500kV斷路器防跳回路缺陷的分析及改進策略

王琨 張樂蒲 狄天拓

摘 要：介紹了一起500 kV母線檢修試驗期間合斷路器后立即跳閘，再次合閘失敗的事件，詳細(xì)分析了故障原因，并通過試驗數(shù)據(jù)可判斷為斷路器C相合閘保持繼電器返回電流偏低導(dǎo)致。同時，缺陷處理過程中發(fā)現(xiàn)防跳繼電器分壓電阻存在不匹配現(xiàn)象，并提出了相應(yīng)改進措施。

關(guān)鍵詞：防跳繼電器;合閘保持繼電器;分壓電阻

某電站500 kV母線檢修試驗期間，運行人員在操作某斷路器時，出現(xiàn)斷路器合閘后立即跳閘現(xiàn)象。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，在第一次運行人員手動合斷路器時，斷路器C相的防跳閉鎖繼電器52YC動作未返回，導(dǎo)致母差保護跳開斷路器后，運行人員再次合斷路器，斷路器C相合不上，由三相不一致保護跳開斷路器。斷開第一路操作電源開關(guān)4K1后，斷路器 C相的防跳閉鎖繼電器52YC返回，斷路器合閘正常。

1 操作回路分析

對操作回路進行分析，正常情況，斷路器合閘令發(fā)出，C相合閘保持繼電器SHJc動作并自保持合閘令保證斷路器可靠合閘。當(dāng)斷路器合閘后，斷路器輔助接點斷開合閘回路，接通防跳閉鎖回路[1]。此時，若合閘令未收回，則防跳繼電器52YC一直被勵磁，防止斷路器跳躍;若合閘令收回，通過繼電器SHJc的電流小于返回電流，SHJc、52YC相繼返回。斷路器合閘令收回時，52YC繼電器應(yīng)返回，實際上52YC動作后未能返回。經(jīng)斷開操作電源后，防跳繼電器返回。

2 原因查找

2.1 回路檢查

檢查斷路器操作回路，斷路器C相合閘回路不存在任何寄生回路。因此，當(dāng)合閘令收回時無其他回路造成防跳繼電器動作。此時，分析是SHJc本身未返回，造成防跳繼電器一直勵磁[2]。

2.2 SHJc繼電器檢查

對斷路器操作箱中換下的C相合閘插件板上的合閘保持繼電器 SHJc 進行試驗，合閘保持繼電器為1.5 V電壓繼電器，通過試驗發(fā)現(xiàn)，操作箱SHJc 返回電壓明顯比備用操作箱的合閘保持繼電器返回電壓低，且其試驗結(jié)果有一定的離散性。根據(jù)歐姆定律，此電流非常接近SHJc返回值，造成了52YC有時返回有時不能返回[3]。備件的合閘保持繼電器的返回電壓比C相合閘保持繼電器要高，根據(jù)計算可以可靠返回。故斷路器防跳繼電器52YC不返回的原因為SHJc返回電壓偏低。

2.3 更換操作箱C相合閘插件

更換操作箱C相合閘插件后，對斷路器進行多次合閘試驗，未發(fā)現(xiàn)防跳繼電器52YC未返回現(xiàn)象，缺陷消除。

2.4串聯(lián)式防跳

串聯(lián)式防跳，即防跳繼電器TBJ由電流啟動，該線圈串聯(lián)在斷路器的跳閘回路中。電壓保持線圈與斷路器的合閘線圈并聯(lián)。當(dāng)合閘到故障線路或設(shè)備上，則繼電保護動作，保護出口接點TJ閉合，此時防跳繼電器TBJ的電流線圈啟動，同時斷路器跳閘，TBJ的常閉接點斷開合閘回路，另一對常開接點接通電壓線圈并保持[4]。若此時SK （5-8）或HJ接點不能返回而繼續(xù)發(fā)出合閘命令，由于合閘回路已被斷開，斷路器不能合閘，從而達到防跳目的。另外，當(dāng)TBJ啟動后，其并聯(lián)于保護出口的常開接點閉合并自保，直到“逼迫”斷路器常開輔助接點變位為止，有效地防止了保護出口接點斷弧。

2.5 并聯(lián)式防跳

并聯(lián)式防跳，即防跳繼電器KO的電壓線圈并聯(lián)在斷路器的合閘回路上（如圖2所示）。例如一個持久的合閘命令存在時，合閘整流橋輸出經(jīng)Y3，S2，S3，S1，KO（2—1）接通。斷路器合閘后，并聯(lián)在合閘回路的輔助接點S3'閉合，啟動防跳繼電器KO，KO接點即由2—1位置切換到4—1位置，斷開合閘回路并保持。若此時線路或設(shè)備故障，繼電保護動作跳閘。但由于合閘回路已可靠斷開，從而防止了開關(guān)跳躍。

3 防跳繼電器分壓電阻不匹配

缺陷處理過程中發(fā)現(xiàn)防跳繼電器分壓電阻不匹配，此電站所有的500 kV 斷路器防跳回路均存在此問題。斷路器操作回路中防跳繼電器額定電壓為110V，直阻約為1.4k2，分壓電阻為370Q。目前，操作回路電壓約為230V，當(dāng)防跳繼電器動作后，防跳繼電器上的電壓約為180V左右，電壓明顯偏高。

應(yīng)根據(jù)防跳繼電器選擇匹配的分壓電阻，咨詢廠家后，廠家確認(rèn)此處電阻匹配存在問題。通過與其他電站相似回路比較，此分壓電阻應(yīng)選擇1.2kQ左右電阻。結(jié)合操作回路，選擇大電阻后，52YC動作后其所承受電壓滿足要求。同時，由于電阻增大，會降低回路電流，利于合閘保持繼電器返回。通過對防跳方式的比較及典型防跳回路故障分析，在斷路器防跳回路設(shè)計及改進中應(yīng)注意以下幾點：

3.1對于沒有防跳裝置的斷路器，應(yīng)加裝電氣防跳回路，串聯(lián)式防跳回路性能最優(yōu)。

3.2當(dāng)保護裝置內(nèi)部和開關(guān)操作機構(gòu)都有電氣防跳回路時，推薦采用保護裝置內(nèi)部的防跳回路，而將操作機構(gòu)中的防跳回路甩掉，這樣使用可靠，維護方便。

3.3開關(guān)位置輔助觸點采用雙斷點，利用開關(guān)輔助觸點切斷綠色信號燈的電源，可以有效地解決當(dāng)開關(guān)在合閘位置時，防跳繼電器與綠燈參數(shù)匹配問題引起的異常問題

3.4彈簧儲能式防跳與輔助接點式防跳方式相結(jié)合，即防跳回路中的一個彈簧儲能位置接點更改為一個開關(guān)位置接點，可以提高防跳回路整體的可靠性。

結(jié)論

（1）通過對SHJc繼電器試驗結(jié)果分析，斷路器操作箱的C相合閘插件板上的SHJc合閘保持繼電器的返回值偏低，導(dǎo)致防跳閘繼電器動作后無法返回，更換C相合閘插件缺陷消失。

（2）通過回路分析及與廠家溝通，500kV斷路器的防跳繼電器分壓電阻Ra、Rb、Rc 阻值與防跳繼電器不匹配，應(yīng)由370Q更換為1.2kQ左右電阻。同時，因回路電流降低，更利于合閘保持繼電器返回。廠家將選擇合適的分壓電阻進行更換。

參考文獻：

[1]王軼成，劉 波.斷路器防跳回路的典型接線及其應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，25（1）：69-70.

[2]趙毅，李傲.高壓斷路器防跳回路的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2006，32（2）：119-121.

[3]卓樂友，董柏林.電力工程電氣設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社，1991：41-42.

[4]金鎮(zhèn)山，董爾佳.高壓斷路器防跳回路應(yīng)用分析[J].黑龍江電力，2008.30（1）：27-29.

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