總變10kV進(jìn)線斷路器防跳回路分析

李 勇

（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南 東方 572600）

斷路器（開(kāi)關(guān)）是電力系統(tǒng)中重要的一次設(shè)備，在其手動(dòng)或自動(dòng)裝置合閘后，如果操作控制開(kāi)關(guān)未復(fù)歸導(dǎo)致粘連或控制開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)、自動(dòng)裝置觸點(diǎn)卡主，此時(shí)保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘時(shí)，斷路器將會(huì)合閘于故障線路，而發(fā)生多次“跳-合”現(xiàn)象。因此需要防跳回路，以防止開(kāi)關(guān)發(fā)生跳躍現(xiàn)象，進(jìn)而保護(hù)開(kāi)關(guān)裝置以及負(fù)載免受頻繁沖擊。我廠總變10kV 進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜使用西門(mén)子3AH5 斷路器，經(jīng)由南瑞集團(tuán)的NSP30C 操作箱控制。本文對(duì)操作箱與斷路器本體的防跳回路的接線和作用進(jìn)行比較分析，并進(jìn)一步探討兩者使用配合問(wèn)題。

1 防跳工作原理

1.1 操作機(jī)構(gòu)防跳工作原理

NSP30C 高壓開(kāi)關(guān)操作箱具備操作所需所有功能，包括跳合閘監(jiān)視功能，較多用于110kV 或35kV的三相開(kāi)關(guān)操作NSP30C 防跳回路工作原理如圖1所示。防跳回路選用的是電流起動(dòng)，電壓保持的雙線圈繼電器。電流線圈TBJ 串接于分閘回路作為起動(dòng)線圈，電壓線圈TBJV 接于合閘回路，作為保持線圈。當(dāng)分閘時(shí)，電流線圈TBJ 經(jīng)分閘回路起動(dòng)，其常開(kāi)接點(diǎn)TBJ 閉合。如果合閘回路發(fā)生開(kāi)關(guān)粘連現(xiàn)象，或處于手動(dòng)合閘位置時(shí)，電壓線圈TBJV 起動(dòng)，并通過(guò)其常開(kāi)接點(diǎn)自保持，其常閉接點(diǎn)馬上斷開(kāi)合閘回路，保證斷路器在分閘過(guò)程中不能馬上在合閘。此外NSP30C 在合閘時(shí)通過(guò)HBJ 實(shí)現(xiàn)合閘保持回路與TBJ 實(shí)現(xiàn)跳閘保持回路，以保證開(kāi)關(guān)的可靠分合閘和防止分合閘接點(diǎn)因拉弧而燒壞。

1.2 斷路器本體防跳工作原理

進(jìn)線斷路器選用西門(mén)子的3AH5 斷路器，3AH5真空斷路器采用特殊觸點(diǎn)執(zhí)行真空斷路的連接動(dòng)作并為這些觸點(diǎn)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了改良型操作機(jī)構(gòu)，同時(shí)該產(chǎn)品為適應(yīng)中國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況采用了大爬距絕緣設(shè)計(jì)，配用最新開(kāi)發(fā)的大爬距真空滅弧室，因其產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)性而廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金行業(yè)等。其內(nèi)部防跳回路原理如圖2所示。

圖1 操作機(jī)構(gòu)防跳回路

圖2 斷路器防跳回路

斷路器本體防跳采用彈簧儲(chǔ)能式。當(dāng)一個(gè)持久合閘命令發(fā)出時(shí)，合閘電流經(jīng)S3，K1，S33，S1，Y9 接通開(kāi)關(guān)合閘。合閘后彈簧機(jī)構(gòu)開(kāi)始儲(chǔ)能，并聯(lián)在合閘回路的彈簧儲(chǔ)能輔助開(kāi)關(guān)S3 常閉接點(diǎn)導(dǎo)通防跳繼電器K1，K1 的常開(kāi)接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)防跳自保持，其常閉接點(diǎn)斷開(kāi)合閘回路。若此時(shí)線路或設(shè)備故障，繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，或分閘按鈕開(kāi)關(guān)分閘，由于合閘回路已由K1 斷開(kāi)，有效防止開(kāi)關(guān)跳躍。

1.3 兩種防跳原理區(qū)別

操作機(jī)構(gòu)防跳通過(guò)跳閘信號(hào)分?jǐn)鄶嗦菲鞯耐瑫r(shí)，經(jīng)TBJ 電流線圈起動(dòng)TBJV 電壓線圈，而實(shí)現(xiàn)自保持來(lái)切斷合閘回路，即斷路器跳閘時(shí)起動(dòng)，在合閘回路保持。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，避免電氣元件多次受大電流沖擊而擴(kuò)大故障。斷路器本體防跳是在斷路器合閘瞬間，通過(guò)彈簧儲(chǔ)能輔助開(kāi)關(guān)起動(dòng)K1 防跳繼電器并實(shí)現(xiàn)自保持，只要故障合閘信號(hào)持續(xù)，K1 一直得電，合閘回路處于斷開(kāi)狀態(tài)，即合閘時(shí)起動(dòng)，并在合閘回路自保持。防跳回路保證開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)本身有故障、且合閘脈沖未解除時(shí)，開(kāi)關(guān)只能合閘一次，避免開(kāi)關(guān)主觸頭承受連續(xù)的多次合閘沖擊。

2 兩套防跳回路配合應(yīng)用

2.1 兩套防跳均接入

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙可知，我廠總變10kV 進(jìn)線斷路器接入兩套防跳回路。NSP30C 操作機(jī)構(gòu)裝置不僅具有分/合閘功能，且通過(guò)其內(nèi)部TWJ、HWJ 繼電器實(shí)現(xiàn)控制回路斷線監(jiān)控。分析原理圖可知，此接線方式將會(huì)帶來(lái)寄生回路。接線如圖3所示。

在正常情況下，開(kāi)關(guān)在分位，整個(gè)合閘回路斷開(kāi)。合開(kāi)關(guān)，合閘電流經(jīng)TBJV 常閉接點(diǎn)一HBJ 繼電器一S3 常開(kāi)接點(diǎn)一K1 常閉接點(diǎn)一S33 常開(kāi)接點(diǎn)一S1 常開(kāi)接點(diǎn)至Y9 合閘線圈；開(kāi)關(guān)合閘，彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能S3 常閉接點(diǎn)閉合。此時(shí)合閘電流可經(jīng)TWJ 繼電器一R 一S3 常閉接點(diǎn)一K1 繼電器構(gòu)成一個(gè)寄生回路。對(duì)于此回路中分壓電阻R 的大小、繼電器TWJ、K1 動(dòng)作電壓及控制母線電壓的高低均決定控制回路中TWJ 和K1 的動(dòng)作狀態(tài)有以下情況。

圖3 兩套防跳同時(shí)接入

1）斷路器本體機(jī)構(gòu)防跳環(huán)節(jié)正常，分/合閘時(shí)合閘信號(hào)持續(xù)存在

（1）TWJ 和K1 同時(shí)動(dòng)作。斷路器正常合閘時(shí)，斷路器的防跳繼電器兩側(cè)具有電壓，防跳環(huán)節(jié)動(dòng)作，合閘信號(hào)消失后，正?？刂齐妷鹤饔孟?，TWJ 和K1均動(dòng)作并自保持。當(dāng)斷路器跳閘后，合合閘回路監(jiān)視器信號(hào)反映正常，斷路器本體因K1 常開(kāi)接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保持而K1 常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，切斷斷路器合閘回路，無(wú)法再次合閘。TWJ 不動(dòng)作、K1 動(dòng)作。則開(kāi)關(guān)跳閘后，合閘回路監(jiān)視器TWJ 反映異常，而斷路器再次合不上閘。

（2）合閘信號(hào)持續(xù)存在。斷路器分閘后，因有合閘信號(hào)持續(xù)存在，K1 動(dòng)作實(shí)現(xiàn)自保持，斷開(kāi)合閘回路，斷路器再次合不上閘。TWJ 兩段電壓相同而不動(dòng)作，發(fā)出控制回路斷線信號(hào)。

2）操作機(jī)構(gòu)防跳環(huán)節(jié)正常，分/合閘時(shí)合閘信號(hào)持續(xù)存在

（1）正常合閘時(shí)，由于斷路器本體防跳回路存在，信號(hào)反應(yīng)正常，同時(shí)起到防跳功能。

（2）合閘信號(hào)持續(xù)存在時(shí)，斷路器本體防跳回路存在，直至有跳閘信號(hào)時(shí)，通過(guò)TBJ 電流線圈以及TBJV 電壓線圈實(shí)現(xiàn)防跳功能，信號(hào)反應(yīng)正常。

2.2 接單套防跳

如果同時(shí)采用兩種防跳回路，如果繼電器和電阻的參數(shù)相匹配，則可以相互彌補(bǔ)；但如果繼電器和電阻的參數(shù)不匹配，則會(huì)產(chǎn)生寄生回路。

1）單獨(dú)選用操作機(jī)構(gòu)防跳

即將K1 線圈斷開(kāi)，取消斷路器本體防跳（如圖4所示）。

這種接線因其通過(guò)分?jǐn)鄶嗦菲鱽?lái)起動(dòng)TBJ 繼電器，當(dāng)斷路器本體故障時(shí)、且合閘脈沖不能及時(shí)解除時(shí)，防跳保護(hù)的二次線路范圍小，開(kāi)關(guān)仍會(huì)發(fā)生跳躍。

圖4 選用操作機(jī)構(gòu)防跳

2）選用斷路器內(nèi)部防跳

僅選用斷路器內(nèi)部防跳，即NSP30C 內(nèi)部取消防跳，則需要短接TBJV 常閉接點(diǎn)，或者將防跳繼電器TBJV 線圈電源取消（如圖5所示），這樣就實(shí)現(xiàn)防跳繼電器不動(dòng)作或動(dòng)作不起作用。但寄生回路仍然存在，問(wèn)題沒(méi)有得到解決。

圖5 選用斷路器內(nèi)部防跳

2.3 兩套防跳均接入的改變接線

通過(guò)以上分析可知，若要合理運(yùn)用兩套防跳裝置，更好的保護(hù)斷路器，需要對(duì)防跳回路進(jìn)行相應(yīng)改造。寄生回路的產(chǎn)生是由于操作機(jī)構(gòu)內(nèi)TWJ 監(jiān)視器的存在，則可通過(guò)對(duì)監(jiān)視回路進(jìn)行改造，方法有以下幾種：

1）合閘監(jiān)視回路串?dāng)嗦菲鱏1 常閉接點(diǎn)（接線如圖6所示）。

圖6 跳閘回路串聯(lián)S1 常閉接點(diǎn)

開(kāi)關(guān)在合位時(shí)，S1 常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，從而避免寄生回路存在。當(dāng)開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，其通過(guò)HBJ 實(shí)現(xiàn)合閘自保持，K1 得電實(shí)現(xiàn)自保持，起到合閘瞬間只能操作一次的效果。當(dāng)開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)，其通過(guò)TBJ 跳閘繼電器實(shí)現(xiàn)保持，且切斷合閘控制回路，此時(shí)S1 常閉接點(diǎn)閉合，但由于合閘彈簧儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)常閉接點(diǎn)S3斷開(kāi)，K1 失效。當(dāng)持續(xù)合閘電流存在時(shí)，由于整個(gè)合閘回路已切斷，故能起到防跳效果。

2）合閘監(jiān)視回路串入K1 常閉接點(diǎn)（如圖7所示）。

開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，通過(guò)HBJ 實(shí)現(xiàn)合閘自保持直至合閘完成，S3 常閉接點(diǎn)閉合。此時(shí)若HBJ 與K1 之間參數(shù)配合好，K1 實(shí)現(xiàn)自保持，斷路器本體防跳環(huán)節(jié)生效。且K1 常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，S1 常開(kāi)接點(diǎn)閉合，TWJ與HWJ 信號(hào)顯示正常。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，K1 及HBJ 均解磁復(fù)歸，解決不能第二次合閘問(wèn)題。若HBJ 與K1 之間參數(shù)配合不當(dāng)，有可能HBJ 勵(lì)磁，而K1 沒(méi)有勵(lì)磁，此時(shí)斷路器本體防跳環(huán)節(jié)失效，如同虛設(shè)。合閘完畢，S3 常閉接點(diǎn)閉合,K1 常閉接點(diǎn)閉合，此時(shí)TWJ 與HWJ 同時(shí)帶電，失去控制回路監(jiān)視意義。

3）合閘監(jiān)視回路串入S1 常閉接點(diǎn)和K1 常閉接點(diǎn)（如圖8所示）。

圖7 跳閘回路串聯(lián)K1 常閉接點(diǎn)

圖8 跳閘回路串聯(lián)K1 和S1 常閉接點(diǎn)

該接線結(jié)合上述兩種方法異同。即可解決監(jiān)視回路問(wèn)題，也可實(shí)現(xiàn)防跳功能。S1 與K1 的良好配

合，切斷寄生回路的同時(shí)，保障K1 與HBJ 的勵(lì)磁。 4）修改合閘監(jiān)視回路（如圖9所示）。

圖9 修改合閘監(jiān)視回路

寄生回路產(chǎn)生的根本原因是TWJ 與K1 之間的配合，如TWJ 簡(jiǎn)單監(jiān)視斷路器位置即可。通過(guò)將TWJ 接至斷路器輔助觸點(diǎn)S1 上側(cè)，而不經(jīng)過(guò)K1 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。則當(dāng)開(kāi)關(guān)在合位時(shí)，S1 常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)接點(diǎn)閉合，TWJ 回路斷開(kāi)，HWJ 回路閉合；此時(shí)若分閘，TBJ 實(shí)現(xiàn)分閘自保持，S1 常開(kāi)斷開(kāi)，常閉接點(diǎn)閉合時(shí)，HWJ 回路斷開(kāi)，TWJ 回路閉合，實(shí)現(xiàn)良好控制回路監(jiān)視。當(dāng)合閘瞬間，HBJ 實(shí)現(xiàn)合閘自保持，S3 常閉接點(diǎn)閉合時(shí)，K1 同樣實(shí)現(xiàn)自保持，跳閘后，K1 及HBJ 均解磁復(fù)歸。當(dāng)合閘電流持續(xù)存在，且跳閘時(shí)，TBJ 實(shí)現(xiàn)自保持，并將TBJV 常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，從而有效切斷合閘回路。故既能實(shí)現(xiàn)控制回路監(jiān)視，也能很好的實(shí)現(xiàn)防跳功能。

結(jié)合上述分析，可知斷路器防跳與操作機(jī)構(gòu)防跳配合使用時(shí)見(jiàn)表1。

表1 斷路器防跳與操作機(jī)構(gòu)防跳配合選用

兩套防跳功能同時(shí)選用，需要進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng)，見(jiàn)表2。

表2 兩套防跳功能同時(shí)選用改造方案

防跳回路很好的防止斷路器跳躍現(xiàn)象。但由于生產(chǎn)廠家選用設(shè)備不同，HBJ、K1、TWJ 等繼電器起動(dòng)值不同以及分壓電阻的配置，都影響著兩種防跳回路的配合使用。設(shè)計(jì)和使用中，通常選用兩者之一。

3 結(jié)論

在實(shí)際應(yīng)用中，斷路器本身帶有防跳功能，可滿足要求。因選用操作機(jī)構(gòu)而兩種防跳功能同時(shí)存在時(shí)，如不做改動(dòng)而直接使用易導(dǎo)致防跳回路失效，因此：

1）兩種防跳回路同時(shí)采用時(shí)，應(yīng)考慮TWJ、K1 繼電器以及分壓阻值等，從而避免寄生回路。

2）當(dāng)僅采取其一防跳回路時(shí)，通過(guò)更改部分接線以更好的實(shí)現(xiàn)防跳與控制回路監(jiān)視功能。

[1] NSP 系列配套裝置說(shuō)明書(shū).

[2] 上海西門(mén)子開(kāi)關(guān)有限公司.3AH 斷路器.

[3] 柏文廣,苗富昀.保護(hù)裝置防跳和開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)防跳的比較分析及相互配合[J].中國(guó)科技信息,2010(15).

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