斷路器防跳回路異常分析及解決方案

許建兵，吳昊，孫守國，張建廣

（國網(wǎng)山東省電力公司濟南供電公司，濟南250012）

斷路器防跳回路異常分析及解決方案

許建兵，吳昊，孫守國，張建廣

（國網(wǎng)山東省電力公司濟南供電公司，濟南250012）

針對實際變電站工程二次調(diào)試過程中發(fā)生的斷路器防跳回路異常現(xiàn)象，進行原理分析，確認(rèn)保護裝置跳位監(jiān)視回路和斷路器本體防跳回路的相互影響是產(chǎn)生本次故障的主要原因。斷路器合閘后，跳位監(jiān)視回路通過防跳回路與負(fù)電源連通。一方面使得防跳繼電器上分得的電壓大于其返回電壓而自保持，另一方面可能導(dǎo)致跳位監(jiān)視繼電器始終不返回。提出針對該異?，F(xiàn)象的解決方案，并在現(xiàn)場修改接線方式后重新對斷路器進行試驗，證明所提方案的有效性。

斷路器；防跳；二次回路；繼電器

0 引言

斷路器是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行中重要的一次設(shè)備。在實際運行中，當(dāng)合閘回路的觸點粘連，合閘展寬時間或手動合閘時間較長時，如果合閘于永久性故障，則保護動作使相應(yīng)的斷路器分閘；如果合閘觸點仍然閉合，則斷路器會再合閘，由此發(fā)生斷路器不斷的分合閘的“跳躍”現(xiàn)象［1-2］。斷路器發(fā)生“跳躍”，會降低斷路器的絕緣水平和遮斷容量，甚至可能造成斷路器的損壞及爆炸，影響人身、設(shè)備和電網(wǎng)的安全。因此，必須設(shè)計相應(yīng)的防“跳躍”回路來防止此類事故發(fā)生。

目前防跳回路的設(shè)計主要有機械防跳和電氣防跳［3-5］。機械防跳回路設(shè)計在斷路器本體操作機構(gòu)內(nèi)部，電氣防跳回路設(shè)計在保護裝置（或操作箱）內(nèi)部。由于保護裝置和斷路器一般為不同廠家生產(chǎn)，時常會發(fā)生控制回路中保護裝置和斷路器操作機構(gòu)參數(shù)配合選擇不當(dāng)?shù)那闆r，造成斷路器本身防跳回路沖突或引起其他故障［3］。因此，在投入運行前，必須對斷路器進行相關(guān)防跳試驗，動作情況正確后方可投入運行。

1 機械防跳和電氣防跳的原理

圖1為含有電氣防跳和機械防跳的控制回路原理圖。其中FTJ是保護裝置內(nèi)部的防跳繼電器，TWJ是跳位監(jiān)視繼電器，TBJ是跳閘保持繼電器，HWJ是合位監(jiān)視繼電器，HBJ是合閘保持繼電器，HQ是合閘線圈，TQ是跳閘線圈，K0是斷路器本體的防跳繼電器，QF為斷路器的輔助觸點。

電氣防跳的原理。斷路器合閘后，合閘回路中的常閉觸點QF斷開，跳閘回路中的常開觸點QF閉合。假如重合在永久故障上，則保護動作使觸點BTJ閉合，跳閘保持繼電器TBJ動作，其對應(yīng)的常開觸點TBJ2閉合，緊接著防跳繼電器FTJ動作，其對應(yīng)的常開觸點FTJ1閉合自保持，串接于合閘回路中的常閉觸點FTJ2斷開，從而斷開了合閘回路，防止斷路器發(fā)生“跳躍”［1-2］。

圖1 控制回路原理

機械防跳的原理。斷路器合閘后，斷路器本體防跳回路中的斷路器常開觸點QF閉合，此時合閘電壓仍然存在，防跳繼電器動作后其對應(yīng)的觸點K02閉合形成自保持回路，K01斷開，從而斷開操作機構(gòu)內(nèi)部的合閘回路，當(dāng)重合于永久故障保護動作跳開斷路器，合閘回路中斷路器輔助常閉觸點閉合，由于K01斷開，即使合閘電壓一直存在，斷路器也不能合閘，有效地防止斷路器發(fā)生“跳躍”。

2 防跳回路故障及分析

2.1 故障現(xiàn)象

為避免斷路器機構(gòu)本身故障時，合閘脈沖一直存在導(dǎo)致的斷路器跳躍，根據(jù)反措要求，應(yīng)該拆除保護裝置的防跳，使用斷路器本體的防跳回路。某變電站35 kV開關(guān)柜在拆除保護裝置防跳回路，進行防跳試驗時，發(fā)現(xiàn)如下故障。

斷路器初始在分位狀態(tài)，指示燈綠燈亮。斷路器合閘再分閘后，綠燈不亮，斷路器無法合閘。拉合控制電源后，重復(fù)上述操作，故障情況相同。

斷路器初始在分位狀態(tài)，指示燈綠燈亮。合閘后，指示燈綠燈和紅燈同時亮；跳閘后，綠燈亮斷路器無法合閘。拉合控制電源，重復(fù)上述操作，故障現(xiàn)象相同。

2.2 原因分析

通過對比試驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用開關(guān)本體的機械防跳后，在進行合閘分閘操作的過程中，防跳繼電器K0啟動并一直保持。表1給出了合閘分閘各階段對應(yīng)的控制回路以及相應(yīng)的繼電器的動作情況。

從表1可知，斷路器合閘后，跳位監(jiān)視回路與斷路器本體防跳回路存在寄生回路，當(dāng)保護裝置中跳位監(jiān)視回路和斷路器本體防跳回路參數(shù)配置不合理時，一方面會導(dǎo)致防跳繼電器K0上分得的電壓大于其返回電壓，防跳繼電器一直保持而不返回，從而導(dǎo)致斷路器分閘后再不能合閘；另一方面又可能導(dǎo)致TWJ上分得的電壓大于其動作電壓，造成斷路器合閘后指示燈綠燈亮。

表1 合閘分閘過程所對應(yīng)的控制回路及狀態(tài)

2.3 理論驗證

通過查閱相關(guān)技術(shù)資料及現(xiàn)場實測，為了對防跳回路故障進行更深層次的理論分析，得到如下數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場控制回路所用直流電源電壓為220 V，實際測量得到跳位監(jiān)視繼電器串聯(lián)電阻R10=28.9KΩ，均壓電阻R0=11.8KΩ，防跳繼電器電阻RK0=12.1KΩ。跳閘線圈和合閘線圈的電阻均為200Ω。合閘保持繼電器HBJ和跳閘保持繼電器TBJ電阻較小，可以忽略。防跳繼電器的技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 防跳繼電器K0的技術(shù)參數(shù)V

斷路器合閘時，防跳繼電器K0分得的電壓

由于111.38V＞71.5V，故此時防跳繼電器動作。

合閘后，由于寄生回路的存在，防跳繼電器K0分得的電壓為

由于UKO=32.66 V＞27.5 V（返回電壓），故防跳繼電器一直處于吸和狀態(tài)。合閘后，跳位監(jiān)視繼電器TWJ分得的電壓為

若TWJ的返回電壓大于77.47 V，則TWJ返回，綠燈不亮，對應(yīng)故障現(xiàn)象一；反之，TWJ不返回，綠燈一直亮，對應(yīng)故障現(xiàn)象二。

3 故障問題的解決方案

1）方案1。將控制回路中的跳位監(jiān)視回路通過斷路器常閉節(jié)點QF接至負(fù)電源，如圖2所示。這樣既可以保證跳位監(jiān)視回路的跳位監(jiān)視作用，同時又?jǐn)嚅_了斷路器防跳繼電器的自保持回路，使K0在啟動后能夠及時的返回。并且當(dāng)斷路器在合位時，通過QF常閉觸點的斷開使得TWJ返回。此種解決方案接線簡單，便于工程實現(xiàn)?，F(xiàn)場修改接線后重新進行控制回路檢查以及防跳試驗，結(jié)果斷路器的動作特性及防跳功能正常。但該方案卻失去了原來跳位監(jiān)視回路對于合閘回路的監(jiān)視作用。

圖2 解決方案1

2）方案2。在跳位監(jiān)視回路后串聯(lián)斷路器常閉輔助觸點，斷路器合閘后常閉輔助觸點斷開，從而使防跳繼電器和跳位繼電器返回，如圖3所示。模擬防跳試驗，斷路器合閘后，SHJ一直閉合，防跳繼電器動作，K01斷開，K02閉合，斷路器跳閘后，跳位監(jiān)視回路的斷路器常閉QF閉合，SHJ斷開后，寄生回路仍然存在，斷路器不能合閘。

圖3 解決方案2

3）方案3。在跳位監(jiān)視回路中再串聯(lián)防跳繼電器的常閉觸點，如圖4所示。防跳繼電器動作后通過其常閉觸點K01斷開寄生回路，從而使得防跳繼電器在SHJ合閘脈沖消失后及時返回。修改接線方式后，斷路器動作特性和防跳功能恢復(fù)正常。

圖4 解決方案3

方案3很好的解決了保護裝置和斷路器本體防跳回路的配合問題，在某110 kV變電站及220 kV變電站的實際調(diào)試中，通過串聯(lián)斷路器和防跳繼電器的常閉觸點很好的解決了保護裝置和開關(guān)本體防跳回路的參數(shù)配置不當(dāng)而引起的問題。

4 結(jié)語

針對調(diào)試過程中發(fā)生的保護裝置與斷路器本體防跳回路配合問題進行分析，找出故障原因，研究一種適用于解決現(xiàn)場問題的方法，為今后工程調(diào)試過程中有效地解決保護裝置和開關(guān)本體防跳元器件參數(shù)配置提供參考和借鑒，對于工程應(yīng)用和理論研究都有一定的意義。

［1］何永華.發(fā)電廠及變電站的二次回路［M］.北京：中國電力出版社，1997.

［2］兀鵬越，董志成，陳琨，等.高壓斷路器防跳回路的應(yīng)用及問題探討［J］.電力自動化設(shè)備，2010，30（10）：106-109.

［3］郭偉，楊東海.“防跳”回路的重疊與比較［J］.繼電器，2007，35（15）：62-63，66.

［4］劉永興.斷路器操作回路中防跳繼電器靈敏度的選擇［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（9）：116-119.

［5］王軼成，劉波.斷路器防跳回路的典型接線及其應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)自動化，2001，25（1）：69-70.

Analysis and Solutions of the Abnormal Phenomenon on Breaker Anti-tripping Circuit

XU Jianbing，WU Hao，SUN Shouguo，ZHANG Jianguang
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

In view of the abnormal phenomenon of the breaker anti-tripping circuit which happened in the process of the secondary debugging in substation.Detailed analysis shows that the fault was mainly caused by interference between tab monitoring circuit and the anti-tripping circuit.After the circuit breaker was closed，the tab monitoring circuit was connected to the negative power source through the anti-tripping circuit.As a result，the voltage of anti-tripping relay was greater than its release voltage.It is also possible that tab monitoring relay may never be returned.A solution to this abnormal phenomenon is proposed in this paper.Experiments performed on circuit breaker verified the validity of the proposed solution.

circuit breaker；anti-tripping；secondary circuit；relay

TM561

B

1007－9904（2015）06－0072－03

2015-01-10

許建兵（1989），男，工程師，主要從事變電站電氣安裝，電力系統(tǒng)繼電保護調(diào)試與研究工作；

吳昊（1971），男，高級工程師，主要從事電力生產(chǎn)管理工作；

孫守國（1971），男，高級技師，主要從事繼電保護方面工作；

張建廣（1964），男，工程師，主要從事變電安裝及電力系統(tǒng)保護方面工作。