發電機保護改造后與斷路器配合問題的分析與解決方案

李 娟， 張 麗 娟

(1.映秀灣水力發電總廠，四川 都江堰 611830；2.四川電力職業技術學院，四川 成都 610072)

1 概 述

斷路器的“跳躍”，即如果手動合閘后控制開關(分合閘控制把手SA的手柄尚未松開，手動合閘觸點仍在接通狀態)或者自動重合閘裝置的出口觸點燒結，若此時發生故障，則保護裝置動作，其出口觸點閉合，跳閘線圈TQ通電起動使斷路器跳閘，則合閘接觸器KM又帶電，使斷路器再次合閘，保護裝置又動作，使斷路器又跳閘……，斷路器的這種多次“跳——合”現象稱為“跳躍”。如果斷路器發生跳躍，勢必造成絕緣下降、油溫上升，嚴重時會引起斷路器發生爆炸事故，將危及設備和人身安全。而繼電保護是電力系統的重要組成部分，是保證電網安全穩定運行的重要技術手段，我廠的耿達電站使用的出口斷路器為老式SN-4型少油斷路器，運行穩定性差且維護量大，遠遠不能適應安全生產要求。經調查研究，最終決定將發電機組的保護改造成由許繼電氣股份有限公司生產的WFB-811型微機保護裝置，出口斷路器改為由西門子公司生產的3AH3818-7型真空斷路器。筆者就改造過程中發現的斷路器防跳躍方面的問題進行了分析并提出了解決方案。

2 跳躍閉鎖回路的電路分析

電氣跳躍閉鎖回路通常是由跳躍閉鎖繼電器實現的，圖1為適用于具有一個跳閘線圈的斷路器的跳躍閉鎖回路接線圖。跳躍閉鎖繼電器TBJ具有一個電流啟動線圈TBJ/I和一個電壓保持線圈TBJ/U，電流啟動線圈TBJ/I具有兩對動合觸點TBJ1、TBJ 4，兩對動斷觸點TBJ 2、TBJ3。TBJ/I接于斷路器的跳閘線圈回路，TBJ/U接于斷路器的合閘回路。TBJ1作電流自保持用，TBJ2、TBJ3并聯后串入合閘回路。

圖1 具有一個跳閘線圈的斷路器的跳躍閉鎖回路接線圖

當跳閘繼電器TJ 動作啟動跳閘時，TBJ/I 勵磁，TBJ 動作，TBJ1閉合將跳閘命令保持,直到斷路器斷開，同時TBJ2，TBJ3斷開合閘回路，TBJ4閉合，準備好TBJ的電壓自保持回路。若在斷路器未斷開之前，即TBJ 未返回之前手合繼電器觸點SHJ或自動重合閘觸點ZHJ 閉合，則TBJ 經已經閉合的TBJ 4 和SHJ 或ZHJ 自保持,即TBJ2，TBJ3 繼續處于斷開狀態，從而保證斷路器不會合閘，達到跳躍閉鎖的目的。

3 跳躍閉鎖繼電器的技術要求

3.1 電流啟動值

根據有關設計規程的規定,跳躍閉鎖繼電器的電流啟動值應與斷路器的跳閘電流配合,其電流啟動值不得大于斷路器跳閘電流的50 % ,即跳閘時跳閘回路的電流應大于TBJ 啟動電流的2 倍,并保證TBJ電流的可靠系數大于2。

3.2 電流線圈的電壓降

根據上述規定，跳躍閉鎖繼電器中的電流線圈的電壓降應小于操作回路額定電壓的5 %。

3.3 電壓動作值

按照規程規定，跳躍閉鎖繼電器的電壓動作值應不大于操作回路額定直流電壓的70 %，并保證操作直流電源電壓在規定范圍內波動時TBJ 可靠動作，同時，TBJ 電壓動作值應不小于操作回路額定直流電壓的50 %，以保證操作直流電源回路接地時TBJ 不誤動作。

3.4 觸點性能

TBJ 的觸點性能應與繼電保護裝置中出口中間繼電器的觸點性能相同，電力行業標準規定，繼電保護裝置中出口中間繼電器的觸點性能應符合下列要求：返回特性，返回值≥額定值的10 %(對于干簧繼電器,要求返回值≥額定值的70 %)；閉合容量，直流回路220 V，5 A；機械壽命，不帶負載時，動作105次；接觸電阻，用毫歐計測量時≤0.1 Ω；用數字萬用表測量時≤0.5 Ω；用電流電壓法測量時≤0.1 Ω。

3.5 絕緣性能

(1)同一組觸點斷開時，能承受工頻1 000 V 電壓，時間1 min；

(2)無電氣聯系的各導電部分之間能承受工頻2 000 V 電壓,時間1 min ；

3.6 我廠耿達電站保護防跳回路的更改

耿達電站發電機保護在改造過程中，由新許繼WFB-811型保護屏提供電氣防跳回路；發電機出口斷路器為西門子儲能式真空斷路器，其本身也具有防跳功能，但在繼電保護中，保護電氣防跳與斷路器機構防跳不能同時使用。若采用斷路器機構防跳，需將保護提供的防跳回路取消。保護裝置的防斷路器跳躍回路由防跳電流繼電器TBJI和防跳電壓繼電器TBJV組成，如跳閘時合閘脈沖未解除，TBJI的電流線圈勵磁并通過TBJ1-2保持到斷路器輔助接點打開，同時TBJ1的另一接點TBJ1-1閉合，防跳電壓繼電器TBJV由合閘脈沖電源保持，TBJV-1,TBJ1-2斷開合閘回路，使斷路器跳閘后不致再合閘，只有待合閘脈沖解除、TBJV失電后才接通合閘回路，從而防止斷路器多次跳合現象，因此，只需將TBJV1的線圈回路在板件上割斷即可(圖2)。

圖2 發電機出口斷路器防跳躍閉鎖回路示意圖

4 我廠的耿達電站TWJ回路與斷路器本體防跳繼電器配置

4.1 現場情況

我廠耿達電站在發電機保護改造過程中，在模擬斷路器防跳回路時發現，防跳回路動作正確，斷路器跳開后未再合上。在做完防跳回路的試驗后，再次操作斷路器合閘時，斷路器不動作，TWJ合閘回路監視燈不亮，只有斷開斷路器操作回路電源，斷路器才會合閘。經檢查發現：斷路器本體防跳繼電器動作且不復歸。經過對TWJ回路和防跳繼電器檢查后得出結果，TWJ和RTWJ回路電阻為12 kΩ，K1回路電阻為10 kΩ，但K1動作電壓為120 V，返回電壓為35 V。在第一次合上開關前，儲能電機為合閘后儲能，S3為已儲能接點，操作把手動作后，斷路器合上，防跳繼電器K1動作，K1開接點自保持K1繼電器；K1閉接點斷開斷路器合閘回路，防跳功能實現。由于K1返回動作電壓為35 V，這時加在K1上的電壓大約為100 V，因此而造成K1防跳繼電器不返回(圖3)。

圖3 改造后的斷路器的防跳躍閉鎖回路圖

4.2 解決方案

方案1，在K1防跳繼電器線圈上并聯一個功率比較大的阻值R。

并聯電阻值約為2 kΩ的電阻，調整分流的大小，以改變繼電器動作值，實現與斷路器跳閘電流的匹配(圖3)。采用這種回路應注意防止電阻斷線，宜選用功率為8～10 W的金屬氧化膜電阻，這種電阻可靠性高。并聯后，加在K1上的電壓為28 V左右，從而能使K1可靠的返回。

方案2：在K1防跳繼電器32腳或合閘線圈A1腳引線接入TWJ回路。

由于西門子開關內部結構緊湊，不好引線，再加上方案2會跳開防跳回路，從而使監視回路不能完全監視合閘回路，容易造成運行人員誤判斷。

綜合考慮方案1和方案2的特點，在本次改造中，我廠的耿達電站最終決定采用方案1。

經過上述處理，在我廠耿達電站其他機組保護改造過程中，再也沒有發生類似事件，從而保證了電站的安全生產，為其他電站提供了可以借鑒的依據。

5 結 語

目前，電氣回路構成的斷路器跳躍閉鎖裝置仍被普遍使用。改變繼電器電流線圈參數的方式由于接線簡單、易于監視，為目前所應用的主要方式。而由繼電器線圈與并聯支路構成的跳躍閉鎖繼電器電流啟動回路的方式,因其易更換參數，也較受制造和運行人員歡迎，但由于其電路較為復雜且無法實現對繼電器線圈的監視，故仍需進一步積累經驗，謹慎使用。在新設備改造過程中，會出現一些配合問題，這是由于現在的設備生產廠家在產品功能上考慮的都比較完善，會出現一些功能上重復和新舊設備相互配合困難的問題，需要我們認真解決。

參考文獻：

[1] 許建安.電力系統繼電保護技術[M].北京：機械工業出版社，2011.

[2] 牟道槐.發電廠變電站電氣部分[M].重慶：重慶大學出版社，1996.