过这个实验，我掌握具有灯光监视的断路器控制回路的工作原理，电路的功能特点。理解了为使断路器控制回路能安全可靠地工作，所必须满足对合闸及分闸监视的基本要求及其重要性。结合ZB02挂箱控制开关的触点图表, 学会了开关的使用、控制回路的接线和动作试验方法。

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实验二：具有灯光和音响监视的断路器控制回路实验

一、实验目的
1、掌握具有灯光和音响监视的断路器控制回路的工作原理、电路内含的功能特点。
2、理解为使具有灯光和音响监视的断路器控制回路能安全可靠地工作，电路所必须满足对回路监视的基本要求。
3、了解控制开关的触点图表及开关在电路中的应用，掌握具有灯光和音响监视控制回路的接线和动作试验方法。
二、原理说明
具有灯光和音响监视的断路器控制回路如图3—1：

图3—1 具有灯光和音响监视的断路器控制回路
精品资料
与图2—1不同的是，该图在原红、绿两灯的位置中接入合闸位置继电器（简称合位继电器）HWJ和跳闸位置继电器（简称跳位继电器）TWJ。断路器及控制回路工作情况的监视及操作控制过程和图2-1一致。
此外控制电路图3—1具有失电及回路断线报警功能：
当断路器控制回路熔断器1FU（或2FU、两个同时熔断的可能性很小，但是分析结果是一致的）熔断后àHWJ线圈和TWJ线圈失电à它们的常闭触点此时同时发生瞬时闭合à接通了光字牌GP回路。
220V(+)à预告音响装置XMJ脉冲变压器BLàHWJ线圈和TWJ线圈常闭触点à光字牌GPà 220V(-)。
结果警铃发声，预告掉电故障的存在；另外，在发声的同时光字牌GP也通电而发光示字，告知故障的性质。
HWJ合闸位置继电器和TWJ跳闸位置继电器线圈在实验中是以实验台中的中间继电器来实现的，线圈的电阻很大，串接在跳、合闸回路中短路的可能性很小，所以不会影响断路器的动作。HWJ合闸位置继电器和TWJ跳闸位置继电器的触点对数很多，可以代替断路器的辅助触点使用在不重要的回路中。图3—1所示控制回路和图2—1所示回路一样不能装设闪光信号，其事故音响信号回路一般通过信号继电器的触点来接通。
三、实验设备
序号
设备名称
使 用 仪 器 名 称
数量
1
ZB01
断路器触点及控制回路模拟箱
1只
2
ZB02
信号指示和万能开关
各1只
3
DZB01
直流操作电源
1路
4
ZB03
数字式电秒表及开关组件挂箱
1只
5
ZB06
光字牌
1只
6
ZB14
DZ－31Β中间继电器
1只
7
ZB18
LD；HD信号指示灯
各1只
8
ZB31
直流数字电压、电流表
各1只
四、实验步骤和要求
1、根据直流接触器、跳闸线圈、合闸线圈、信号指示灯的额定参数选择操作电源的电压，本实验装置设计使用直流220伏。
2、按图3-1灯光监视的断路器控制回路进行安装接线。
3、通过KK手柄实现断路器的合闸、跳闸，并通过手动断线检验其失电及回路断线报警功能。通过操作与观察，深入理解具有灯光和音响监视的断路器控制回路中各个元件及接点的作用。
五、实验报告
表3－1实验结果记录表
序号
名称代号
控制开关
KK②－④接通
控制开关
KK①－③接通
FU熔丝
熔断
1
合闸接触器HC
动作
不动作
不动作
2
跳闸线圈TQ
不动作
动作
不动作
4
断路器QF
合闸
跳闸

5
光字牌GP
不发光
不发光
发光
6
跳闸位置继电器TWJ

失电

带电

失电
7
合闸位置继电器HWJ

带电

失电

失电
8
跳闸位置信号
灭
亮
灭
9
合闸位置信号
亮
灭
灭
六、思考题
1、具有灯光和音响监视的断路器控制电路中，是如何监视回路本身的完整性和操作电源的正常性？
答：红灯和绿灯发光它一方面表示明断路器所处的状态，另一方面表明动作回路完好。绿灯LD发光，一方面表示明断路器处于跳闸状态，另一方面表明HC线圈合闸回路完好。红灯HD发光，一方面表示明断路器处于合闸状态，另一方面表明跳闸回路完好。电源正常时，警铃不响，光子牌不亮。若保险器熔断，则警铃发声，预告掉电故障的存在；另外，在发声的同时光字牌GP也通电而发光示字，告知故障的性质。
2、在控制回路中增加合闸位置继电器和跳闸位置继电器对提高控制电路的性能有哪几方面积极意义。
答：装设合闸跳闸位置继电器可以将信号灯接在另外装有合闸跳闸位置继电器辅助接点的并联支路上，可以通过近处信号灯的亮灭判断远方的回路跳合闸情况，实现远程控制。因而也可以不装设闪光信号，通过红灯绿灯的亮灭来判断回来此时的状况。
3、在断路器控制电路中是否具备确保断路器分、合闸线圈短时通电的工作状况。
答：电路正常情况下不会发生断路器分、合闸线圈短时接通的工作状况。即便2-4结点卡死，电路不断跳闸合闸，红灯和绿灯也不会同时亮，即分合闸线圈不会短时通电接通
4、在图3—1控制电路中红灯、绿灯的工作特性与图2—1中的是否有区别？
答：红绿灯工作特性无区别。
5、光字牌是通过什么原理来指示故障的位置的。
答：要使得光子牌发光，即要使HWJ合闸位置继电器线圈和TWJ跳闸位置继电器线圈失电。说明故障在HWJ合闸位置继电器线圈和TWJ跳闸位置继电器的公共连接端。说明是断路器控制回路熔断器1FU（或2FU、两个同时熔断的可能性很小，但是分析结果是一致的）熔断。此时HWJ合闸位置继电器线圈和TWJ跳闸位置继电器的常闭触点此时同时发生瞬时闭合，其常闭触点接通了光字牌GP回路。
七、心得体会
通过此次实验我掌握具有灯光和音响监视的断路器控制回路的工作原理、电路内含的功能特点；理解了为使具有灯光和音响监视的断路器控制回路能安全可靠地工作，电路所必须满足对回路监视的基本要求。了解了控制开关的触点图表及开关在电路中的应用，掌握具有灯光和音响监视控制回路的接线和动作试验方法。

南昌大学实验报告
实验三：装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路实验

一、实验目的
1、利用实验装置，再现断路器的“跳跃”现象的出现。
2、掌握装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路的“防跳”原理、电路的功能和特性。
3、理解装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路，为实现安全可靠地工作，该电路满足了哪些基本要求？
4、掌握电路中所用控制开关的触点图表，学会装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路的接线和实验操作方法。
5、为什么在防跳继电器中有电流起动线圈和电压自保持线圈的存在？如果不在在，电路是否会正常工作？
6、什么叫做断路器与控制开关的不对应关系？在这种关系下，有什么信号现象？
二、原理说明
所谓“跳跃”是指断路器合闸回路中，控制开关的触点在合闸结束后来不及返回而人为地闭合，此时断路器合闸在永久故障的线路上，造成断路器在短时间内多次跳闸－合闸的现象。
危害：断路器如果多次“跳跃”，可能导致设备损坏并使事故扩大。因此必须采取“防跳”措施。
措施：装设“跳跃”闭锁继电器的断路器控制回路见图5-1，图中的中间继电器TBJ，称为跳跃闭锁继电器。
“跳跃”闭锁的工作原理：

手动合闸当控制开关KK的触点5à8或自动装置的触点1ZJ因故障卡死的情况下
遇到故障如6à7接通à继电保护装置动作à触点BCJ闭合à跳跃闭锁继电器TBJ的电流启动线圈à跳闸回路接通，断路器跳闸
TBJ的电流启动线圈àTBJ动作à常开触点闭合àTBJ的电压线接通
TBJ动作à常闭触点断开à合闸线圈回路断开
而且由于5-8触点卡死或自动装置的触点1ZJ因故未断开，TBJ的电压线圈始终带电à与HC线圈串联的TBJ常闭触点就始终分开，实现“闭锁”，断路器就不能进行多次合闸。
只有当合闸命令解除后，（也就是5-8或1ZJ触点断开），TBJ的电压线圈失电，控制回路才恢复到正常的状态，解除闭锁。

图5-1 装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路接线图
其控制开关KK为封闭式万能转换开关LW2—Z—1a、4、6a、40、20/F8，它的触点图表见表5-2。
表5-2 LW2—Z—1a、4、6a、40、20/F8控制开关触点图表

三、实验设备
序号
设备名称
使 用 仪 器 名 称
数量
1
ZB01
断路器触点及控制回路模拟箱
1只
2
ZB02
LD，HD信号灯
各1只
3
DZB01
直流操作电源
1路
4
ZB06
光字牌
4个
5
ZB12
DS－22时间继电器
1只
6
ZB14
DZ－31Β中间继电器
1只
DZB－14Β跳跃闭锁继电器
1只
7
ZB17
DX－9信号继电器
1只
8
ZB18
ZC－23冲击继电器
1只
SB按钮开关
1只
9
ZB31
直流数字电压、电流表
各1只
10
DZB01－2
万能转换开关LW2—Z—1a、4、6a、40、20/F8
1只
11
DZB01－1
SB按钮开关
1只
四、实验步骤和操作过程
1、根据跳跃闭锁继电器、信号指示灯、跳闸线圈合闸线圈、直流接触器的工作技术参数选择操作电源电压（本实验装置选用直流220V操作电源）。
2、按图5-1“装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路”进行安装接线.
3、断路器的控制与操作过程。
① 合闸状态
前题条件：
断路器处于合闸状态,辅助常闭触点QF1-2断开，辅助常开触点QF3-4闭合；相应的控制开关KK手柄在“合闸后”位置的，从表5-2中可查相应的触点1-3、9-10、13-16和17-19触点闭合。
分析：
由前题条件可得
220V(+)à1FUàKK16à13à红灯HDà电阻R2àTBJ的电流线圈àQF3-4àTQ线圈(电流很小断路器不会跳闸)à2FUà220V(-)
红灯HD发出平光，一方面指示断路器在合闸位置，另一方面表示跳闸线圈回路完好，此时TQ跳闸线圈中虽有电流流过，但电流很小，电磁力不足以将操作机构脱扣，断路器不会跳闸。同理TBJ同样也不会动作。
② 跳闸操作
断路器进行跳闸操作时，把KK手柄先转到“预备跳闸”à“跳闸”位置，KK在跳闸位置时，KK触点6à7接通,TQ跳闸线圈动作使断路器跳闸。
时跳闸电流也流过TBJ跳跃闭锁继电器的电流线圈，使得TBJ的电流线圈起动，TBJ电流线圈带电动作，其常开触点TBF3-4闭合，若KK5-8触点未复归或被卡死，回路将接通电压线圈实现自保；其常闭触点断开，对合闸回路实现“闭锁”。
断路器跳闸后常开触点QF3-4断开，常闭触点QF1-2闭合，并使TQ线圈及TBJ电流线圈断电。
在此过程中，KK自动弹到“跳闸后”位置，并使KK10-11、KK14-15等相应的触点闭合，使220V(+)à1FUàKK10à11à绿灯LDà电阻R1àQF1à2àHC合闸线圈à2FUà220V(-)
绿灯发平光,HC线圈虽通电而电流很小，不能动作，不会造成断路器合闸。绿灯LD发出平光，一方面指示断路器在跳闸位置，另一方面表明合闸回路完好。当KK手柄松开弹回到“跳闸后”位置时，触点6-7断开
③ 合闸操作
断路器进行合闸操作时，把KK手柄先转到“预备合闸”位置，再转到“合闸”位置，其动作原理和跳闸类似，断路器合闸后KK的位置是在“合闸后”的位置。
④ 事故跳闸
当断路器事故跳闸（用BCJ模拟）时,KK开关处在合闸后位置时1-3、17-19触点接通，但QF5-6常闭触点也因断路器跳闸而闭合.则光字牌电路接通，冲击继电器启动，在发声的同时光字牌GP也通电而发光示字，电笛发声,告知故障的性质。工作人员可以通过复位按钮SB来停止警铃。
4、实现“跳跃”现象
用短接线短接6-7触点，和TBJ的电流线圈，再进行手动合闸（接通5-8触点），观察跳跃现象。
5、用装设“跳跃”闭锁继电器“防跳”
照5-1接线后短接6-7，再进行手动合闸，检验闭锁装置是否能防跳。
表15－1 实验结果表
序号
名称编号
控制开关KK位置
跳闸后
预备合闸
合闸
合闸后
预备跳闸
跳闸
1
合闸接触器HC
不动作

动作
不动作

不动作
2
跳闸线圈TQ
不动作

不动作
不动作

动作
3
断路器QF
跳闸

合闸
合闸

跳闸
4
跳闸位置信号LD
亮

灭
灭

亮
5
合闸位置信号HD
灭

亮
亮

灭
6
光字牌GP
灭

7
冲击继电器XMJ
不动作

8
时间继电器SJ
不动作

9
中间继电器ZJ
不动作

10
音响器JL
不报警

11
闪光继电器SGJ

五、思考题
1、上述装设跳跃闭锁继电器同时具有灯光监视的断路器控制回路中，是否具有监视控制回路本身的完整性和操作电源正常性的功能？
答：没有，因为灯光音响监视回路和断路器控制回路用的是同一个电源，当电源故障时，2个回路同时掉电。
2、为什么图5-1控制电路中没有装设合闸位置继电器和跳闸位置继电器？
答：因为5-1电路中灯光回路和跳闸回路连在一起，所以不需要上述2种继电器来接通灯光回路。
3、在图5-1的控制电路中，是否满足确保断路器分合闸线圈短时通电的要求？为什么？
答：是，因为当用KK开关实现合闸或跳闸时，5-8、6-7接通使断路器分合闸线圈直接连在电源2端，使其电流瞬间达到动作值而动作，保证了短时通电的要求。
4、跳跃闭锁继电器TBJ为什么需要一个电流线圈和一个电压线圈？接入时应注意什么？
答：电流线圈和电压线圈分别接在跳闸回路和合闸回路，用于保证在出现“跳跃”时能通过电流线圈启动，改变其辅助触点状态，电压线圈保持其触点状态来实现“闭锁”
接线时因注意：电压线圈一定不能被短接，否则会短接电源使FU熔断使整个电路失去电源。
5、图5-1的控制电路，是否可用继电保护和自动装置进行分合闸操作？为什么？
答：是，因为回路中有自动分合闸的辅助触点，当辅助触点接通时可使继电保护动作。
6、图5-1控制电路的操作过程中，出现“红灯平光”“红灯闪光”“绿灯平光”“绿灯闪光”各表示什么状态？
答：红灯平光：断路器处在合闸位置; 红灯闪光：自动合闸或手动合闸预备合闸状态;
绿灯平光：断路器处在跳闸位置; 绿灯闪光：自动跳闸或手动跳闸预备跳闸状态
六、心得体会
通过此次实验加深理解了断路器控制回路出现“跳跃”现象的原因——跳跃现象的产生有两个条件：1.永久故障 2.5-8节点卡死，手柄不能复归。掌握了装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路的“防跳”原理、电路的功能和特点。也了解了为了解决跳跃而采取的措施，对“防跳”具体操作也有更深的体会。
实验到此已对二次回路的动作原理有了深刻理解，二次回路是如何通过各种继电器实现自动合闸、自动跳闸、手动合闸、手动跳闸，以及其防跳措施，当出现事故性跳闸时当如何处理等等。

南昌大学实验报告
实验四：灯光监视的电磁操动机构断路器控制回路实验

一、实验目的
熟悉灯光监视的电磁操动机构断路器控制回路实验断路器合闸和跳闸过程以及防跳过程
二、原理说明
见书上P266
三、 实验过程
（1）手动合闸
断路器处于跳闸状态 QF辅助节点 1、2常开开路 3、4常闭闭合
控制开关àTDà10-11接通
正极+àFU1à11à10àHG(绿灯平光)àRà2àQFàKM（合闸接触器 R为大电阻小电流不足以起动）à负极-
手控制开关，转90°到预备合闸 9-10 14-13
M（100+）à9à10àHG(绿灯闪光)àRà2àQFàKM（合闸接触器小电流不足以起动）à负极-
开关右转45° 合闸状态 5à8 9à12 3à16 17à19 21à23
正极+àFU1à5à8à3 à4à1à2àQFàKM（大电流足以起动合闸接触器，断路器合闸）à负极-
KM动作 —YC— 合闸线圈改变辅助结点状态QF1、2断开 QF3、4合上

正极+à16 à13àHR(红灯平光)àRàKCFàQFàYT（跳闸接触器 R为大电阻小电流不足以起动）à负极-

（2）手动跳闸
断路器处于合闸状态 QF辅助节点 1、2常开闭合 3、4常闭断开
正极+à16 à13àHR(红灯平光)àRàKCFàQFàYT（跳闸接触器 R为大电阻小电流不足以起动）à负极-

手控制开关，转90°到预备跳闸 13-14
M（100+）à13à14àHR(红灯闪光)àRàKCFàQFàYT（跳闸接触器小电流不足以起动）à负极-
开关逆时针转45° 跳闸状态 6-7
正极+àFU1à6à7àKCFàQFàYT（大电流足以起动跳闸线圈，断路器跳闸）à负极-
YT动作 跳闸闸线圈改变辅助结点状态QF1、2合上 QF3、4断开 10-11

正极+àFU1à11à10àHG(绿灯平光)àRà2àQFàKM（合闸接触器 R为大电阻小电流不足以起动）à负极-

（3） 自动合闸
K1带电闭合
正极+àFU1àK1àKCF2 à QFàKMà负极-
KCO保护 跳闸
红灯闪烁 合闸手柄不对应 应顺时针旋转手柄到合闸状态
（4） 自动跳闸
KCO闭合
正极+àFU1àKCO àKCFà QFàYTà负极-
绿灯闪烁 跳闸手柄不对应 应逆时针旋转手柄到跳闸状态

（5） 防跳措施
KCF
类似于实验三

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