保護控制回路與斷路器操作機構回路的配合

吳麗穎

(廣東省電力設計研究院，廣東 廣州 510663)

電力系統中斷路器及其控制回路是繼電保護實現自動控制和保護功能的執行單元，是電力系統安全穩定運行的關鍵。斷路器控制回路配合不協調將給電力設備正常運行帶來很多隱患。

1 三相機械聯動斷路器操作機構控制回路和保護分相操作箱的配合

對于采用敞開式設備的變電站，220 kV母聯、分段及主變220 kV側斷路器采用三相機械聯動機構。有些保護廠家暫時沒有生產出適用于雙跳圈、三相機械聯動機構的操作箱。常用的分相操作箱有3個跳閘出口和3個合閘出口，而三相機械聯動機構只有1個跳閘輸入和1個合閘輸入。工程設計時不能簡單地將操作箱3個跳閘出口和3個合閘出口分別并聯形成1個跳閘輸出和1個合閘輸出，再將跳合閘輸出直接接入機構箱跳合閘輸入回路。設計時需修改分相操作箱接線才能與三相機械聯動機構配合使用。修改操作箱接線方法如下。

a. 解開操作箱中跳位監視與合閘出口回路的連接片、合位監視與跳閘出口回路的連接片，將3個跳位監視回路出口和3個合位監視回路出口分別并聯成1個跳位監視回路出口和1個合位監視回路出口，再串入斷路器常閉和常開輔助接點。操作箱中其中1個跳閘出口和1個合閘出口回路直接接入斷路器機構箱的跳閘輸入和合閘輸入回路，其余2個跳閘出口和合閘出口回路不接。圖1為斷路器合閘回路，圖中操作箱A、B、C三相跳位監視回路并接后串入斷路器常閉接點，合閘回路僅從A相出口接入斷路器機構箱合閘回路。跳閘回路與合閘回路相同。

圖1 斷路器合閘回路

b. 將操作箱中的單相跳、合位監視回路接入機構箱合、跳閘回路，其余兩相不接，相應修改操作箱信號回路，去掉信號回路中并有另外兩相TWJ和HWJ的常閉接點及串有另外兩相TWJ和HWJ的常開接點 (如圖2所示)，圖2中“×”為操作箱中需要拆除的接線。

方法b比方法a接線簡潔，沒有冗余回路，很多運行單位希望跳、合位監視回路能監視斷路器機構箱跳、合閘回路，因此實際工程中多采用方法b。

2 斷路器位置操作切換開關在控制回路中接線的改進

圖2 操作箱信號回路接線修改

很多斷路器生產廠家 (包括HGIS、GIS生產廠家)在斷路器的遠方分、合閘回路中都串入了斷路器機構箱中的“遠方就地”切換開關的“遠方”接點。生產廠家的本意是遠方分合斷路器出口回路經過機構箱“遠方”位置接點接入分合閘回路。當機構箱中的“遠方就地”切換開關在“就地”位置時，運行人員只能在機構箱進行就地操作，此時，即使有人在遠方遙控斷路器，也不能進行分合操作。當切換開關在“遠方”位置時，不能在機構箱就地分合斷路器。控制回路機構箱“遠方就地”切換開關保證了斷路器操作的唯一性，正常運行時，斷路器機構箱切換開關處在“遠方”位置，當運行人員誤將切換開關打到“就地”位置，運行的一次設備將失去保護，此時跳閘回路中的“遠方”接點處于斷開狀態，跳閘回路被斷開，保護發出的跳閘命令不能跳開斷路器，將造成其它保護越級跳閘，擴大事故范圍。為保證斷路器操作的唯一性，設備正常運行時不失去保護，可將控制回路進行修改 (圖3中粗實線為修改后的回路)。

由圖3可知，操作箱控制正電源 (回路編號101)經過斷路器機構箱“遠方就地”切換開關的“遠方”接點后，再接入測控屏遙控回路的公共端，當切換開關處在“遠方”位置時，才能在遠方分合斷路器。圖3中保護操作箱分合閘出口不再經過機構箱切換開關的“遠方”接點。修改后的回路斷路器操作的唯一性沒有改變，正常運行的設備不會因運行人員誤操作切換開關而失去保護。

圖3 改進后的斷路器機構箱回路

3 防跳回路的改進

在變電站電氣回路調試時發現斷路器機構箱防跳功能有時無法實現，為此對控制回路進行改進(如圖4所示)。為防止斷路器合閘后TWJ與防跳繼電器分壓不均導致防跳繼電器長期啟動，在跳位監視回路串入斷路器常閉接點，斷路器合閘后斷開跳位監視回路與合閘回路的連接。調試檢查防跳功能時發現斷路器在分位時給保護裝置加入故障電流并手動合斷路器，保護跳開斷路器后不再重合，松開合閘按鈕，防跳繼電器仍處于啟動狀態，需人為斷開控制電源后防跳繼電器才能復歸。斷路器合閘后啟動了防跳繼電器，由于故障電流的存在，保護將斷路器跳開，此時若合閘脈沖仍存在，防跳繼電器自保持回路使防跳繼電器帶電。若TWJ和防跳繼電器分壓不均，即使合閘脈沖消失，防跳繼電器也一直處于啟動狀態。為使防跳繼電器自動復歸，可在跳位監視回路再串入機構箱防跳繼電器常閉接點。圖4為跳位監視回路中同時串入了斷路器和防跳繼電器常閉接點后的回路接線圖。

圖4 改進后的控制回路接線

由圖4可知，跳位監視回路中的斷路器和防跳繼電器2個常閉接點缺一不可。若跳位監視回路只串入防跳繼電器的常閉接點，斷路器合閘后合閘脈沖消失，斷路器常開接點7－8閉合，啟動防跳繼電器，其常閉接點31－32打開，導致防跳繼電器失電。防跳繼電器失電后，其常閉接點31－32閉合。若TWJ與機構箱中防跳繼電器分壓不均將導致防跳繼電器重新帶電，其常閉接點31－32再次打開，造成防跳繼電器反復帶電和失電而不能正常工作。因此，跳位監視回路中必須同時串入斷路器和防跳繼電器常閉接點，使防跳繼電器啟動后自動復歸，不需手動斷開控制電源。

目前很多保護廠家和斷路器廠家都在控制回路中設置防跳回路，有些保護防跳是電流啟動、電壓保持的“串聯防跳”，而機構防跳則是電壓啟動和保持的“并聯防跳”。廣東電網明確要求只能采用1套防跳回路，不允許同時采用2套防跳回路。當采用機構防跳時，由于防跳繼電器與操作箱中的TWJ參數不適配，很容易導致控制回路不正常，因此，采用保護防跳可減少操作箱和機構箱控制回路的配合。

4 結束語

在工程設計中完善繼電保護與斷路器操作機構控制回路的配合對保障電力系統的安全運行具有重要的意義，電氣設計人員在設計中碰到類似問題時，應根據繼電保護、斷路器生產廠家及運行人員的要求及時改進和優化設計，使斷路器的運行和控制更合理、可靠。

[1]徐春新.防跳繼電器觸點卡滯導致斷路器反復跳躍的問題[J].電力系統控制與保護，2009，37(12):115－117.