某變電站斷路器改造過程中異常現象的探討

嚴宇航

（國網寧夏電力有限公司 寧東供電公司，寧夏 靈武 750411）

0 引 言

斷路器是電力系統中最重要的設備之一，在進行合閘操作時，由于操作把手未及時松開和粘連等原因，導致合閘接點在合閘完成后仍導通。此時發生故障，斷路器跳閘后將再次重合，多次出現跳、合的現象，稱為斷路器的“跳躍”[1,2]。如果不采取措施防止斷路器“跳躍”的發生，就可能使斷路器通斷能力下降，甚至損壞斷路器，威脅電力設備和人生安全，對電力系統造成嚴重損壞。因此對斷路器必須采用“防跳”回路來杜絕“跳躍”現象的發生。

目前，市場上存在的斷路器機構箱和保護裝置型號、種類繁多。不同設計單位和地區對防跳回路的應用也有很大差別，這樣導致在變電站機構箱更換過程中，可能因為斷路器防跳回路不匹配出現開關位置分合指示燈同時亮和斷路器跳閘后重合閘失敗等諸多問題。本文結合對35 kV線路機構箱改造過程中發現的問題，通過研究分析斷路器防跳回路，找到癥結并提出解決問題的辦法。

1 斷路器機構更換時出現的問題

變電站改造是提高電力系統運行安全必不可少的部分。在2019年10月份對某110 kV變電站35 kV部分斷路器改造時，采取對戶外老式機構箱進行整體更換。安裝配線完成調試時發現，在斷路器機構處進行分、合閘實驗完全正確，但當在保護裝置處對斷路器進行防跳實驗時，斷路器合閘后，分、合閘指示燈均亮，并且斷路器只能合、分一次，只有當操作電源斷電重新送電后，才能再次合閘，否則無法再操作。此種情況無法使斷路器完成重合閘，不能在現場投運，必須消除此種缺陷。

2 斷路器防跳的原理及原因分析

2.1 斷路器防跳回路的原理

常見的典型電氣防跳回路有串聯式和并聯式兩種[3-5]。雖然接線方式不同，但其原理都是在合閘回路中串接防跳繼電器的常閉接點，當防跳回路啟動時斷開常閉接點來阻止斷路器的再次重合。

2.1.1 串聯式防跳回路

串聯式防跳回路如圖1所示，圖中HC為合閘線圈，TQ為跳閘線圈。防跳繼電器TBJA由電流啟動，該線圈串聯在斷路器的跳閘回路中，防跳繼電器TBJV與斷路器的合閘線圈并聯。

當手動、遙控或者重合閘動作后，HHJ繼電器動作，合閘回路導通。如果保護動作或者其他原因使斷路器跳閘，那么防跳繼電器的TBJ的電流線圈帶電，其接點TBJA-1和TBJA-2導通。如果此時合閘脈沖未解除，出現手動開關接觸時間太長或者操作把手接點卡塞等情況，防跳繼電器TBJ的電壓線圈自保持，那么其接點TBJV-2斷開合閘線圈回路，阻止斷路器再次合閘。只有當合閘脈沖消失，防跳繼電器TBJ的電壓線圈失電后，TBJV-2接點恢復閉合，合閘回路恢復，才能達到防跳的目的。另外，當防跳繼電器TBJ啟動后，其并聯于自動裝置跳閘的常開接點TBJA-2閉合，達到防跳繼電器TBJ的自保作用，直到斷路器常開輔助接點變位為止，有效地防止了自動裝置跳閘出口接點斷弧。此回路具有防止保護出口接點斷弧而燒毀的優點，常應用于微機保護裝置中[6]。

2.1.2 并聯式防跳回路

并聯式防跳回路如圖2所示，圖中S1為斷路器的位置輔助接點。在斷路器分合閘過程中，觸點進行轉換，即動合觸點閉合，動斷觸點斷開。S8為機構箱內遠方/就地切換把手，K10為斷路器SF6壓力閉鎖繼電器的輔助開關。S16為斷路器合閘彈簧儲能的輔助開關，當合閘彈簧未儲能時，動合觸點斷開，閉鎖合閘。S9為機構箱合閘操作開關。

當切換把手在遠方時，S8的43、44接點閉合，電源正電通過S8的43、44觸點，S16的43、24觸點以及S1的41、62觸點供給合閘線圈，電源負電通過K10觸點的14、13，防跳繼電器的82、61觸點供給合閘線圈負電，斷路器完成合閘。此時由于S8的51、52觸點斷開，機構防跳回路不起作用。

當斷路器機構箱就地合閘后因合閘開關S9觸點粘黏時，正電通過切換把手S8的21、22觸點，S9的13、14觸點，斷路器的輔助接點31、32，S8的51、52，接通K75防跳繼電器動作，并通過K75的31、32接點自保持，合閘回路中的K75常閉觸點斷開，切斷合閘回路。防止斷路器合于故障跳開后馬上合閘，出現斷路器多次“跳躍”的現象[7,8]。此種防跳回路多用于斷路器機構箱處。

2.2 原因分析

對于改造中發現的問題，首先檢查了斷路器機構行，并沒有發現故障。其次按照斷路器接線圖對機構內的二次接線進行核對和緊固，也沒有發現接線錯、斷線、松懈以及短路等現象[9]。同時在斷路器機構處進行分、合閘實驗一切正常，對防跳繼電器進行試驗也沒有發現損壞或者觸點異常現場。最后按照廠家建議，結合保護裝置控制回路，分析斷路器防跳回路和合閘回路，尋找問題。

圖3為現場使用保護合閘及斷路器防跳二次原理圖。

圖中選線框所示分別為微機保護裝置和斷路器機構。圖中S8為斷路器機構遠方/就地切換把手；S1為斷路器的位置輔助接點；K10為斷路器SF6壓力閉鎖繼電器的輔助開關；S16為斷路器合閘彈簧儲能的輔助開關，當合閘彈簧未儲能時，動合觸點斷開，閉鎖合閘；K75為防跳繼電器；Y1為合閘線圈；KM為控制電源。當合閘脈沖發出后，合閘線圈Y1啟動，斷路器合閘，S1常閉接點斷開，常開接點閉合，K75防跳繼電器動作并自保持，回路中的K75常閉接點斷開，切斷了合閘回路，防止了開關重合，但如果此時保護裝置發出重合閘命令，將導致重合閘失敗。此時，由于K75常開繼電器閉合，TWJ1和TWJ2繼電器動作，導致出現紅、綠燈同時亮的現象。如果控制電源斷電后，K75防跳繼電器失電，常閉接點閉合，那么合閘回路恢復正常，再次合閘將成功。

通過分析發現，上述情況的發生主要是因為K75防跳繼電器的自保持作用，使斷路器合閘成功合閘脈沖解除后，常開接點和常閉接點無法恢復，造成斷路器位置指示燈全亮，斷路器重合閘失敗的現象。

3 解決方案

查到原因之后，對該斷路器機構箱中的防跳回路二次部分進行了更進，如圖4所示。將斷路器機構箱處的遠方/就地切換把手的常閉接點串接在防跳回路中，如圖4虛線框所示。當S8切換到遠方時，虛框中的常閉接點斷開，合閘線圈Y1動作后，雖然S1的常開接點閉合，但機構箱防跳回路已斷開，斷路器機構處的防跳回路已不起作用，避免了K75防跳繼電器自保持情況的發生。

當遠方就地切換把手S8切換到就地時，虛框中S8接點閉合，斷路器機構箱處防跳回路起作用，保護裝置中防跳回路由于S8常開接點的斷開而不起作用。此種設計保證了任何情況下都有一套防跳回路起作用，并互相不干擾[10]。

4 效果評價

在重新設計了整體的防跳回路后對斷路器重新進行了檢測，發現無論是在斷路器機構箱處還是在保護裝置處進行分、合閘、重合閘以及防跳實驗等都正確無誤，很好地解決了機構和保護裝置回路不匹配的問題，符合使用要求。在其他的斷路器更換時，借鑒此種改進方法，極大地提高了試驗調試時間和工作效率。

5 結 論

防跳回路是斷路器保護中最重要的回路之一，對于保障電力系統的安全運行，保證設備運行人員安全和防止設備損壞等起著重要作用，因此必須確保斷路器防跳回路的正確可靠。由于設計上的差異，對于改造時保護裝置和斷路器機構箱處均有防跳回路的情況，兩者往往無法正確配合。因此在改造過程中，一定要結合保護裝置防跳回路來統一規劃設計。在原則上一般建議對斷路器機構箱和保護裝置的防跳回路二選一，具體使用機構箱處的防跳回路還是保護裝置的防跳回路，應根據現場情況作出選擇。