500 kV斷路器跳躍現象的原因分析和思考

周金剛，蘇展，陳開達

(國網湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410015)

500 kV斷路器跳躍現象的原因分析和思考

Causes analysis of 500 kV circuit breakers jumping phenomena

周金剛，蘇展，陳開達

(國網湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410015)

介紹了應用于500 kV斷路器防跳的原理以及由于跳閘電流太小造成防跳失效的原因及處理方法；同時介紹了跳閘電流的計算方法，并給出了通過試驗得出的測試結果和波形。

斷路器；防跳；跳躍；額定電流；啟動

倒閘操作是電網日常工作中常見的工作，當進行送電倒閘操作時，如果手動合閘在故障線路時，繼電保護裝置將會加速三跳，切除故障，但由于手扳的KK把手未及時返回，故開關會再次合閘于故障，再次跳開，這樣就會形成多次跳躍，不但會造成開關損壞，嚴重時還會由于開關多次滅弧，造成開關爆炸〔1〕。為了防止發生這種情況，所有的繼電保護操作箱(或操作插件)以及斷路器機構上都配置防跳繼電器，當開關跳閘后，斷開合閘回路，將開關閉鎖在分閘狀態。

1 防跳的2種實現方式

目前防跳功能主要有2種實現形式〔2〕:

一是通過斷路器操作箱(或操作插件)中的防跳繼電器實現，當跳閘命令發出后，啟動防跳繼電器電流線圈TBJI，通過防跳繼電器電流線圈輔助接點啟動跳閘保持繼電器，使TBJa電壓繼電器保持勵磁，從而使TBJa3、TBJa4斷開，這種方式是以往傳統變電站普遍采用的方式，以某公司生產的FCX－22J為例，其操作箱防跳回路如圖1所示。

二是使用斷路器機構內的防跳繼電器，也就是常說的防跳就地實現，其原理是當分閘回路導通時，同時啟動機構內的防跳繼電器，而防跳繼電器的常閉接點串接于機構內的合閘回路中，防跳繼電器動作后常閉接點斷開，從而使合閘回路斷開，防止開關再次合上〔3〕。這種防跳方式目前廣泛應用于國家電網公司“六統一”變電站。

圖1 FCX－22J操作箱回路圖

2種防跳方式不能同時使用，只能選取一種，如果選用操作箱(操作插件)實現，則應該在斷路器機構內拆開防跳繼電器的啟動回路，并短接其常閉接點；如果使用斷路器機構內防跳回路，則應該取消操作箱(操作插件)內的合閘回路中防跳。

不管采用哪種防跳，都必須保留操作箱內的HBJ，由于保護裝置的出口接點是瞬時動作返回的，通常閉合時間只有10 ms左右，不能完成一次分閘，必須依靠HBJ的輔助接點進行保持，然后通過斷路器機構的常開接點切斷跳閘回路，也就是說分閘回路中的常開接點因為其容量足夠大，所以它還起著熄弧的作用，如果防跳回路配合不好，會造成操作箱(操作插件)內的HBJ接點去息弧，由于其接點容量小，常常會燒壞接點甚至會燒壞插件，因此這種情況必須避免。

2 實例介紹

某500 kV變電站在進行線路保護換型后的整組試驗時發現，該線路的2臺開關(采用3/2接線方式)防跳功能無法實現，開關出現明顯的“跳躍”現象，通過對操作箱和斷路器機構內的控制回路檢查，并未發現二次回路上的錯誤，斷路器的其他傳動試驗均正常，動作行為正確。該斷路器操作箱型號為FCX－22J，此型號的操作箱跳合閘電阻不能整定。一次設備斷路器為3ATE型斷路器。

結合停電對3ATE型斷路器進行了RC加速回路改造，將原來的快速動作線圈更換為普通的動作線圈，快速線圈阻值較小，阻值為4.5 Ω，故動作電流較大；改造后的普通線圈阻值為140 Ω，動作電流較小〔4〕。

FCX－22J型操作箱的跳合閘電流為2 A，經確認跳合閘電流為2 A，因屬早期產品，不能調節和整定〔5〕，或許是跳閘時跳閘電流過小，導致防跳繼電器沒有啟動。為了驗證這一結論，采用了DL750型鉗形表式示波器，測試保護跳閘時的跳合閘電流。

2.1 測試方法

在斷路器保護屏跳閘回路二次線上加入示波器電流鉗，在線路保護屏上用繼電保護試驗儀加入故障電氣量，保護動作的瞬間，錄波器記錄下動作電流波形，試驗條件如下:

試驗儀器:DL750型示波器、ONLLY A460繼電保護測試儀，斷路器型號為3ATE，主副分閘線圈阻值為145 Ω。操作箱型號:FCX－22J，站內直流額定電壓為±110 V。

2.2 測試結果

結果如圖2，3，所示:

圖2 5012 A相斷路器跳閘時動作電流波形

從圖2可以看出，A相斷路器動作電流值為0.7 A，因為本次共有2組斷路器進行了RC加速回路改造工作，故對另一組開關的A相也進行了相同的試驗，經放大后的錄波圖如圖3所示:

圖3 5013 A相斷路器跳閘時動作電流波形

圖3 可以看出，5013 A相的動作電流為0.6 A，本次對2組斷路器共6相斷路器進行測試，測試數據見表1:

表1 斷路器動作電流測試結果

3 試驗分析

3.1 測試數據分析

根據國家電網公司反措要求，電流型中間繼電器的啟動電流應為額定電流的1/2以上，由于FCX－22J型操作箱的跳合閘額定電流為2 A，故串在該回路中的防跳繼電器TBIJ最小啟動電流應該在1 A以上，從表1的數據中可知，現場實際電流均在0.8 A以下，很明顯，由于電流未達到啟動值，防跳繼電器沒有啟動。從而導致防跳回路不能可靠閉鎖合閘回路，防跳功能形同虛設。

根據公式(1)理論計算，跳合閘電流計算值為0.76 A，與實際測得的電流值一致。

從圖1的控制回路圖中，我們可以看到，跳閘回路中還串有跳閘信號繼電器，由于電流過小，同樣也沒有啟動，也就是說在開關跳開的過程中，操作箱上的跳閘信號燈沒有點亮。

3.2 防跳繼電器不啟動的危害分析

保護的出口動作接點一般是瞬時動作的脈沖，由于時間太短，為了完成跳閘，常常需要TBJ來保持，然后開關分開后，通過斷路器的常開輔助接點來斷開跳閘回路，因為跳合閘電流通常為1～2 A左右，在斷開點會產生電弧，因此跳合閘回路必須依靠開斷容量相對較大的開關的輔助接點來斷弧，而不能利用保護裝置內的出口繼電器接點來斷弧，因其容量較小，容易燒壞〔7〕。

本例中由于防跳繼電器沒有啟動，故跳閘保持繼電器TBJ不會啟動，保護裝置的出口繼電器接點可能會起到斷弧的作用，這樣保護屏上的出口插件會有燒壞的危險，本例之所以沒有燒插件還得益于西門子斷路器的快速動作線圈，經現場測試，其開關動作相應極快，從發出跳閘命令至開關跳開只需要30 ms，略快于保護動作時間，否則會導致出口插件極易燒壞。

4 現場處理措施

根據實驗結果和對數據以及波形的分析，我們找到了此次2組斷路器合閘于故障上時斷路器跳躍的原因，針對這種情況，提出2種改進辦法，一是取消此次RC回路改造工作，將跳閘線圈恢復原樣；另一種方法是提前對斷路器保護裝置操作箱進行更換，更換為跳合閘電流可以整定的操作箱，并在操作箱內的PCB電路板上將跳合閘電流整定為2 A。最終采用了第一種方法，換回原線圈后，再次進行開關防跳試驗，跳躍現象消失，操作箱上的跳閘信號燈也能正確的被點亮，證明防跳回路功能正常。

5 結論

防跳功能是保護裝置最重要的功能之一，是每次的新安裝和定檢中必做的項目，一旦防跳功能不完善，在運行值班員送電合閘的過程中，如果合閘于故障上，輕則燒壞保護裝置插件，嚴重時還會導致開關多次息弧，造成開關爆炸。因此在整組試驗時，必須加強防跳回路的檢查，防止出現紕漏。

〔1〕尹項根，曾克娥.電力系統繼電保護原理與應用〔M〕.武漢:華中科技大學出版社，2001.

〔2〕熊信銀，張步涵.電氣工程基礎〔M〕.武漢:華中科技大學出版社，2005.

〔3〕國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材〔M〕.北京:中國電力出版社，2009.

〔4〕杭州西門子公司.3ATE廠家技術說明書〔R〕.2004.

〔5〕北京四方公司.FCX－22J廠家原理圖〔R〕.2002.

〔6〕毛錦慶.繼電保護實用技術問答〔M〕.北京:中國電力出版社，2000.

〔7〕孫瑩，王葵.電力系統自動化〔M〕.北京:中國電力出版社，2004.

〔8〕鄒森元.《電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》條例分析〔M〕.北京:中國電力出版社，2005.

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1008-0198(2016)01-0063-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.018

2015-07-27 改回日期:2015-10-26