斷路器防跳躍功能分析與研究

摘要：斷路器發(fā)生跳躍是斷路器故障中較常見的故障，跳躍故障會造成斷路器損傷，嚴重時甚至引起斷路器爆炸事故，因此，防止斷路器防跳躍功能對保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行有重要意義。通過對現(xiàn)場一起斷路器防跳故障分析與處理方法，詳細研究了斷路器常見的防跳躍功能故障產(chǎn)生的原因及排除方法。

關(guān)鍵詞：斷路器；防跳躍；故障分析

中圖分類號：TM56 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）26-0125-02

斷路器防跳躍功能在我國高壓斷路器控制回路及微機保護操作箱中應(yīng)用廣泛，它可以防止斷路器出現(xiàn)反復(fù)跳-合現(xiàn)象，即當斷路器合閘于永久性故障時，保護裝置動作并跳閘以切除故障，由于此時防跳躍功能閉鎖了合閘回路，保證了即便斷路器仍收到合閘信號，也不會再次進行合閘，實現(xiàn)了防止斷路器的反復(fù)分合的現(xiàn)象，減少了斷路器因頻繁跳合閘而受高電壓沖擊的次數(shù)，增強了斷路器的可靠性和使用壽命，保證了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

一、防跳回路簡析

1.防跳概述

當斷路器手動或自動合閘于永久性故障線路時，繼電保護裝置將動作于跳閘。此時，如果因為某種原因，導(dǎo)致斷路器仍能收到合閘命令，如：重合閘裝置的接點未復(fù)歸，或重合閘的脈沖時間大于保護動作時間，斷路器將再次合閘。由于此時線路的故障為永久性故障，繼電保護裝置將再次動作于跳閘，如此循環(huán)往復(fù)，繼而出現(xiàn)多次“跳—合”現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱之為“跳躍”。發(fā)生“跳躍”現(xiàn)象對斷路器是非常危險的，跳合閘瞬間產(chǎn)生的高電壓容易造成機構(gòu)損傷，甚至引起爆炸事故。

2.防跳種類及選用

（1）防跳的種類。防跳種類一般分為操作箱防跳和機械防跳兩種。

1）操作箱內(nèi)防跳。裝置的防跳回路由防跳電流繼電器TBIJa和防跳電壓繼電器TBUJa組成，如圖1所示。當斷路器接到跳閘命令后，啟動防跳繼電器的電流繼電器TBIJa，其自身的常開觸點12TBIJa自保持，以保證斷路器可靠跳閘和防止跳閘回路斷路器輔助觸點不當導(dǎo)致的保護出口接點斷弧燒毀。1TBUJa電壓繼電器經(jīng)電流繼電器12TBIJa常開接點并聯(lián)于合閘回路，兩幅并聯(lián)的TBUJa電壓繼電器常閉觸點1TBUJa、2TBUJa串接在合閘回路中。如跳閘時合閘接點未返回，則TBIJa的電流線圈勵磁并通過11TBIJa保持到斷路器輔助位置接點打開；同時，TBJa的另一接點12TBIJa閉合，電壓繼電器1TBUJa動作，常閉觸點打開，跳閘回路經(jīng)1TBUJa、2TBUJa斷開，使斷路器跳閘后不再合閘。[1]

2）斷路器機構(gòu)箱內(nèi)防跳。斷路器機構(gòu)箱內(nèi)防跳也稱機械防跳。機械防跳一般由四連桿構(gòu)成機械上的閉鎖來達到防跳的目的。當接到合閘指令后，開關(guān)開始合閘；如果由于機構(gòu)上的原因，斷路器未停留在合閘后位置，則機構(gòu)仍舊返回到分閘狀態(tài)，在開關(guān)合閘瞬間，開關(guān)輔助接點閉合，此時防跳繼電器動作，其常開接點使防跳繼電器自保持；如果此時合閘脈沖一直存在，防跳繼電器的常閉接點斷開，切斷合閘回路，使斷路器不會再次合閘。合閘脈沖解除，防跳繼電器線圈斷電，恢復(fù)原來狀態(tài)。[2]

（2）防跳的區(qū)別及選用。[3]由上所述操作箱內(nèi)防跳與機構(gòu)箱內(nèi)防跳原理是截然不同的。前者是當系統(tǒng)發(fā)生永久性故障時，防止斷路器等電氣元件多次受到短路電流沖擊而損壞，甚至使故障擴大的有效措施；后者則是保證斷路器機構(gòu)本身發(fā)生故障時，但合閘脈沖仍未消失的情況下，斷路器只能合閘一次，防止斷路器主觸頭受到連續(xù)多次的合閘沖擊，它是確保斷路器本身安全運行的一種有效措施。

實際工作中，相關(guān)反事故措施規(guī)定“一套控制回路一般只能選用一套防跳方式”，因此在選用何種防跳方式時，應(yīng)綜合分析兩套防跳方式的優(yōu)缺點，并考慮現(xiàn)場實際情況合理選用。一般情況下，采用機構(gòu)箱內(nèi)防跳方式優(yōu)勢較明顯，原因如下：若不采用機構(gòu)箱內(nèi)防跳時，斷路器在收到合閘脈沖后合閘，如果此時操作機構(gòu)存在故障，使得斷路器并未處在合后位置，則操作機構(gòu)仍將返回到分閘狀態(tài)，以此同時若由于控制開關(guān)接點發(fā)生卡死等現(xiàn)象時，將導(dǎo)致合閘脈沖一直存在，此時由于機構(gòu)箱內(nèi)沒有防跳功能，且由于保護未動作，操作箱內(nèi)的防跳功能未啟動，防跳繼電器不會動，因此防跳不會起作用，斷路器將再次合閘。若此時安裝了機構(gòu)箱內(nèi)防跳，則機構(gòu)防跳繼電器在開關(guān)合閘過程開始后就勵磁啟動并自保持，有效斷開合閘回路，即使未安裝操作箱內(nèi)防跳，斷路器不會第二次合閘，直到合閘脈沖消失。

因此，實際使用時選用機構(gòu)防跳優(yōu)勢較為明顯，而選用操作箱防跳時則需考慮防跳回路可能帶來的問題。

二、常見操作箱防跳回路故障及處理方式

1.常見的操作箱防跳回路故障[4]

常見的操作箱防跳回路故障有如下幾種：

（1）防跳回路存在故障，操作箱防跳繼電器未動作。

（2）操作箱直流電源的問題，直流電壓不符合工作要求或完全消失，導(dǎo)致操作箱無法正常工作。

（3）防跳繼電器的問題，防跳繼電器因長期使用老化或損壞等問題。

（4）違反反措要求，一套控制回路同時安裝操作箱防跳回路和斷路器防跳回路，使其相互影響。

（5）斷路器的輔助觸點與防跳繼電器配合的問題。

2.處理方式

（1）接線及電源檢查。對斷路器內(nèi)部接線進行檢查，判斷是否有錯接、接口松脫的現(xiàn)象；檢驗斷路器防跳繼電器是否能可靠啟動。檢查直流控制電源為220V，且無交流分量。

（2）校驗操作箱防跳繼電器。校驗操作箱防跳繼電器動作電壓和返回電壓是否合格。

（3）防跳繼電器保持情況檢查。根據(jù)施工或設(shè)計圖紙，檢查操作箱防跳回路是否已取消或失效。

（4）防跳繼電器接點動作時間檢查。檢查防跳繼電器動作時間常開接點及常閉節(jié)點的動作時間是否正常，有無無抖動現(xiàn)象等。

（5）斷路器輔助接點于主觸頭同步檢查。檢測斷路器合閘輔助接點常開動作時間及分閘常閉動作時間是否正常，并對斷路器輔助接點與斷路器主觸頭同步性進行檢測。

下文將介紹一起現(xiàn)場操作箱防跳故障案例。

三、操作箱防跳躍回路故障案例分析

2012年2月8日至12日廈門220kV某變電站1#主變保護首檢期間，在進行#1主變220kV側(cè)25A開關(guān)防跳躍功能試驗時，發(fā)現(xiàn)25A開關(guān)防跳躍回路存在缺陷，功能失效，即在模擬開關(guān)合閘命令持續(xù)的情況下，開關(guān)跳閘后又自行合閘。對此故障進行分析如下：

1.設(shè)計情況分析

根據(jù)竣工圖設(shè)計情況，防跳躍二次回路在保護操作箱及開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)各存在一套，但機構(gòu)箱內(nèi)防跳躍回路僅在開關(guān)就地檢修時生效，在實際運行時，開關(guān)機構(gòu)箱操作把手至遠方位置，開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)防跳躍回路斷開后退出。故設(shè)計將防跳躍功能取自保護操作箱，在保護原理圖和相關(guān)端子接線圖均按此模式設(shè)計。

2.開關(guān)防跳躍功能原理簡介與現(xiàn)場接線檢查

如圖1所示，圖中合閘回路正常工作時，合閘回路導(dǎo)通，即：ZHJ動作閉合，SHJa繼電器得電閉合經(jīng)防跳繼電器動作再經(jīng)4CD12端子出口完成重合閘功能；此時若線路仍然存在故障，則保護立即動作（如圖2所示），即：繼電器11TBIJa及12TBIJa動作觸點閉合，跳閘回路導(dǎo)通，開關(guān)跳閘，同時圖1中防跳電壓繼電器1TBUJa動作，常閉觸點打開，此時合閘回路斷開，之后若保護在發(fā)合閘命令，均無法完成合閘，除非合閘回路出現(xiàn)故障（如：防跳繼電器被短接等）或者通過手動方式使防跳繼電器重新閉合，合閘回路方能恢復(fù)合閘功能，此為防跳繼電的工作原理。[5]

針對以上合閘回路工作原理，現(xiàn)場工作人員再對保護二次端子排接線、開關(guān)柜二次接線檢查后，接線正常，進而再對保護操作箱開箱檢查后發(fā)現(xiàn)，背板接線中n4-n198（A相）、n6-n199（B相）、n10-n200（C相）新增三根短接線，表明保護操作箱內(nèi)的防跳躍二次回路在現(xiàn)場施工時被短接，即保護操作箱內(nèi)防跳躍二次回路被短接退出，又由于開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)防跳躍功能在實際運行時斷開，因此兩套防跳躍回路均無效，故發(fā)生上述事故情況。

四、結(jié)論

斷路器防跳功能對保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行有重要作用，防跳功能一旦失效將對電網(wǎng)安全帶來威脅。本文介紹兩種防跳的基本原理及區(qū)別，著重介紹了機構(gòu)防跳的優(yōu)勢及原因，并針對常見的操作箱防跳回路故障及排除故障的方法進行了總結(jié)，最后，通過一個現(xiàn)場實例進一步論證了文中所述排除防跳回路故障的方法的實效性，對指導(dǎo)實際工作具有一定指導(dǎo)意義。

參考文獻：

[1]周田華，等.斷路器防跳回路故障分析與試驗方法[J].農(nóng)村電氣化，2012，（2）：18-19.

[2]邱濤，等.斷路器兩套防跳回路配合問題探討[J].山東電力技術(shù)，

2012，（3）：37-39.

[3]王盛民，周侃行.淺談對“防跳”的認識[J].工業(yè)技術(shù)，2012，（26）.

[4]陳川，等.斷路器防跳回路缺陷分析及處理[J].電工技術(shù)，

2012，（8）.

[5]史雷敏，等.保護裝置與斷路器防跳回路的配合[J].農(nóng)村電氣化，

2012，（10）：23-24.

（責(zé)任編輯：王祝萍）