電力系統高壓斷路器防跳回路的創新思考

駱星　甘波

摘 要：本文對電力系統高壓斷路器防跳回路原理進行了闡述，對保護裝置防跳與本體防跳原理進行了對比。對目前電力系統應用中的高壓斷路器采用保護、本體防跳回路所存在的故障現象進行了分析，并以典型回路為例對其進行了分析與說明，創新性提出了高壓斷路器保護防跳與本體防跳切換配合的解決方案。

關鍵詞：高壓斷路器；保護；切換配合；防跳

目前，高壓斷路器在電力系統中普遍使用，是電力系統重要的電力控制設備。系統正常運行時，高壓斷路器能夠承受電路和各種電氣設備的空載和負載電流，當系統發生故障時，它能夠配合繼電保護系統，及時迅速切斷故障電流，以防止事故范圍的擴散。因此，保證高壓斷路器的正常運行對減少電力系統的停電時間，保證電力系統的安全穩定運行具有十分重要的作用。

然而，如果高壓斷路器在運行中出現跳躍現象（斷路器跳躍是指斷路器連續、反復分閘、合閘的現象），很可能會造成高壓斷路器的絕緣下降、遮斷能力降低、溫度上升，嚴重時甚至引起斷路器爆炸事故的發生，危及人身及設備安全，為企業造成重大損失。因此，保證高壓斷路器的安全穩定運行對保證電力設備的安全運行具有非常重要的作用。基于斷路器防跳功能對斷路器正常運行的重要性，繼電保護廠家、斷路器廠家均在其控制回路中設計有防止斷路器跳躍的保護功能，一般稱為保護防跳、斷路器本體防跳。本文就高壓斷路器典型的保護防跳與本體防跳工作原理進行了分析，指出兩套防跳回路的優缺點、以及這兩種防跳功能同時使用時存在的問題以及改進措施。

1 保護防跳工作原理

工程應用中典型繼電保護裝置設計的斷路器防跳功能控制原理見圖1，對其進行分析可知保護防跳原理為：保護裝置中的合閘接點SHJ1-2、或ZHJ-1接通后，合閘保持繼電器HBJ啟動并通過HBJ常開接點進行自保持，斷路器合閘。若該斷路器合閘于故障，保護動作，BTJ繼電器勵磁，BTJ常開接點閉合，TBJ電流線圈啟動，通過TBJ4常開接點形成自保持，斷路器跳閘；同時，TBJ2接點閉合使TBJ電壓線圈勵磁，此時若合閘接點出現類似粘連等故障時，持續的合閘信號使TBJ電壓線圈持續勵磁，這樣TBJI、TBJ3常閉接點保持斷開狀態亦即合閘回路開路，斷路器不能合閘，起到防止斷路器發生跳躍現象。

該保護保護防的優點是：防跳繼電器位于保護屏中，運行環境較好，受到斷路器分合閘的振動影響可能性較小。缺點是：由于保護裝置動作才能啟動防跳功能，保護裝置內部或保護裝置到斷路器柜之間回路出現了故障、斷路器就地操作時，保護防跳功能將失效。

2 本體防跳工作原理

工程應用中典型斷路器本體設計的防跳功能控制原理見圖2。對其進行分析可知其防跳原理是：當有合閘脈沖時，合閘線圈Y9被勵磁、斷路器合閘，斷路器儲能、常閉接點S3導通，本體防跳繼電器K1被勵磁并形成自保持、合閘回路K1常閉接點斷開，合閘回路不通。此時若合閘觸點發生粘連故障合閘脈沖不消失的情況，K1不返回，K1常閉點處于分開狀態，Y9不能再次被勵磁，故斷路器不能再次合閘，從而起到了防跳功能。

從以上原理分析過程可知，斷路器本體防跳回路直接并接于斷路器合閘回路中，對分閘回路沒有影響，回路接線比較簡單。本體防跳的優點是：實現了就地保護，彌補了保護裝置出現故障無法起動防跳功能時，對斷路器的保護。缺點是，斷路器本體防跳繼電器K1常裝設于斷路器本體中，常會受到斷路器分合閘振動的影響，運行環境不是很好。

3 保護防跳與本體防跳同時使用時的問題分析

通過對保護防跳與本體防跳控制原理的分析，我們知道兩套防跳控制各有優缺點，在實際工程應用中經常將保護防跳與本體防跳同時使用，其控制原理圖見圖3。但在應用中常會出現以下故障現象：1）斷路器本體的防跳繼電器K1勵磁不返回，斷路器合閘、分閘指示燈同時亮。2）斷路器只能合閘，分閘一次。

+KM -KM

從圖3原理圖分析可知，在初始狀態下，斷路器處于分閘位置，當有合閘脈沖時，有：+KM—SHJ1—HBJ線圈—TBJ常閉接點—儲能閉合接點S3—K1常閉接點—S1常閉接點—Y9線圈—-KM構成回路，斷路器合閘，S1常閉接點斷開、S1常開點閉合，斷路器合閘指示燈紅燈亮。斷路器儲能后，S3常開接點閉合，常閉接點斷開，此時有回路：+KM—TWJ1—TWJ2—K1接點—K1線圈—-KM，若該回路的參數配合不好，TWJ1—TWJ2有可能被勵磁，分閘指示燈綠燈亮，導致斷路器合閘指示燈紅燈及分閘指示燈綠燈一起亮的異常現象。

另外，該控制回路中當斷路器合閘—分閘后，會發現有時不能正常合閘的異常現象，經分析：斷路器由分閘—合閘時，存在S3與S1接點競爭的問題，若在圖3中S3比S1先閉合，則K1線圈勵磁并自保持，有回路+KM—TWJ1—TWJ2—K1接點—K1線圈—-KM。斷路器合閘—分閘—合閘時，由于K1線圈在初次合閘后一直勵磁，K1常閉點保持斷開狀態，雖然S3常閉接點此時已分開，但由于K1自保持的存在，合閘回路中K1常閉接點保持分開狀態，合閘回路保持不通。如此，斷路器合閘—分閘后不能再次合閘的現象。

4 完善斷路器防跳功能的創新措施

鑒于繼電保護、本體防跳控制功能各具優缺點，同時使用時又容易出現上述諸多問題，并且也不滿足“反措”的規定。因此，建議采取保護防跳與斷路器本體防跳回路的切換配合使用，即：斷路器本體操作箱操作在“遠方”時，通過串入切換開關1SA的（1、2）接點斷開斷路器本體防跳操作回路，防跳操作回路僅使用保護防跳回路，其原理圖見下圖4；斷路器本體操作箱操作在“現地”時，通過串入切換開1SA的（5、6）接點直接將常閉點TBJ1、TBJ3短路，防跳操作回路僅使用斷路器本體防跳回路，其原理圖見下圖4。這樣，通過增加遠方、就地兩對觸點串入控制回路中起到相應的切換作用，既避免了同時使用兩套防跳所帶來的異常現象，也彌補了單獨使用某一套防跳回路所帶來的缺陷。具體防跳切換配合原理圖如圖4所示：

5 結語

保護防跳與本體防跳從原理上看均可實現防跳功能，但由于保護裝置與斷路器一般分屬于不同的廠商，防跳回路設計和配合上面往往存在一些問題，兩套防跳共用或單獨使用某一套防跳功能時常會導致文中所述的故障。

本文就小龍門航電工程防跳回路在使用中出現的問題，創新提出保護防跳與本體防跳的切換配合措施以解決應用中存在的問題，可作為類似工程應用中的參考。

參考文獻：

[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分析[J].電力系統保護與控制，2009，37（12）：115-117.

[2] 陳川，石帥，夏傳幫，等.斷路器防跳回路缺陷分析及處理[J].電工技術，2012（8）：72-74.

[3] 姜德宏.變電所“防跳”回路.農村電氣化，2005（218）.

作者簡介：

駱星（1989-），女，本科，從事電氣技術及運行維護工作；

甘波（1982-），男，碩士，高級工程師，從事電氣技術、管理工作。