10 kV斷路器防跳回路分析及改造

肖 堯，李 曼

(寧夏中寧發電有限責任公司，寧夏 中衛 755100)

0 引言

斷路器防跳回路可以防止斷路器因某些原因導致的反復分合閘，即斷路器跳躍。如果防跳回路不完善，就可能使斷路器的遮斷能力下降、機構損壞，若合于故障點時，甚至可能引起開關爆炸，并對系統造成沖擊，威脅人身及設備安全。斷路器發生跳躍有兩種情況。

(1) 當斷路器合于故障點時，保護動作使斷路器跳開，若此時合閘脈沖仍未解除，斷路器將再次合閘，如此反復導致斷路器跳躍。

(2) 當斷路器機構有問題時，無法使斷路器正常合閘，若此時斷路器合閘脈沖仍未解除，將導致斷路器反復合分閘，導致斷路器跳躍。

1 斷路器防跳設計原理

寧夏某發電公司的10 kV 斷路器，除進線采用帶防跳功能的ZN63 型外，其余均采用不帶防跳功能的F—C 型，設計初衷是由微機式綜合保護裝置提供防跳功能，型號為PA100-M。

裝置采用了串聯型防跳設計原理，即當斷路器處于合閘位置時，若保護跳閘出口接點BTJ 閉合或外部有跳閘指令開入時，TBJ 線圈勵磁啟動，啟動電流應不小于100 mA，合閘回路常閉接點TBJV 斷開，常開接點TBJ，TBJV 閉合，若此時合閘脈沖仍未解除或HBJ 接點粘死，TBJ 常開接點閉合使TBJV 線圈勵磁，TBJV 常閉接點斷開，切斷合閘回路，使斷路器不會再次合閘。只有合閘脈沖解除，TBJV 線圈斷電后，控制回路才能恢復原來的狀態。

2 存在問題

通過對10 kV F—C 型斷路器進行防跳試驗，發現存在以下兩個問題。

(1) 綜合保護裝置防跳回路未起作用。就地按下合閘按鈕1HA 并保持，斷路器合閘后，按下分閘按鈕1TA，斷路器發生跳躍，反復分合閘，綜合保護裝置防跳回路根本未起作用。

(2) 斷路器防跳回路功能存在缺陷。綜合保護裝置中的防跳回路并不能解決斷路器本身合閘機構出現問題后因合閘脈沖未解除而導致斷路器跳躍的問題，即10 kV F—C 型斷路器防跳回路功能存在失靈、不完善等重大缺陷。

3 原因分析

針對10 kV F—C 型斷路器防跳回路存在的問題，結合現場實測及試驗進行分析，得出以下判斷。

(1) 防跳回路不起作用的原因。根據綜合保護裝置防跳采用串聯型原理，防跳繼電器靠跳閘回路啟動，且啟動TBJ 線圈電流不能小于100 mA。結合圖2 可知，綜保跳閘出口X3—18 經斷路器常開輔助接點，與分閘接觸器KMO 線圈串聯后，回到控制負電。整個跳閘回路看似不存在問題，但測量KMO 線圈阻值達到6.5 kΩ，若其他阻值忽略不計，使保護出口接點BTJ 閉合或短接外部跳閘指令，則流經綜合保護裝置跳閘回路的電流最大只有30 mA，而防跳啟動電流不小于100 mA，顯然，該綜合保護裝置防跳回路起不了作用。

綜合保護裝置分合閘回路最大可通入電流為8 A，10 kV F—C 型斷路器分閘線圈阻值為185 ～200 Ω，斷路器分閘電流在1 A 左右，故綜合保護裝置自身完全有能力直接接通分閘回路，且綜合保護裝置內部具有可靠的分閘保持回路，即保護出口接點BTJ 或外部跳閘指令開入后，TBJ 線圈啟動，TBJ 接點閉合，由斷路器常開輔助接點負責切斷跳閘回路，避免斷路器跳閘線圈和綜保跳閘回路長時間帶電，防止保護出口接點BTJ 拉弧。因此，只要斷路器機構及輔助接點動作可靠，便不會對綜合保護裝置內接點和回路產生任何影響。

此外，由于綜合保護裝置內部采用串聯型防跳原理，當遇到設備發生故障時，防跳回路啟動，恰巧此時合閘指令未解除，可有效防止斷路器再次合閘于故障點，避免電氣元件受電流沖擊而擴大故障范圍。

(2) 采用并聯式防跳回路解決合閘機構問題。對于斷路器合閘機構出現問題后，如發生機構脫扣、合閘機構不能保持、偷跳等，即因綜合保護裝置防跳無法啟動而導致斷路器跳躍的問題，最有效的方法是采用并聯式防跳回路。

并聯式防跳回路的工作原理是當合閘脈沖發出后，斷路器機構開始合閘，如因機構原因使斷路器未停留在合閘后位置，機構仍返回至分閘位置，此時若合閘脈沖未解除，同時保護未動，保護裝置內部的防跳繼電器線圈不能啟動，其串在合閘回路的常閉接點仍保持閉合。

在斷路器機構合閘過程中，斷路器常開輔助接點瞬時閉合，通過與斷路器合閘回路并聯的防跳繼電器JZS 常開接點閉合后，使該防跳繼電器勵磁，最終合閘指令通過該防跳繼電器常開接點閉合使其線圈自保持，其串在合閘回路的常閉接點斷開，切斷了合閘回路，使斷路器不能再次合閘，只有合閘脈沖解除，防跳繼電器JZS 線圈斷電后，控制回路才能恢復原來的狀態。

綜合以上分析，10 kV F—C 型斷路器防跳回路改造方案中，綜合保護裝置防跳的可靠性相對較高，但并聯式防跳可防止斷路器合閘機構故障而引起的跳躍，因此決定既保留綜合保護防跳回路功能，也要對合閘回路進行改造，增加并聯防跳回路。

4 改造方案

4.1 初步改造方案

(1) 取消跳閘回路接觸器KMO。直接由綜合保護跳閘出口X3—18 經斷路器常開輔助接點后，直接啟動斷路器跳閘線圈，因TQ 阻值小，可保證TBJ 電流線圈起動。

(2) 改用并聯式防跳回路。保留原合閘回路，采用并聯式防跳回路，并確認繼續保留合閘回路接觸器KMC。因10 kV F—C 型斷路器合閘線圈阻值在40 Ω 左右，合閘電流為5 ～7 A，雖然在綜合保護分合閘回路允許電流范圍內，但從綜合保護裝置內繼電器接點可靠性角度考慮，決定保留合閘接觸器KMC，以起到限制回路電流的作用。

(3) 并接防跳中間繼電器JZS。在綜合保護合閘出口回路上并接防跳中間繼電器JZS。

合閘回路改造后進行了現場實際檢驗，期間發現2 個異常現象。

① 斷路器在合閘狀態下，分閘指示燈LD 不滅，且在斷路器不論是分閘還是合閘狀態時，均保持常亮。

② 斷路器合閘后，防跳中間繼電器保持勵磁狀態不返回，分閘后，不能再次合閘。

4.2 最終改造方案

原因查明后，決定將分、合閘指示燈LD 和HD 的作用簡化如下。

(1) 取消其斷路器分、合閘回路監測的作用，只是用來指示斷路器的狀態，采用可靠性更高的綜合保護控制回路斷線監測功能。

(2) 將綜合保護裝置X3-15 接線改至斷路器合閘機構入口端子上，既可消除斷路器合閘后的寄生回路，又可保證2 套防跳回路的正常使用。

(3) 對于并接的防跳中間繼電器，考慮到其常開、常閉接點與斷路器合閘回路輔助接點相配合的問題，不能因其接點動作過慢而導致斷路器因機構故障出現多次合閘。

經過現場試驗證明，斷路器的合閘時間為40 ms 左右，而防跳繼電器接點的動作時間不到20 ms,檢驗結果表明兩者之間可以很好地配合。

5 結束語

通過對10 kV 斷路器防跳回路的成功改造，提高了F—C 型斷路器的可靠性和安全性，不僅積累了經驗，掌握了方法，而且為更多F—C 型斷路器控制回路的完善打下了堅實的基礎。