高壓斷路器防跳回路實(shí)用化設(shè)計(jì)研究

王洪儉，陳剛，湯金興

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江嘉興314033）

高壓斷路器防跳回路實(shí)用化設(shè)計(jì)研究

王洪儉，陳剛，湯金興

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江嘉興314033）

在詳細(xì)分析高壓斷路器典型防跳回路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合因防跳功能雙重化配置接線不合理及防跳繼電器質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的斷路器控制異常和防跳功能失效案例分析，提出了幾種改進(jìn)方案，通過綜合分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最終提出了一個(gè)解決方案。該方案保留防跳回路的雙重化配置，同時(shí)兼顧保護(hù)裝置和斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)防跳回路的優(yōu)勢(shì)，通過改變斷路器控制回路接線，斷路器就地操作采用機(jī)構(gòu)防跳，遠(yuǎn)方操作采用保護(hù)防跳，兩者之間可根據(jù)控制裝置狀態(tài)自動(dòng)切換，提高了斷路器動(dòng)作的可靠性。

斷路器；防跳；雙重化；實(shí)用化；設(shè)計(jì)

保障高壓斷路器正確可靠動(dòng)作關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，斷路器防跳回路設(shè)計(jì)是保證斷路器安全的重要措施之一，因斷路器本體與其保護(hù)自動(dòng)控制裝置分屬一、二次設(shè)備，一般由不同的廠家設(shè)計(jì)、制造，而在實(shí)際運(yùn)行中兩者又聯(lián)系緊密，工程設(shè)計(jì)中有效地將兩有機(jī)結(jié)合顯得尤其重要。

1 保護(hù)裝置防跳回路典型接線

通常國(guó)產(chǎn)保護(hù)裝置采用斷路器操作箱與斷路器接口，或采用保護(hù)測(cè)量一體化裝置直接與斷路器接口，控制回路根據(jù)液壓、彈簧等操作機(jī)構(gòu)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且?guī)в须姎夥捞δ堋６鴶嗦菲鞑僮鳈C(jī)構(gòu)的二次回路功能也逐漸完善成熟，斷路器的防跳功能可以由其自帶防跳回路實(shí)現(xiàn)。面對(duì)雙重化的防跳功能配置，如果不對(duì)相關(guān)的電氣回路進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理，就會(huì)出現(xiàn)配合問題，最常見的是導(dǎo)致斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)本身的防跳繼電器勵(lì)磁不返回，紅綠信號(hào)燈全亮，斷路器無法合閘。

圖1所示的保護(hù)裝置典型防跳回路也被稱為串聯(lián)式防跳回路。即防跳繼電器TBIJ由電流啟動(dòng)，該線圈串聯(lián)在斷路器的跳閘回路中，電壓保持繼電器TBVJ與斷路器的合閘線圈并聯(lián)。當(dāng)合閘到故障線路或設(shè)備上，則繼電保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)出口接點(diǎn)TJ閉合，此時(shí)防跳繼電器TBIJ的電流線圈啟動(dòng)，同時(shí)斷路器跳閘，TBIJ的1對(duì)常開接點(diǎn)接通TBVJ繼電器并保持，TBVJ的1對(duì)常閉接點(diǎn)斷開合閘回路。若此時(shí)繼續(xù)發(fā)出合閘命令，由于合閘回路已被斷開，斷路器不能合閘，從而達(dá)到防跳目的。同時(shí)，防跳繼電器TBIJ啟動(dòng)后，其并聯(lián)于保護(hù)出口的常開接點(diǎn)閉合并自保，直到“逼迫”斷路器常開輔助接點(diǎn)變位為止，有效地防止了保護(hù)出口接點(diǎn)斷弧[1]。

圖1 保護(hù)裝置典型防跳回路接線

2 斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)防跳回路典型接線

圖2所示的斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)防跳回路是最常用的并聯(lián)式防跳，即防跳繼電器KO的電壓線圈并聯(lián)在斷路器的合閘回路上。斷路器分閘狀態(tài)，1個(gè)持久的合閘命令出現(xiàn)時(shí)，合閘回路接通，斷路器合閘后，并聯(lián)在合閘回路的常開輔助接點(diǎn)閉合，啟動(dòng)防跳繼電器KO并自保持，與合閘線圈串聯(lián)的KO常閉斷開，斷開合閘回路。若此時(shí)繼續(xù)發(fā)出合閘命令，由于合閘回路已可靠斷開，從而防止了斷路器跳躍[2]。

圖2 斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)典型防跳回路接線

3 防跳功能雙重化配置可能導(dǎo)致的異常分析

以圖3所示的防跳功能雙重化配置典型接線為例，當(dāng)保護(hù)裝置和斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)配置防跳功能時(shí)，裝置初始上電，斷路器在分位時(shí)保護(hù)裝置位置指示燈顯示正常；斷路器合上后，斷路器本身的防跳繼電器KO勵(lì)磁并自保持，當(dāng)其與跳位繼電器TWJ參數(shù)配置不當(dāng)時(shí)，合閘命令雖然已經(jīng)撤銷，但KO和TWJ仍然保持勵(lì)磁并串聯(lián)構(gòu)成回路，此時(shí)跳位合位2個(gè)燈都亮；如果此時(shí)把斷路器分開，因KO常閉接點(diǎn)打開，斷開了合閘回路，斷路器不能再次合閘；斷開裝置控制電源，防跳繼電器KO失磁返回，KO常閉接點(diǎn)閉合，重新上電，可以再次合閘，上述異?，F(xiàn)象重現(xiàn)[3]。分析可知，造成回路異常的主要原因是防跳功能的雙重化和繼電器電壓線圈參數(shù)配置不當(dāng)。

圖3 防跳功能雙重化配置的典型接線

4 改進(jìn)方法

4.1 取消斷路器自身防跳功能

為避免因防跳雙重化引起的異常，如不是新上間隔，通常的解決方法是斷開斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)中防跳繼電器的啟動(dòng)線圈，取消機(jī)構(gòu)中的電氣防跳回路[4]，如圖4所示。

該方案的不足之處是在斷路器試驗(yàn)時(shí)，斷路器操作機(jī)構(gòu)的“遠(yuǎn)方就地”切換開關(guān)切至“就地”位置，進(jìn)行跳合閘時(shí)間測(cè)試或分合閘接點(diǎn)都“粘死”時(shí)，斷路器有可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)跳合的現(xiàn)象。

4.2 取消保護(hù)裝置防跳功能

考慮到對(duì)西門子、ABB等進(jìn)口斷路器操作機(jī)構(gòu)回路修改手續(xù)比較繁瑣，而且其防跳繼電器質(zhì)量和機(jī)構(gòu)箱密封性能都較好，此時(shí)考慮采用斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)防跳功能，而取消保護(hù)裝置中的防跳功能。

圖4 取消斷路器自身防跳功能接線

為減小接線變更量，取消保護(hù)裝置中的防跳接線僅需短接合閘回路中的常閉接點(diǎn)或短接保護(hù)的TBVJ電壓繼電器，而保留跳閘回路防跳繼電器電流線圈及重動(dòng)接點(diǎn)，保證由斷路器輔助接點(diǎn)斷開跳閘回路，承擔(dān)滅弧任務(wù)，避免保護(hù)跳閘接點(diǎn)或手跳繼電器接點(diǎn)因切斷跳閘回路電流而燒壞。

還要考慮如何改進(jìn)TWJ和KO回路的配合，以取得斷路器跳位和防止斷路器防跳誤啟動(dòng)閉鎖合閘回路。通常是把TWJ負(fù)端與合閘回路分開，單獨(dú)接斷路器的常閉輔助觸點(diǎn)，其缺點(diǎn)是無法監(jiān)視合閘回路的完好性。另一種方案是在TWJ負(fù)端分別串聯(lián)斷路器和斷路器自身機(jī)構(gòu)防跳繼電器的常閉接點(diǎn)，如圖5所示。斷路器分位時(shí)，2副常閉接點(diǎn)閉合，TWJ串聯(lián)入合閘控制回路，起到正常監(jiān)視功能；斷路器合閘后，2副常閉接點(diǎn)斷開，切斷TWJ回路，避免了對(duì)防跳回路的影響。

4.3 綜合利用雙重化配置防跳功能

第2種改進(jìn)方案已相當(dāng)完善，在實(shí)際工程中也得到了廣泛應(yīng)用。但保護(hù)裝置和操作機(jī)構(gòu)需同時(shí)修改接線，同時(shí)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的防跳繼電器質(zhì)量參差不齊，已經(jīng)發(fā)生過因防跳繼電器輔助接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間大于斷路器輔助接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間，而導(dǎo)致繼電器未正常勵(lì)磁閉鎖合閘回路的事件，引發(fā)了跳閘事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。

在第2種修改方案的基礎(chǔ)上，提出保留防跳回路的雙重化配置，按照就地操作回路采用斷路器機(jī)構(gòu)防跳，遠(yuǎn)方操作回路采用保護(hù)防跳的原則，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高可靠性。

圖5 取消保護(hù)裝置防跳功能接線

即在TWJ負(fù)端分別串聯(lián)斷路器和斷路器自身機(jī)構(gòu)防跳繼電器的常閉接點(diǎn)，避免TWJ回路對(duì)防跳回路的影響；將遠(yuǎn)方就地切換斷路器就地位置接點(diǎn)接入防跳繼電器啟動(dòng)回路中，如圖6所示。切至遠(yuǎn)方控制時(shí)（正常運(yùn)行時(shí)位置），操作機(jī)構(gòu)防跳繼電器啟動(dòng)回路被斷開，使用保護(hù)裝置防跳功能；切至就地控制時(shí)（檢修試驗(yàn)時(shí)位置），遠(yuǎn)方控制回路被斷開，使用操作機(jī)構(gòu)自身防跳功能。

圖6 綜合利用雙重化配置防跳功能接線

該方案在取得斷路器跳位和防止斷路器防跳誤啟動(dòng)閉鎖合閘回路的同時(shí)，保證了斷路器運(yùn)行、檢修和試驗(yàn)時(shí)防跳功能的正常投入，同時(shí)也降低了防跳繼電器的通電時(shí)間，提高了防跳回路的可靠性。

5 結(jié)語

在總結(jié)典型防跳回路原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)中遇到的雙重化配置導(dǎo)致的異常，分析了各改進(jìn)方案及其優(yōu)缺點(diǎn)，在對(duì)比分析基礎(chǔ)上，提出了一種全新的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案?？梢钥闯鲈摲桨附泳€修改方便、防跳功能可靠、實(shí)用性更高，可供斷路器控制回路接線設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試時(shí)參考。

[1]劉利華.二次回路[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[2]雷玉貴.變電檢修[M].北京：中國(guó)水利電力出版社，2006.

[3]顏華敏，顧國(guó)平，陸敏安，等.一起斷路器防跳回路異常分析及改造[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010（12）:138-140.

[4]張麗，劉明明.微機(jī)保護(hù)與斷路器雙重防跳引發(fā)的故障分析與解決措施[J].電工技術(shù)，2011（3）:68-69.

（本文編輯：楊勇）

Design Research on Practicality of Anti-trip Circuit of High-voltage Circuit Breaker

WANG Hongjian，CHEN Gang，TANG Jinxing
（State Grid Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

Based on the detailed analysis on the design of anti-trip circuit of high-voltage circuit breaker and in combination with the analysis on cases of abnormal circuit breaker control and failure of anti-trip due to unreasonable double configuration wiring and quality defects of anti-trip relay，the paper brings forward several improvement solutions，from which one solution is selected after advantages and disadvantages are analyzed.The solution maintains the double configuration of anti-trip circuit while owns the advantages of operation mechanism of protection device and circuit breaker.By changing control circuit wiring of circuit breaker, mechanism anti-trip and protective anti-trip are respectively adopted in local operation and remote operation of circuit breaker.The two modes can automatically switch according to the status of control device，which improves the reliability of circuit breaker action.

circuit breaker；anti-trip；double；practicality；design

TM645.2

B

1007-1881（2015）01-0034-03

2014-07-21

王洪儉（1983），男，碩士，工程師，從事變電運(yùn)維生產(chǎn)技術(shù)管理工作。