斷路器防跳回路的分析與優化改進

吳海濤，任 佳

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

通常造成斷路器跳躍有以下2種情況：

(1) 高壓電氣設備發生接地或短路故障，保護動作跳開斷路器，若此時操作箱內合閘脈沖未解除，會導致斷路器反復跳合閘；

(2) 斷路器機構箱內有問題，如合閘按鈕粘死，此時手動分閘，也會導致斷路器跳躍。

針對這2種跳躍情況，現主要采取保護操作箱防跳及斷路器機構箱防跳方式加以應對，防止斷路器跳躍。

1 保護裝置操作箱防跳回路分析

保護裝置操作箱防跳回路的接線情況，如圖1所示。

當線路開關處于合位時，若此時線路發生故障，保護動作，跳閘脈沖從保護跳閘TJ接點引入后，跳閘保持繼電器TBJ勵磁，防跳繼電器TBJV回路中的TBJ常開接點閉合；若此時發生手合接點粘死或HBJ卡死等情況，同時長期存在合閘脈沖，防跳回路導通，防跳繼電器TBJV勵磁并自保持。此時，合閘回路雖然有合閘正電，但由于串聯防跳繼電器TBJV的常閉接點斷開，回路不導通，防止斷路器一直合閘分閘而發生跳躍。只有當合閘脈沖解除，TBJV電壓線圈斷電后，其常閉接點閉合，合閘回路才恢復正常狀態。

由此可見，保護防跳中TBJV只有在保護動作后才啟動。

2 斷路器機構箱防跳回路分析

斷路器機構箱防跳回路如圖2所示。開關機構防跳功能是由機構內的防跳繼電器52Y實現的。其作用是：當合閘脈沖發出后，如果在操作箱中發生手合按鈕粘死或HBJ卡死等情況，合閘正電長期存在，開關閉合后開關輔助接點的常開接點CB也閉合，使得防跳繼電器52Y勵磁并自保持。此時，合閘回路中52Y常閉接點斷開。只要合閘正電一直維持，合閘回路就會一直斷開，直到合閘正電消失后，52Y繼電器自保持回路解除，合閘回路才會恢復正常?？梢姡跈C構防跳中，只要開關在合位且存在合閘脈沖，防跳回路就會導通，防跳繼電器就會勵磁。

此方法因在機構箱內實現防跳功能，所以無論是保護操作箱內的故障或斷路器機構箱內本身的故障均可以得到保護，保護范圍大、可靠性強。目前，南方電網系統內均已解除操作箱防跳回路，而只使用機構防跳。

3 2種防跳方法的比較

由2種防跳方法可以看出，操作箱內防跳回路主要是防止當系統或斷路器等一次設備發生短路故障時，避免斷路器多次經受故障電流沖擊而造成故障擴大，保護對象主要是斷路器本身，而無法保護因機構箱內部故障導致的斷路器跳躍。

機構箱防跳回路主要是當合閘指令保持時，避免斷路器一次觸頭承受連續多次的合閘沖擊。

圖1 保護裝置操作箱控制回路

圖2 斷路器機構防跳原理

保護裝置防跳繼電器是在主控室的操作箱中，而斷路器機構防跳繼電器是在斷路器機構中，2者主要有以下不同。

(1) 當變電站運行人員需要在斷路器機構進行就地操作時，斷路器機構防跳依然能有效防止開關跳躍，保護防跳則失去防跳效果。

(2) 如果出現機構三相不一致保護動作情況，由于機構三相不一致保護跳閘在機構中完成，回路不經操作箱，所以此時保護防跳功能失效。

根據《廣東省電力系統繼電保護反事故措施》(2007版)中的規定，機構防跳與保護防跳中應有且只應有一套防跳回路有效，另一套應退出運行。由于考慮到盡量簡化操作箱控制回路，對于同時擁有2套防跳回路的斷路器，目前廣泛采用機構防跳，退出保護防跳。

4 常見的防跳事件及優化方法

4.1 2種防跳回路共用的沖突及優化方法

4.1.1 事件經過

2013年，某220 kV變電站因未及時解除遠方保護防跳，發生了2種防跳回路共用時因參數配合不當，造成因防跳回路構成寄生回路導致跳合閘監視回路紅、綠燈同亮的現象。事件原因是：當時操作箱內防跳回路未及時解除，在操作110 kV GIS開關時，2套防跳回路共用。在遠方操作斷路器合、分閘1次后，監控紅、綠燈全亮，并且斷路器無法操作。在拉開操作電源并重新送上后或斷路器改為就地操作后，上述情況消失。但再次操作斷路器后，上述情況再次出現。

4.1.2 優化方法

經現場分析，發現因斷路器機構箱內防跳回路的自保持，造成了操作箱內TWJ和HWJ同時帶電的寄生回路。優化方法如下。

(1) 在操作箱跳位監視回路中串入斷路器的常閉輔助接點。因操作箱TWJ繼電器直接串于機構合閘回路中，經機構箱防跳回路的斷路器常閉接點及防跳繼電器構成了寄生回路。因此，在TWJ后串入斷路器機構的常閉輔助接點，這樣在斷路器合閘后常閉輔助接點打開，可以完全斷開此寄生回路。

(2) 在操作箱跳位監視回路中串入機構箱防跳繼電器的常閉接點。在操作箱跳位監視回路中串入防跳繼電器的常閉接點后，也可通過防跳繼電器常閉接點打開來斷開此寄生回路。

在保護裝置防跳和機構箱防跳回路共用的情況下，可能產生寄生回路，造成各種缺陷。如何改善處理2者間的配合，使其共同作用，可靠發揮各自的保護功效，對于變電站正常穩定的運行很重要。

4.2 繼電器長期勵磁及優化方法

4.2.1 事件經過

2014年，在某220 kV變電站，當斷路器合閘后，發生因合閘按鈕彈簧銹死老化，使合閘保持繼電器HBJ卡死，合閘信號無法返回，合閘正電長期存在。此時線路發生故障，保護動作，斷路器反復合閘分閘，發生跳躍。

由于機構防跳在合閘回路，而合位監視在跳閘回路，并不對機構防跳起監視作用，所以當斷路器合閘后，跳位燈滅，合位燈亮起，變電站運行操作人員無法馬上發現手合發生粘死或者HBJ卡死情況，導致防跳繼電器52Y與合閘保持繼電器HBJ會長期勵磁。直到這條線路發生故障或者進行倒閘操作要斷開此斷路器時，合位燈與跳位燈同時不亮，報控制回路斷線時，操作人員才發現手合正電長期存在。

這種情況下可能存在以下2種弊端。

(1) 防跳繼電器52Y與合閘保持繼電器HBJ在無人發現的情況下長期勵磁。加粗加黑標記的回路長期導通(見圖2)。時間一長，運行狀況會變壞，造成繼電器壽命減少，甚至會使燒壞，造成開關防跳失效或開關無法合閘。

(2) 如果不能及早發現手合按鈕粘死，會造成當線路發生非永久性故障時線路無法進行重合閘，產生不必要的用電負荷損失。當斷路器保護動作時，開關跳開。由于此時手合按鈕粘死故障沒有得到處理，合閘正電始終存在，防跳繼電器自保持，合閘回路一直斷開，無法按照整定值進行重合閘，將使原本能夠恢復用電的用戶蒙受不必要的停電損失。

4.2.2 優化方法

在主控室保護屏處增設1盞機構防跳告警燈，機構防跳告警燈原理如圖3所示。保護屏從機構箱采集防跳繼電器52Y的常開接點作為開入量，串聯防跳燈形成回路。當防跳繼電器52Y不勵磁時，防跳燈不亮；當52Y勵磁時，防跳燈亮。

圖3 機構防跳告警燈原理

有了這個設計后，一旦合閘后發生手合按鈕粘死或者HBJ卡死情況時，運行人員就可以通過機構防跳燈告警判斷并處理故障，不會造成52Y與HBJ長期勵磁；且及時處理后使線路發生非永久性故障時能夠重合閘，避免了用電負荷損失。

5 結束語

因斷路器手動合閘粘滯或者其他原因會造成開關反復分合閘，產生斷路器跳躍事件。如果不采取措施防止開關跳躍，就可能導致開關的開斷能力下降，嚴重時會引起開關爆炸，威脅人身安全。因此，斷路器控制回路中需要存在防止開關跳躍的機制。在電力系統中，開關控制回路的防跳回路是工程驗收、定檢中極其重要的回路，如何處理好該回路，具有重要的理論和實踐意義。

參考文獻：

1 王德武.一起母聯斷路器誤跳閘的原因分析和對策[J].電力安全技術，2013，15(7):34-36.

2 胡 浩，侯慧軍.斷路器合閘線圈燒毀的原因分析與對策[J].電力安全技術，2014，16(4):26-28.

3 廣東省電力調度中心.廣東省電力系統繼電保護反事故措施(2007)[M].北京：中國電力出版社，2008.