一起防跳回路異常引起的斷路器誤動事件分析

丁宣文，劉明忠，鄭永康，王 平

(國網四川省電力公司電力科學研究院，四川 成都 610041)

0 引 言

在電力系統中，斷路器的防跳回路是二次回路中最重要的回路之一，用以防止斷路器出現“跳躍”現象。當合閘回路出現如觸電粘連、機構卡死等情況時，合閘脈沖會一直存在，此時若線路發生永久性故障，保護裝置會發出跳閘脈沖，同時存在的合閘脈沖和跳閘脈沖在沒有防跳回路的作用時會使得斷路器出現反復分合的“跳躍”現象[1]。斷路器多次分合于故障電流，將造成斷路器損壞甚至爆炸，同時也可能擴大事故范圍而影響電網穩定運行[2-4]。而防跳回路的目的就是要解決斷路器的“跳躍”問題，起到保護斷路器的作用。一般來說，操作箱及斷路器本體均具有防跳功能，而《線路保護及輔助裝置標準化設計規范》(Q/GDW 1161-2014)規定了斷路器防跳功能應由斷路器本體機構實現[5]。這是因為采用斷路器本體防跳，可以保證斷路器在遠方操作和就地操作時均具備防跳功能，能更好地保護斷路器，所以標準化設計規范推薦優先采用斷路器本體防跳。考慮到原有部分斷路器不滿足本體防跳的要求，因此操作箱內也統一設有防跳功能，但應滿足使用本體防跳時能夠方便地取消操作箱防跳的要求。下面結合一起取消操作箱防跳措施不當造成斷路器在線路間隔接地故障跳閘后立即合閘的事故展開分析，并針對“取消操作箱防跳措施不當”提出整改建議。

1 事故概述

某供電公司220 kV變電站110 kV線路采用的線路保護裝置配套操作箱采用TRIP.C-A型操作板。工程投運前，調試單位參考裝置說明書并按照廠家設計圖紙要求，通過短接操作板的1n12X7、1n12X8，即短接防跳保持繼電器常閉接點，實現取消裝置防跳功能的目的(如圖1所示)，但裝置在運行過程中，出現過兩起110 kV斷路器跳閘后立即合閘的事故。

圖1 TRIP.C-A型操作板跳、合閘及防跳回路

2 事故后測試、分析

事故發生后，技術人員對TRIP.C-A型操作板進行了多次分合閘測試試驗，并對操作板的合閘、跳閘回路的入口(如圖1中標注的③、及出口(如圖1中標注的⑦、)進行了監視。通過如圖2所示故障錄波發現，在通過操作板分開110 kV斷路器時，斷路器輔助接點已翻轉到位，操作板的跳位監視繼電器已啟動，但是跳閘回路的正電仍未消失，操作板的跳閘回路跳閘保持繼電器仍處于勵磁狀態。

圖2 斷路器分閘過程操作板分合閘回路電位變化

由于該操作板的跳閘保持繼電器會開放合閘回路的正電，因此在斷路器分開后，合閘回路③、⑦的正電會使得斷路器合閘回路立即導通，導致斷路器立即合閘。斷路器跳閘過程中合閘回路導通示意如圖1箭頭所示。

因此，按照廠家設計圖紙的說明，在取消操作板防跳時，僅短接跳閘保持繼電器常閉接點的做法是存在安全隱患的，合閘正電仍能通過圖1箭頭所指示的回路啟動合閘保持繼電器，也就是說按設計圖紙所述方法取消操作板防跳回路后，在該操作板至合閘線圈的路徑上形成了一條寄生回路。

目前，國內主流保護廠家取消操作板防跳功能的方法主要有兩種：一是利用跳線短接電壓自保持防跳繼電器常閉接點；二是斷開電壓自保持防跳繼電器啟動回路(例如剪斷如圖1中電壓自保持防跳繼電器TBJ2、TBJ3的串聯電阻R)。通過上述分析顯而易見，短接TRIP.C-A型操作板的1n12X7、1n12X8，即短接防跳保持繼電器常閉接點實現取消裝置防跳功能的措施并不可取。

3 取消操作板防跳功能后動作邏輯分析

前面已經分析了操作板合閘寄生回路的產生原因，如果該寄生回路在某種特定條件下能夠獲得正電，那么斷路器就有可能會被誤合上。下面對寄生回路是否有可能帶正電展開分析。

3.1 操作板防跳回路繼電器參數

TRIP.C-A操作板上的電流啟動類TBJ、HBJ繼電器，選用松下公司生產的某型號小型繼電器，動作時間約10 ms(最大不超過15 ms)，返回時間約8 ms(最大不超過10 ms)；電壓自保持TBJV繼電器(圖1中TBJ2+TBJ3)選用歐姆龍公司生產的某型號單穩型繼電器，動作時間約5 ms(最大不超過10 ms)，返回時間約2 ms(最大不超過10 ms)。

3.2 操作板取消防跳功能后的動作時序分析

根據裝置說明書并按照廠家設計圖紙要求，通過短接操作板的1n12X7、1n12X8取消操作板防跳功能后，操作回路在斷路器常開、常閉輔助接點切換時間以及防跳繼電器動作和返回時間不同時，造成合閘保持繼電器勵磁的情況是不一樣的。

根據操作板防跳回路繼電器參數，設定以下幾種情況分別分析：

1)設定TBJ繼電器的動作時間、返回時間為典型值，即動作時間Tdz為10 ms，返回時間Tfh為8 ms；TBJV繼電器的動作時間、返回時間為典型值，即動作時間Tdz為5 ms，返回時間Tfh為2 ms；常開、常閉輔助接點切換時間Tqh為8 ms。此時操作回路各元器件的動作時序如圖3所示。

此種時間關系下合閘線圈未帶電，合閘保持繼電器HBJ也未動作。

2)設定TBJ繼電器的動作時間、返回時間為典型值，即動作時間Tdz為10 ms，返回時間Tfh為8 ms；TBJV繼電器的動作時間、返回時間為典型值，即動作時間Tdz為5 ms，返回時間Tfh為2 ms；常開、常閉輔助接點切換時間Tqh為2 ms。此時操作回路各元器件的動作時序如圖4所示。

圖3 操作回路各元器件動作時序1

圖4 操作回路各元器件動作時序2

此種時間關系下合閘線圈帶電6 ms，由于HBJ合閘保持繼電器的動作時間Tdz為10 ms，因此HBJ未動作，但存在斷路器誤合上的可能性。

3)設定TBJ繼電器的動作時間、返回時間為最大值，即動作時間Tdz為15 ms，返回時間Tfh為10 ms；TBJV繼電器的動作時間、返回時間為典型值，即動作時間Tdz為5 ms，返回時間Tfh為2 ms；常開、常閉輔助接點切換時間Tqh為0 ms。此時操作回路各元器件的動作時序如圖5所示。

此種時間關系下，合閘線圈帶電10 ms后合閘保持繼電器動作自保持，斷路器將被誤合上。

圖5 操作回路各元器件動作時序3

4 結 語

按照廠家設計圖紙要求短接ln12X7、ln12X8后，該斷路器操作回路形成了一條合閘寄生回路，通過對斷路器輔助接點不同切換時間、TBJ繼電器不同動作和返回時間的操作回路動作時序分析，可以看出：斷路器輔助接點切換時間、TBJ繼電器返回時間是影響斷路器合閘線圈是否帶電以及帶電時間長短的主要因素；斷路器輔助接點切換時間越短、TBJ繼電器返回時間越長，斷路器被誤合上的概率就越高。

因此，建議剪斷TBJV(圖1中TBJ2+TBJ3)電壓自保持防跳繼電器回路中串聯電阻，防止合閘寄生回路形成合閘通路。