斷路器控制回路與開關機構的現場配合應用

周 健

（廣東電網有限責任公司肇慶供電局，廣東 肇慶 526060）

斷路器控制回路與開關機構的現場配合應用

周 健

（廣東電網有限責任公司肇慶供電局，廣東 肇慶 526060）

分析了斷路器控制回路與開關機構的現場配合存在問題，對于斷路器的防跳與保護裝置防跳配合時產生的寄生回路，列舉多種解決方案進行優缺點分析比較，提出了一種較為合理的改進方案建議。

控制回路；防跳躍；應用

筆者參加了電力系統的開關無油化改造以及多項保護微機化改造技改工程的安裝和調試，以下對斷路器控制回路現場配合應用遇到的問題進行分析探討。

1 問題的提出

1996年某站引進的第一臺合資廠的開關進行開關改造，安裝完畢在做開關整組傳動試驗時，當用KK操作合上斷路器后，發現操作電路板合位以及分位發光二極管都亮，控制屏僅紅燈HD亮。當用KK操作斷路器分閘時，斷路器操作機構分閘正常。但是，分閘后出現控制回路斷線信號，而操作電路板跳位發光二極管亮，但控制屏紅﹑綠燈都沒有亮的異常現象。當時將控制電源斷開，再重新投入電源時跳閘位置指示全部正常。

2 原因的分析

查找原因發現存在寄生回路如圖1，在控制室進行遠方合閘時，S4打到遠方位置，其1﹑2接點接通，當合閘命令發出，斷路器合上后，DL常開接點閉合，跳閘位置繼電器TWJ是通過DL常開接點及斷路器防跳繼電器K3線圈形成回路使跳位發光二極管亮，由于TWJ的直流電阻為20kΩ動作電壓為130V，K3的直流電阻40kΩ動作電壓為125V，串聯分壓原理得TWJ線圈上的電壓為73V，K3線圈上的電壓為147V，因而防跳繼電器K3動作，TWJ線圈由于電壓不足而不動作，控制屏上的綠燈不亮。而開關的合閘回路已經由DL常閉接點以及K3的常閉接點斷開了。當開關分閘后由于防跳繼電器K3通過其常開接點與TWJ線圈形成回路，一直在動作將合閘回路斷開并自保持， TWJ線圈上的分壓繼續不足以動作。而斷路器又在分閘位置其常開輔助接點DL將分閘回路斷開，合位HWJ繼電器返回，因此，出現控制回路斷線信號。當控制電源斷開后，K3自保持會因失電而返回。重新投入控制電源時，合閘回路已經恢復正常，TWJ跳閘位置繼電器動作故燈光顯示恢復正常。

3 解決的方案

如何取消這個寄生回路，基于傳統的控制回路防跳躍功能已經在電路板構成整體，并兼顧跳保持作用暫不打算取消，曾考慮過以下四種簡單的解決措施。

方法一：保留保護裝置內的TBJ防跳回路不變，取消開關機構的防跳功能。斷開斷路器操作機構內的防跳繼電器K3的線圈，并短接其串在合閘回路中的常閉接點，具體如圖2所示。

方法二：跳閘位置繼電器TWJ線圈及其發光二極管單獨引出增加7回路電纜芯，經過斷路器的常閉輔助接點接到負電源，如圖3所示。

方法三：跳閘位置繼電器TWJ線圈及其發光二極管單獨引出增加7回路電纜芯，經過斷路器及跳躍的常閉輔助接點接到合閘回路，如圖4所示。

方法四：遠方合閘回路 “7” （包含跳閘位置監視）經過斷路器的常閉輔助接點接到合閘回路，如圖5所示

圖1：控制回路與斷路器防跳存在寄生回路的展開圖

圖2：方法一展開圖

圖3：方法二展開圖

對于四種解決方法的分析比較：

第一種方法，雖然取消了寄生回路，但犧牲了斷路器操動機構內的防跳功能，在就地操作的時候沒有防跳躍功能不太合理。

第二種方法，也取消了寄生回路，但同時也失去了對合閘回路監視的功能，有點顧此失彼。有些專業人員認為：合閘回路不監視問題不大，對進口斷路器更是如此，只要保證接線正確，合閘線圈斷線機率是很小的。對這種觀點，原能源部西北電力設計院編寫的《電力工程電氣設計手冊》中指明了原則：“為了保證控制回路的可靠性，防止由于震動使端子接線脫或輔助觸點不良而引起斷路器拒動而擴大事故，建議仍然設電源及跳﹑合閘回路完整性監

視為宜。”為此，筆者認為這種以取消監視合閘回路的完好性為代價的解決方法也不是很合理的，而且對于無人值班變電站普及的今天，斷路器合閘回路完整性監視更為重要，其反映的信息可以讓集控人員了解斷路器是否可以隨時合閘，從而對電網的事故進行快速判斷處理。

第三種方法，同時保留兩套防跳躍功能都運用，通過串聯斷路器常閉輔助接點以及防跳躍繼電器的常閉接點解決了位置監視與開關防跳躍繼電器的寄生回路，對斷路器的跳合閘回路完好性有監視，存在防跳躍功能的重復，需要增加控制電纜芯﹑防跳躍繼電器和斷路器的常閉接點，曾被一些設計部門采用。

第四種方法，同時保留兩套防跳躍功能都運用，通過在遠方合閘回路串聯斷路器常閉輔助接點解決了位置監視與開關防跳躍繼電器的寄生回路，對斷路器的跳合閘回路完好性有監視，存在防跳功能的重復，無須增加電纜接線，但應考慮該串聯輔助接點的返回時間是否足夠與開關合閘時間能否匹配等問題，也曾被一些設計部門采用。

經過設計部門基于不重復設置電氣防跳躍回路并保留合閘回路監視功能的考慮，對第一種方法進行了改進，保留保護裝置內的TBJ防跳回路作為開關的遠方/就地把手在遠方位置時的防跳躍功能，將開關內部的K3防跳躍功能作為遠方/就地把手在就地時的防跳躍功能，如圖6所示。兩者各盡所能互不干擾，回路簡單明了。在老站改造現場實際操作運用比較簡單，具體方法是將530與531回路的連片解開，將531連接到611操作把手上。該方法被開關改造時所采用。

4 遺留的問題以及改進建議。

每一個設計的考慮思路以及現場條件限制都可能會存在一些缺點，從我們在開關改造中采取消除防跳寄生回路的辦法來看，主要在遠方操作時保留了傳統的防跳躍功能，但是，在合閘脈沖長期帶電時，由于機械上的原因造成斷路器合閘后又不能保持在合閘狀態，而自動脫扣跳閘的現象。因TBJ沒有跳閘脈沖電流不能動作而起不到防跳作用，造成斷路器重復合閘。然而開關每一次合閘都會將彈簧能量釋放，BW接點會將合閘回路斷開，待儲能約15秒后才能第二次合閘。此現象對于無人值班站影響比較大。因為操作人員在遠方合閘發現此現象，要到現場處理的時間是比較長的。此時每隔15秒儲能后開關都自動合閘又脫扣分閘一次，不僅對開關的滅弧影響，而且會造成機械疲勞損傷。另外當保護屏到開關的控制電纜正電源與合閘回路“7”芯線擊穿短路時，傳統的防跳躍回路即使在跳閘回路有電流都根本起不到防跳躍作用。出現這種兩種現象的幾率是極少的，但從分析上看是客觀存在的。

對于遺留問題的解決建議，一是在條件許可的情況下對于老設備改造盡量采用方法三，二是在新建的變電站設計時，要求保護廠家進行定型控制電路板的改裝，引出經保護防跳以及不經保護防跳的合閘回路接線端子供現場選擇使用，且兩種接線都保留TBJ跳閘保持功能。達到功能上不會重復，而且最大范圍發揮了防跳躍的作用，相對比較可靠完善。

圖4：方法三展開圖

圖5：方法四展開圖

圖6：方法一的改進展開圖

結語

斷路器防跳回路實現原理簡單，但是作用非常大，傳統的防跳躍原理久經考驗，怎樣將其功能在現場充分發揮，是要靠我們繼電保護工作者的不斷銳意創新去實踐和積累經驗改進的。本文是根據筆者的工作經歷整理的，所持的觀點難免有錯誤之處，敬請批評指正。

[1]原電力部1994年頒發．電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點[Z]．

[2]電力系統繼電保護實用技術問答,第二版[M]．北京：中國電力出版社．

[3]北京ABB開關廠．BLK2222操作機構二次原理圖[Z]．

TM77

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