装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路实验.doc

五、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在在？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，或自动装置继电器的触点由于某种原因在动作时被卡住不能复归，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。它有两个线圈：一个是电流启动线圈，串联于跳闸回路中，这个线圈的额定电流应根据跳闸线圈的动作电流来选择，并要求有较高的灵敏度，以保证在跳闸操作时能可靠地启动；另一个线圈为电压自保持线圈，经过自身的常开触点并联于合闸接触器线圈HC回路中。另外，在合闸回路中还串接入一个TBJ的常闭触点。
控制回路的工作原理如下：当利用控制开关KK手动合闸或自动装置触点1ZJ进行自动重合闸时，如遇到故障，继电保护装置动作，其触点BCJ闭合，将跳闸回路接通，使断路器跳闸。同时跳闸电流也流过跳跃闭锁继电器TBJ的电流启动线圈，使TBJ动作，其常开触点接通TBJ的电压线圈常闭触点断开合闸线圈回路。此时，如控制开关KK的触点5-8或自动装置的触点1ZJ因故未断开，则TBJ的电压线圈始终带电，与HC线圈串联的TBJ常闭触点就始终分开，实现“闭锁”，HC线圈就始终无电，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KK触点或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。

4
3
1
2
1
2
4
3
R1
R2
1
2
3
4
5
6

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、检查上述接线的正确性，确定无误后，接入电源进行控制回路操作试验，通过操作与观察，深入理解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的工作原理、电路中各元器件及接点的作用。
4、断路器的控制操作过程
① 合闸状态
前题条件：
断路器处于合闸状态,属于“非常态”，它相应的辅助常闭触点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。
分析过程：由前题条件可知，从图5-1的电路图中，有电路：
220V(+)-1FU-KK16-13-红灯HD-电阻R2-TBJ的电流线圈-QF3-4-TQ线圈-2FU-220V(-)组成回路；
由于TQ线圈及TBJ电流线圈的电阻远小于HD和附加电阻的电阻，回路中的电压大部分降落在红灯HD和附加电阻R2上，使红灯HD发出平光。
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。
由以上的分析过程可知，电路中红灯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。运行中如果红灯熄灭，就表明跳闸线圈回路断线，必须检查修复否则影响断路器的跳闸。红灯HD回路中的附加电阻R2的作用是防止红灯灯泡两端短接，造成断路器误跳闸。
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”位置再转到“跳闸”位置，KK在跳闸位置时，从表5-2中可知KK触点6-7接通，下述电路
220V(+)-1FU-KK6-7-TBJ的线圈-QF3-4-TQ线圈-2FU-220V(-)形成闭合回路；
把红灯HD和附加电阻短接，回路全部电压降在TQ跳闸线圈上，TQ跳闸线圈电流增大，使得TQ线圈带电，电磁力使跳闸铁芯向上吸引，使操作机构脱扣，断路器跳闸。
同时跳闸电流也流过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，与其联动的常开触点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，由于KK控制开关的设计使得KK自动弹到“跳闸后”位置，并使KK10-11、KK14-15等相应的触点闭合，使得电路是：
220V(+)-1FU-KK10-11-绿灯LD-电阻R1-QF1-2-HC合闸线圈-2FU-220V(-)形成闭合回路，绿灯发平光。
由于合闸线圈HC线圈电阻远小于绿灯LD及附加电阻R1的电阻，所以绿灯LD发出平光，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。与红灯附加电阻一样，绿灯附加电阻的作用是防止绿灯灯泡两端短接，造成断路器误合闸。
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，KK在“合闸”位置时，触点KK5-8接通，将绿灯LD和附加电阻短接，回路电压全降在HC线圈上，则HC动作，(这部分电路在电路图中未给出：接通合闸线圈HQ回路，将断路器合闸)。
断路器合闸后，其常闭触点QF1-2断开，使HC线圈断电，(这部分电路在电路图中未给出：因而HQ回路也断电)；并且此时KK的位置是在“合闸后”的位置，相应的辅助触点KK9-10、KK13-16等闭合，使下面电路：
220V(+)-1FU- KK13-16-红灯HD-R2-TBJ线圈-QF3-4-TQ线圈-2FU-220V(-)形成闭合回路。
红灯HD发平光。随后，将KK手柄放开使其弹回到“合闸后”位置，触点5-8断开，16-13仍接通，红灯继续发出平光。
合闸线圈HQ不象跳闸线圈TQ那样直接启动，其原因是HQ电阻极小，合闸电流很大，若用KK触点直接启动将烧坏触点。所以把KK的5-8触点先接通作为中间接触器的HC线圈，再通过容量较大HC触点来接通HQ回路。
④ 事故跳闸
当断路器所在电气一次回路发生事故时，继电保护动作，保护出口继电器的常开触点BCJ闭合，把红灯HD及其附加电阻短接，使断路器跳闸。
断路器事故跳闸时，必须发出事故信号，以引起操作人员的注意。事故信号有事故音响信号和绿灯闪光信号，两者同时作用。
事故音响信号的动作过程如下：
当断路器事故跳闸时，KK的手柄仍处于“合闸后”的位置，因此其触点KK1-3、KK19-17闭合，但QF5-6常闭触点也因断路器跳闸而闭合，所以接通了冲击继电器回路，BL线圈中有冲击电流流过，GHJ线圈得电励磁，ZJ线圈得电并自保持，这样就启动了音响装置，使电笛发声，从而引起操作人员的注意。
音响装置一般全厂共用一组，为使每台断路器跳闸时电笛都能发声，在事故信号回路里串联入一个附加电阻R，以后的中央音响信号装置实验中会得到进一步了解和认识。
在发出事故音响信号的同时，还必须直观地表明何台断路器跳闸，绿灯闪光信号就起到了这个作用，当KK手柄在“合闸后”位置时，其触点9-10接通，若断路器跳闸，其常闭触点QF1-2闭合，于是把绿灯右边接到负电源，左边接到闪光继电器，这样绿灯就在闪光电源作用下一闪闪地发光。
闪光既有指示断路器事故跳闸的作用，又有监视断路器操作的作用。如将KK手柄转到“预备合闸”位置，其触点9-10也接通，断路器常闭触点QF1-2闭合，因此绿灯也闪光。这种闪光是为了引起操作者的注意，即所操作的断路器是否有误。若无误，可把KK手柄继续转到“合闸”位置，断路器就合闸。同样，当KK手柄转到“预备跳闸”位置时，触点13-14接通，红灯闪光，同样起到监视的作用。
操作人员在处理事故时，应先停止音响信号，但保留闪光信号，这样能清楚地知道事故断路器所在位置。事故处理完毕后，将KK手柄转到“跳闸后”位置，触点9-10断开，闪光解除。同时KK的触点1-3、19-17断开，事故信号回路也断开。
五、实验报告
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

不亮
不亮

亮
5
合闸位置信号HD
不亮

亮
亮

不亮
6
光字牌GP
不亮

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

思考题
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？
答：满足了以下几点基本要求：
1、断路器操作机构中的,合跳闸是按短时通电设计的,故在和跳闸完成后自动解除命令脉冲,跳闸回路,以防合,跳闸线圈长时间通电.
2、具有防止多次合,跳闸的电气防跳措施.
3、断路器即可利用控制开关控制手动跳闸合闸,又可由继电保护和自动装置自动跳闸于合闸.
4、应能监视控制电源及合跳闸回路的完好性
5、应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.。
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在在？如果不在在，电路是否会正常工作？
答：断路器控制回路的基本要求有：断路器操作机构中的,合跳闸是按短时通电设计的，以防合,跳闸线圈长时间通电而烧坏和具有防止多次合,跳闸的电气防跳措施。因此，在.防跳继电器中有电流起动线圈和电压自保持线圈的在在，如果不存在时，电路是不能正常工作的。
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？
答：为了准确判断断路器是否是事故跳闸，在二次回路中将控制断路器合分闸的万能转换开关KK的“合后”位置的接点和断路器辅助开关分闸位置的常闭触点串接在需要因断路器事故跳闸后需要启动的回路中，就构成了所谓“不对应启动”此处的“不对应”是指，KK转换开关此时在“合后”位，而辅助开关却在“分”位（即断路器在跳闸位置），两个位置不对应。如果开入闭合，说明断路器在断开状态，若此时控制开关在合闸状态，说明原先断路器是处于合闸状态的。

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：这种监控电路也具有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，例如：电路中当断路器处于跳闸状态时，其常闭辅助触点QF1-2闭合，控制开关KK手柄处于自然（固定）位置，其触点1—3、2—4都断开，220V(+)-1Fu-TWJ线圈- QF1-2 -HC线圈-2Fu-220V(-)，组成一个完整的电路，TWJ线圈带电，TWJ线圈的常开触点就要闭合，当此时LD灯亮，则表示这一部分监视回路完整和操作电源正常，如果灯不亮，那么监视回路或操作电源有问题，可以用万用表进行检测。同理，每条支路可以用相同的方法进行表示。
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：满足断路器分合闸线圈短时通电的要求。
因为在断路器合闸操作时，把KK手柄先转到“预备合闸”位置，再转到“合闸”位置，KK在“合闸”位置时，触点KK5-8接通，将绿灯LD和附加电阻短接，回路电压全降在HC线圈上，则HC动作，将断路器合闸。只要断路器一合闸，其常闭触点QF1-2断开，使HC线圈断电，断开合闸回路。
同理，在断路器进行跳闸操作时，把KK手柄先转到“预备跳闸”位置再转到“跳闸”位置，KK在跳闸位置时，从表5-2中可知KK触点6-7接通，红灯HD和附加电阻短接，回路全部电压降在TQ跳闸线圈上，TQ跳闸线圈电流增大，使得TQ线圈带电，电磁力使跳闸铁芯向上吸引，使操作机构脱扣，断路器跳闸。只要断路器一跳闸，与其联动的常开触点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，从而断开了跳闸回路。
这样就满足了操作完成后，能迅速自动断开合跳闸回路以免烧坏线圈。
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：因为：在合闸时，如遇到故障，继电保护装置动作，其触点BCJ闭合，将跳闸回路接通，使断路器跳闸。同时跳闸电流也流过跳跃闭锁继电器TBJ的电流启动线圈，使TBJ动作，其常开触点接通TBJ的电压线圈常闭触点断开合闸线圈回路。此时，如控制开关KK的触点5-8或自动装置的触点1ZJ因故未断开，则TBJ的电压线圈始终带电，与HC线圈串联的TBJ常闭触点就始终分开，实现“闭锁”，HC线圈就始终无电，断路器就不能进行多次合闸。只有这两个线圈共同作用才能实现防跳。
在接入这两个线圈时应注意：电流线圈可以被短路，但电压线圈决不能被短路。
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：可以，其实完整的断路器控制和信号回路应包括继电保护和自动装置重合闸回路。因为它们在断路器跳闸切断临时故障后自动触以重合闸。
断路器进行自动合闸时，ZJ2闭合，接下来同手动合闸过程一致致。触点KK5-8接通，将绿灯LD和附加电阻短接，回路电压全降在HC线圈上，则HC动作，将断路器合闸。如果线路或其它一次设备出现故障时，继电保护装置动作，断路器进行自动跳闸，触点BCJ闭合。由于BCJ与KK触点6-7并联，接下来与手动跳闸过程一样。把红灯HD和附加电阻短接，回路全部电压降在TQ跳闸线圈上，TQ跳闸线圈电流增大，使得TQ线圈带电，电磁力使跳闸铁芯向上吸引，使操作机构脱扣，断路器跳闸。
6、图5-1控制电路的操作过程中，出现“各表示什么状态？
答：红灯平光表示此时断路器处于合闸状态。
红灯闪光表示此时正在进行预备跳闸操作，提醒操作人员核对是否选择了正确的操作对象。
绿灯平光表示此时断路器处于断开状态。
绿灯闪光表示此时正在进行预备合闸操作，提醒操作人员核对是否选择了正确的操作对象。
六实验小结
通过本次实验主要是对断路器的“跳跃”有了新的了解以及对如何防跳，防跳的工作原理有了更深的认识，断路器中跳跃闭锁继电器的两个线圈是怎么配合工作的来实现防跳闭锁。另者就是真正的模拟了故障条件下断路器控制回路是怎么工作的，断路器是怎么自动跳闸的。
本次实验还有一个收获就是知道了：当你在接一个控制回路时，如果在完成之后发现有故障，我们该怎样去一步一步去排除故障，而不是全拆了重接，这样既浪费时间，又不能锻炼到分析故障的能力。