李超红-发电厂电气部分实验报告

实验报告

实验课程：发电厂电气部分

学生姓名：李超红

学号：6100311096

专业班级：电力系统及其自动化11级113班

2013年 12月 4日

南昌大学实验报告

学生姓名：李超红学号：6100311096 专业班级：电自113

实验类型：█验证□综合□设计□创新实验日期：2013.11.28 实验成绩：

一、实验项目名称：

具有灯光和音响监视的断路器控制回路实验

二、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。

三、实验基本原理：

具有灯光和音响监视的断路器控制回路如图2—1。控制开关也是封闭式万能转换开关LW2—W—2/F6。与图1—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。断路器的操作过程如下：

当断路器处于跳闸状态时，跳位继电器TWJ线圈、QF常闭辅助触点和HC线圈组成通路，由于TWJ线圈电阻远大于HC线圈电阻，所以TWJ动作，其常开触点接通了绿灯LD回路，绿灯发光，指示断路器在跳闸位置。当断路器处于合闸位置时，合位继电器HWJ线圈、QF常开辅助触点和TQ线圈组成通路，HWJ也因线圈电阻远大于TQ 电阻而动作，其常开触点接通了红灯HD回路，红灯发光，指示断路器处于合闸位置。其它动作过程与图1—1相似。这里不再叙述。

控制电路图2—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 （2FU）熔断时，当断路器合闸后HWJ线圈断线或分闸后TWJ线圈断线时，HWJ和TWJ线圈失电，其常闭触点闭合，其常闭触点接通了光字牌GP回路。GP左侧接通冲击继电器XMJ，预告音响装置XMJ脉冲变压器BL的一次回路接通电源正极，GP右侧

联接电源负极。于是警铃发声，预告故障的存在；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。

图2—1 具有灯光和音响监视的断路器控制回路

HWJ 和TWJ 是中间继电器，线圈的电阻很大，串接在跳、合闸回路中短路的可能

控 制 小 母 线

熔 断 器

电 动 合 闸跳 位 继 电 器

电 动 跳 闸

合 位 继 电 器

继 电 保 护 跳 闸

220V（+）

220V（-）

跳 闸 位 置 信 号

合 闸 位 置 信 号

性很小，所以不会影响断路器的动作。HWJ和TWJ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2—1所示控制回路和图1—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。

四、主要仪器设备及耗材：

五、实验步骤：

1、根据直流接触器、跳闸线圈、合闸线圈、信号指示灯、合位及跳位继电器的技术参数选择操作电源的电压。

2、按图2—1具有灯光和音响监视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，接入直流220伏电源进行控制回路动作试验，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，各元件及接点的作用和电路动作过程。

六、注意事项

注意事项详见操作规程。

七、实验报告

本实验我们并没有完全按照原理图来接线，差别是：原理图②④和①③都并接了一个继电器的线圈。而实验中我们只在②④接入了继电器TWJ。分别用它的常开触点和常闭触点控制绿灯和红灯的亮灭。

以下是动作过程分析：

1、手动合闸

A．前提条件：KK处于①③接通状态，②④断开,断路器处于分闸状态。红灯暗，绿灯平光。

B．分析过程：合闸后②④接通，①④两端的继电器TWJ被短接不带电变为常态常开触点断开绿灯熄灭

TWJ常闭触点闭合红灯平光C．结论：红灯平光，合闸完成。

2、手动分闸

A.前提条件：KK处于②④接通状态，①③断开,断路器处于合闸状态。绿灯

暗，红灯平光。分闸回路接通

C.分析过程：分闸后①③接通，②④两端的继电器

TWJ会带电带电变为非常态常开触点闭合绿灯平光

TWJ常闭触点断开红灯熄灭

C.结论：绿灯平光，分闸完成。

3、音响装置的起动原理：

A.前提条件：断路器工作在合闸状态，控制回路正常。

B.分析过程：控制回路掉电TWJ继电器掉电TWJ常态在监视回路中的那

个常闭触点TWJ闭合BL回路接通GP发红色警示光

BL零状态响应产生变化的电流BL 另一侧线圈感应电压GHL动作GHL常开触点闭合ZJ动作ZL常开触点ZJ1 、ZJ2、ZJ3闭合电铃回路接通电铃响起

C.结论：灯光报警，电铃响起。

实验中我们发现在接入监控报警电路后，报警会进行误判断。当进行断路器手动合闸时，报警也会响起。为此我们接入跳跃闭锁继电器来解决问题。

接线要点：1、把跳跃闭锁继电器电压线圈接在正负电源两端；

2、把跳跃闭锁继电器电流线圈串入合闸回路；

3、将跳跃闭锁继电器的一个常开触点串入报警回路灯光线路上。

具体接线图如下：

设计原理：合闸回路接通后，串接在合闸回路的跳跃闭锁继电器电流线圈带电启动闭锁继电器，其常闭触点断开，监视回路断开。

八、思考讨论题或体会或对改进实验的建议：

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？

红灯和绿灯发光一方面表示断路器所处的状态，另一方面表示动作回路完好。其中绿灯LD发光，一方面表示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，一方面表示断路器处于合闸状态，另一方面表明跳闸回路完好

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。

合闸位置继电器和跳闸位置继电器在电路中作用：1.可以相当于一个大电阻起着限流的作用使电流值小于跳闸合闸接触器的动作值。2.控制和反映断路器的位置状态红灯亮处于合闸位置绿灯亮处于跳闸位置与事故状态事故跳闸、掉电。在这个作用上，实验中增加响呤作用，一方面增强了提醒功能，并且还具有了失电与回路断线报警功能。

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。

此电路有确保断路器分、合闸线圈短时通电的工作状况。当在进行合闸操作时，短接了TWJ的线圈阻抗，HC线圈得电动作，HQ线圈回路接通，断路器合闸，其常闭触点QF1-2因断路器在非常态而瞬时断开HC线圈回路，这样就短时接通了断路器并且也自动断开了合闸线圈回路。

当进行分闸操作时，短接了HWJ线圈的阻抗，使得TQ线圈得电启动，断路器跳闸，其常开触点QF3-4因断路器在常态而瞬时断开TQ线圈回路，随后KK手柄自动弹回原位，触点1-3断开，分闸线圈回路是自动断开。

4、在灯光和音响监视的断路器控制电路中，是否能保证断路器既可用控制开关来进行分、合闸操作，又可用继电保护和自动装置来进行分、合闸操作？

本电路没有继电保护和自动装置来进行分、合闸操作功能。

实验小结：

首先本次实验锻炼了我动手操作能力，加深了对课堂知识的理解。特别是当组员通过本实验才真正理解常开常闭以及“刘老师和他的包”的概念，我就觉得这次实验作用非凡。感谢刘老师和学校提供的学习机会。

本次实验并不是我们常规做得对着实验报告按部就班地实验，而是增加了变动，提高了学习的灵活性和趣味性，这是我非常喜欢的地方。通过本实验，我学到了很多分析问题、处理问题的思路和方法。希望这样的机会在大学最后的学习阶段还会再有。

九、参考资料

[1]熊信银，朱永利.发电厂电气部分（第三版）.北京:中国电力出版社，2002

[2]刘介才，工厂供电 (第三版) 水利电力出版社 2003

南昌大学实验报告

学生姓名：李超红学号：6100311096 专业班级：电自113班

实验类型：□验证□综合█设计□创新实验日期：2013年11月30日实验成绩：

（以下主要内容由学生完成）

一、实验项目名称：

装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路实验。

二、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？

三、实验基本原理：

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。

图5-1所示电厂和变电所常用的断路器控制回路电气接线图。其控制开关KK为封

—Z—1a、4、6a、40、20/F8，它的触点图表见表5-2。

闭式万能转换开关LW

2

表5-2 LW2—Z—1a、4、6a、40、20/F8控制开关触点图表

图2—1 具有灯光和音响监视的断路器控制回路

四、主要仪器设备及耗材：

以及相应的导线、熔断器等

五、实验步骤：

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。

六、注意事项

注意事项除了操作规程以外，在操作接线中要特别注意跳跃闭锁继电器TBJ的电流线圈的正确接入，如接入电压线圈回路，将会烧毁电流线圈。因此必须核对接线正确无误，待指导教师检查实验电路准确无误后，方可通电试验。

七、实验报告

八、思考讨论题或体会或对改进实验的建议：

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：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。

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。以断路器合闸操作为例，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和电阻短接， 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。

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：电流线圈作为启动线圈，电压线圈作为保持线圈。闭锁功能主要是启动线圈动作，通过闭锁继电器的触点来自锁住电压线圈，使其一直带电，故合闸回路一直断开。不能反复重合闸。接入时电压线圈接在合闸回路上，电流线圈接在分闸回路上。

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，因为它们在断路器跳闸切断临时故障后可以自动合闸。断路器进行自动合闸时，ZJ1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，启动合闸线圈HQ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“红灯平光”“红灯闪光”“绿灯平光”“绿灯闪光”各表示什么状态？

红灯平光表示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或自动合闸操作。绿灯平光表示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

操作或事故跳闸操作

实验建议：1、老师把第三组仪器电铃，绿灯维修一下。

2、老师这种创新的实验很好，值得发展。

心得体会：

本次实验是我们第一次走出课堂理论，近距离接触断路器控制信号运行模型。通过本实验，我增长了好多见识，例如最简单的，我知道了继电器的触点是用银做的，进一步知道了控制回路对于断路器运行的重要性。

通过本次实验主要是对断路器的“跳跃”有了深刻的了解以及对如何防跳，防跳的工作原理有了更深的认识，同时也对实验报告中实验目的进行了深刻的理解：跳跃现象是什么，断路器在短时间内多次跳闸合闸的现象。怎么产生的满足三点要求跳跃现象发生的条件1手动合闸，2：永久故障，3：5-8未复归或5-8卡死。同时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，如果不存在，电路就不能够进行防跳操作，就有可能产生跳跃现象，开关的多次合闸损坏器件。

本次实验以小组形式完成，通过和组员之间的交流合作，我们一起解决了许多问题。这样也充分锻炼了我们的团结协作的能力，分析问题，解决问题，而不是相互指责。

九、参考资料

[1]熊信银，朱永利.发电厂电气部分（第三版）.北京:中国电力出版社，2002

[2]刘介才，工厂供电 (第三版) 水利电力出版社 2003