一起斷路器控制回路的異常分析及解決方案

趙文龍，林立鍇

(廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

一起斷路器控制回路的異常分析及解決方案

趙文龍，林立鍇

(廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

針對220kV大港變電站在驗收110kV線路時斷路器控制回路中出現的問題，簡單分析了電力系統中保護裝置防跳與斷路器機構防跳的原理及其在控制回路參數配合上出現的異常現象，并在此基礎上，探討了可能的解決方案及其優缺點，并最終給出較為成熟和經濟的改造方案。

斷路器；控制回路；保護防跳；機構防跳；寄生回路；參數配合

1 前言

斷路器(以下稱開關)是電力系統中重要的一次設備，而防跳回路是開關控制回路的一個重要組成部分。開關跳躍是指因開關合閘接點粘連或其他原因導致開關短時間內重復分合閘，如果不采取可靠措施，可能導致故障電流多次沖擊電力系統，使開關的遮斷能力下降，更甚者的還可能引發爆炸，威脅人身設備安全。因此要采取有效措施防止開關發生跳躍，提高設備的可靠性和使用壽命，保障電力系統的安全可靠健康運行。

開關發生跳躍主要有兩種情況，一種是當開關合閘時，剛好線路有故障，保護裝置動作跳開開關，若此時由于合閘接點粘連等原因導致合閘脈沖還保持住，開關將再次合閘，如此反復分合閘，將導致開關發生跳躍，針對此種情況可使用保護裝置防跳加以防止；另一種情況是開關機構有問題(如機構脫扣等)，不能使開關正常合閘而發生偷跳等，如此時開關合閘脈沖還保持住，也將導致開關反復分合閘而發生跳躍，針對此種情況應該使用開關機構防跳加以防止。

2 兩套防跳回路功能簡析

2.1 保護裝置防跳

如圖1所示，當手合開關KK接通或者合閘繼電器HJ接通后，開關將合閘，此時如果線路有故障，保護裝置動作跳閘，BTJ接點閉合，使跳閘保持繼電器TBJ勵磁，TBJ常開接點閉合并使TBJ保持勵磁直至開關跳開。此時，如果發生手合開關KK未復歸或發生HJ、HBJ結點粘死等情況， 跳閘保持繼電器的電壓線圈TBJV將發生自保持，TBJV的常閉接點斷開，切斷合閘回路。只有當合閘脈沖解除或粘連接點復歸或操作電源斷電后，跳閘保持繼電器的電壓線圈TBJV才會斷電復歸，此時合閘回路重新導通。

2.2 開關機構防跳

如圖2所示，開關機構防跳功能由機構內的防跳繼電器K11實現：當合閘脈沖發出后，如果發生上面2.1所述的合閘接點粘連等原因導致合閘命令一直保持，同時如果由于開關機構上的原因，斷路器合閘軸轉動合閘后發生脫扣而沒有停留在合閘后位置，則機構仍舊返回到分閘狀態，此時防跳繼電器K11勵磁并自保持，K11的常閉接點斷開從而切斷合閘回路。一直到合閘脈沖解除或者合閘接點粘連復歸，K11繼電器的自保持回路才得以解除，開關才能再次合閘。

圖1 保護裝置防跳回路圖

在這種情況下，保護防跳無效，因為TBJ電流線圈并未啟動，TBJV常閉接點不能切斷合閘回路。

圖2 開關機構內防跳回路圖

2.3 分析比較

綜上所述，保護防跳是當合閘于故障電力系統時，為避免短路電流反復沖擊電氣元件而擴大故障的有效措施；而機構防跳是當開關機構本身發生故障時，為避免開關主觸頭承受反復的多次合閘沖擊而采取的有效措施。

3 運行中出現的異常現象及分析

3.1 問題

于20世紀90年代初投產的珠海供電局220kV大港變電站在2016年進行110kV線路綜合自動化改造時發生了一個異常現象：改造完進行開關分合傳動試驗時，發現開關合閘后出現分合閘指示燈同時亮的故障情況。而且當手動分掉開關后，開關無法再次合閘。只有在斷開開關控制電源后，開關合閘回路才重新接通。經繼保人員現場檢查分析后發現，該異常現象由開關二次控制回路的寄生回路導致。

3.2 原因分析

為了弄清這次異常現象的寄生回路是怎么形成的,繼保班人員對相關繼電器進行實測并進行相應分析,結果如圖3所示。

開關合閘后，開關常開接點閉合，此時跳閘位置監視繼電器TWJ—電阻R—開關常開接點—防跳繼電器K11之間形成了一個寄生回路，若TWJ線圈和K11線圈之間的參數匹配不合適，則有可能使得TWJ線圈勵磁，分閘指示燈亮，同時斷路器又在合閘位置因而合閘指示燈也亮，結果就出現分合閘指示燈同時亮的異常情況。

事實上，該控制回路的直流電壓為220V，開關機構防跳繼電器K11的返回電壓為45V，在開關合閘位置時，測得防跳繼電器K11兩端的電壓為143V，因而K11會通過自己的常開接點一直保持勵磁并斷開斷路器合閘回路，直到失去控制電源才失磁重新開放斷路器合閘回路。而跳位監視繼電器TWJ兩端的電壓為79V，也剛好能勵磁，所以出現開關在合位但分合閘指示燈同時亮的情況。

4 解決方案及其優劣分析

方案一：如圖4所示，通過斷開a、b兩點之間的跳線，取消機構防跳，此時防跳繼電器K11將不會再勵磁。這種方法雖然徹底消除了寄生回路，不會再出現因參數配合不好導致的分合位同時亮的異常現象，但當斷路器機構自身出現脫扣等異常問題時，由于保護沒有動作則保護防跳不起作用，開關可能發現跳躍，致使開關損壞甚至爆炸，危害人身以及設備安全，所以該處理方法不夠理想。

圖3 開關二次回路中存在的寄生回路

方案二(實際采用的方案)：通過對開關控制回路存在的問題進行深入分析，發現問題的關鍵在于如何消除跳閘位置監視繼電器TWJ與機構防跳繼電器K11之間存在的寄生回路。在查閱相關資料并綜合考慮該線路相關繼電器參數的配合，給出了如下圖五所示的優化改造方案：在跳閘位置監視繼電器后同時串入機構防跳繼電器K11的常閉接點和開關的常閉輔助接點，可以徹底消除該寄生回路的存在。

圖4 取消開關機構內的防跳回路

該方案二在二次回路上改動量小，不需額外增加其它電氣元件，在之后反復的調試傳動試驗中也證明，跳閘位置監視繼電器TWJ與機構防跳繼電器K11之間存在的寄生回路已徹底被消除，不會再出現開關合位時分合閘指示燈同時亮，以及開關分閘后無法再次合閘的異常現象。同時，開關的機構防跳功能也被完好的保留。

圖5 保留機構防跳功能的優化改造方案

5 結束語

防止開關發生跳躍對保障電力系統的安全可靠運行有著很重要的意義。處理好保護防跳與機構防跳的配合問題，消除寄生回路的存在，使開關控制回路更趨合理與完善，應該在設計初期就妥善考慮。繼保工作人員也應在驗收過程中細心排查試驗，確保防跳回路能有效動作，可靠運行，為設備的安全運行保駕護航。

[1] 魏存良，熊志宏.微機保護和斷路器防跳躍回路的比較與應用[J].電工技術,2009(10).

[2] 馮楊州.關于保護裝置防跳回路與操作機構防跳回路的分析[J].電氣傳動自動化,2005.

[3] 石衛華.消除有防跳的斷路器控制電路寄生回路的方法[J].浙江電力,2002(3).

[4] 郭華君.斷路器防跳回路的異常及解決方案[J].廣東輸電與變電技術,2008.

The Analysis and Solving Plan of the Circuit Breaker Control Loop Anomaly

ZHAOWen-long,LINLi-kai

(Zhuhai Power Supply Bureau,Guangdong Grid Company,Zhuhai 519000,China)

For the problem of the circuit breaker control loop of 110kV line of Dagrang 220kV substation acceptance,the unusual phenomenon of the principle and its control loop parameter match of the protector antitrip and circuit breaker mechanism antitrip in the power system has been analyzed. And on the basis of this,discuss the plan to be solved and strong and weak points.Finally gioe out improved plan.

circuit beraker;control loop; protection antitrip;parasitic loop;parameter match

1004-289X(2016)05-0095-04

TM56

B

2016-07-05

趙文龍：助理電氣工程師，電子科技大學電氣工程及其自動化專業，現在珠海供電局變電管理所繼保班工作; 林立鍇：助理電氣工程師，上海交通大學自動化專業，現在珠海供電局變電管理所繼保班工作。