斷路器防跳回路的分析與優(yōu)化改進

吳海濤，任 佳

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

通常造成斷路器跳躍有以下2種情況：

(1) 高壓電氣設(shè)備發(fā)生接地或短路故障，保護動作跳開斷路器，若此時操作箱內(nèi)合閘脈沖未解除，會導(dǎo)致斷路器反復(fù)跳合閘；

(2) 斷路器機構(gòu)箱內(nèi)有問題，如合閘按鈕粘死，此時手動分閘，也會導(dǎo)致斷路器跳躍。

針對這2種跳躍情況，現(xiàn)主要采取保護操作箱防跳及斷路器機構(gòu)箱防跳方式加以應(yīng)對，防止斷路器跳躍。

1 保護裝置操作箱防跳回路分析

保護裝置操作箱防跳回路的接線情況，如圖1所示。

當線路開關(guān)處于合位時，若此時線路發(fā)生故障，保護動作，跳閘脈沖從保護跳閘TJ接點引入后，跳閘保持繼電器TBJ勵磁，防跳繼電器TBJV回路中的TBJ常開接點閉合；若此時發(fā)生手合接點粘死或HBJ卡死等情況，同時長期存在合閘脈沖，防跳回路導(dǎo)通，防跳繼電器TBJV勵磁并自保持。此時，合閘回路雖然有合閘正電，但由于串聯(lián)防跳繼電器TBJV的常閉接點斷開，回路不導(dǎo)通，防止斷路器一直合閘分閘而發(fā)生跳躍。只有當合閘脈沖解除，TBJV電壓線圈斷電后，其常閉接點閉合，合閘回路才恢復(fù)正常狀態(tài)。

由此可見，保護防跳中TBJV只有在保護動作后才啟動。

2 斷路器機構(gòu)箱防跳回路分析

斷路器機構(gòu)箱防跳回路如圖2所示。開關(guān)機構(gòu)防跳功能是由機構(gòu)內(nèi)的防跳繼電器52Y實現(xiàn)的。其作用是：當合閘脈沖發(fā)出后，如果在操作箱中發(fā)生手合按鈕粘死或HBJ卡死等情況，合閘正電長期存在，開關(guān)閉合后開關(guān)輔助接點的常開接點CB也閉合，使得防跳繼電器52Y勵磁并自保持。此時，合閘回路中52Y常閉接點斷開。只要合閘正電一直維持，合閘回路就會一直斷開，直到合閘正電消失后，52Y繼電器自保持回路解除，合閘回路才會恢復(fù)正常?？梢姡跈C構(gòu)防跳中，只要開關(guān)在合位且存在合閘脈沖，防跳回路就會導(dǎo)通，防跳繼電器就會勵磁。

此方法因在機構(gòu)箱內(nèi)實現(xiàn)防跳功能，所以無論是保護操作箱內(nèi)的故障或斷路器機構(gòu)箱內(nèi)本身的故障均可以得到保護，保護范圍大、可靠性強。目前，南方電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)均已解除操作箱防跳回路，而只使用機構(gòu)防跳。

3 2種防跳方法的比較

由2種防跳方法可以看出，操作箱內(nèi)防跳回路主要是防止當系統(tǒng)或斷路器等一次設(shè)備發(fā)生短路故障時，避免斷路器多次經(jīng)受故障電流沖擊而造成故障擴大，保護對象主要是斷路器本身，而無法保護因機構(gòu)箱內(nèi)部故障導(dǎo)致的斷路器跳躍。

機構(gòu)箱防跳回路主要是當合閘指令保持時，避免斷路器一次觸頭承受連續(xù)多次的合閘沖擊。

圖1 保護裝置操作箱控制回路

圖2 斷路器機構(gòu)防跳原理

保護裝置防跳繼電器是在主控室的操作箱中，而斷路器機構(gòu)防跳繼電器是在斷路器機構(gòu)中，2者主要有以下不同。

(1) 當變電站運行人員需要在斷路器機構(gòu)進行就地操作時，斷路器機構(gòu)防跳依然能有效防止開關(guān)跳躍，保護防跳則失去防跳效果。

(2) 如果出現(xiàn)機構(gòu)三相不一致保護動作情況，由于機構(gòu)三相不一致保護跳閘在機構(gòu)中完成，回路不經(jīng)操作箱，所以此時保護防跳功能失效。

根據(jù)《廣東省電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施》(2007版)中的規(guī)定，機構(gòu)防跳與保護防跳中應(yīng)有且只應(yīng)有一套防跳回路有效，另一套應(yīng)退出運行。由于考慮到盡量簡化操作箱控制回路，對于同時擁有2套防跳回路的斷路器，目前廣泛采用機構(gòu)防跳，退出保護防跳。

4 常見的防跳事件及優(yōu)化方法

4.1 2種防跳回路共用的沖突及優(yōu)化方法

4.1.1 事件經(jīng)過

2013年，某220 kV變電站因未及時解除遠方保護防跳，發(fā)生了2種防跳回路共用時因參數(shù)配合不當，造成因防跳回路構(gòu)成寄生回路導(dǎo)致跳合閘監(jiān)視回路紅、綠燈同亮的現(xiàn)象。事件原因是：當時操作箱內(nèi)防跳回路未及時解除，在操作110 kV GIS開關(guān)時，2套防跳回路共用。在遠方操作斷路器合、分閘1次后，監(jiān)控紅、綠燈全亮，并且斷路器無法操作。在拉開操作電源并重新送上后或斷路器改為就地操作后，上述情況消失。但再次操作斷路器后，上述情況再次出現(xiàn)。

4.1.2 優(yōu)化方法

經(jīng)現(xiàn)場分析，發(fā)現(xiàn)因斷路器機構(gòu)箱內(nèi)防跳回路的自保持，造成了操作箱內(nèi)TWJ和HWJ同時帶電的寄生回路。優(yōu)化方法如下。

(1) 在操作箱跳位監(jiān)視回路中串入斷路器的常閉輔助接點。因操作箱TWJ繼電器直接串于機構(gòu)合閘回路中，經(jīng)機構(gòu)箱防跳回路的斷路器常閉接點及防跳繼電器構(gòu)成了寄生回路。因此，在TWJ后串入斷路器機構(gòu)的常閉輔助接點，這樣在斷路器合閘后常閉輔助接點打開，可以完全斷開此寄生回路。

(2) 在操作箱跳位監(jiān)視回路中串入機構(gòu)箱防跳繼電器的常閉接點。在操作箱跳位監(jiān)視回路中串入防跳繼電器的常閉接點后，也可通過防跳繼電器常閉接點打開來斷開此寄生回路。

在保護裝置防跳和機構(gòu)箱防跳回路共用的情況下，可能產(chǎn)生寄生回路，造成各種缺陷。如何改善處理2者間的配合，使其共同作用，可靠發(fā)揮各自的保護功效，對于變電站正常穩(wěn)定的運行很重要。

4.2 繼電器長期勵磁及優(yōu)化方法

4.2.1 事件經(jīng)過

2014年，在某220 kV變電站，當斷路器合閘后，發(fā)生因合閘按鈕彈簧銹死老化，使合閘保持繼電器HBJ卡死，合閘信號無法返回，合閘正電長期存在。此時線路發(fā)生故障，保護動作，斷路器反復(fù)合閘分閘，發(fā)生跳躍。

由于機構(gòu)防跳在合閘回路，而合位監(jiān)視在跳閘回路，并不對機構(gòu)防跳起監(jiān)視作用，所以當斷路器合閘后，跳位燈滅，合位燈亮起，變電站運行操作人員無法馬上發(fā)現(xiàn)手合發(fā)生粘死或者HBJ卡死情況，導(dǎo)致防跳繼電器52Y與合閘保持繼電器HBJ會長期勵磁。直到這條線路發(fā)生故障或者進行倒閘操作要斷開此斷路器時，合位燈與跳位燈同時不亮，報控制回路斷線時，操作人員才發(fā)現(xiàn)手合正電長期存在。

這種情況下可能存在以下2種弊端。

(1) 防跳繼電器52Y與合閘保持繼電器HBJ在無人發(fā)現(xiàn)的情況下長期勵磁。加粗加黑標記的回路長期導(dǎo)通(見圖2)。時間一長，運行狀況會變壞，造成繼電器壽命減少，甚至會使燒壞，造成開關(guān)防跳失效或開關(guān)無法合閘。

(2) 如果不能及早發(fā)現(xiàn)手合按鈕粘死，會造成當線路發(fā)生非永久性故障時線路無法進行重合閘，產(chǎn)生不必要的用電負荷損失。當斷路器保護動作時，開關(guān)跳開。由于此時手合按鈕粘死故障沒有得到處理，合閘正電始終存在，防跳繼電器自保持，合閘回路一直斷開，無法按照整定值進行重合閘，將使原本能夠恢復(fù)用電的用戶蒙受不必要的停電損失。

4.2.2 優(yōu)化方法

在主控室保護屏處增設(shè)1盞機構(gòu)防跳告警燈，機構(gòu)防跳告警燈原理如圖3所示。保護屏從機構(gòu)箱采集防跳繼電器52Y的常開接點作為開入量，串聯(lián)防跳燈形成回路。當防跳繼電器52Y不勵磁時，防跳燈不亮；當52Y勵磁時，防跳燈亮。

圖3 機構(gòu)防跳告警燈原理

有了這個設(shè)計后，一旦合閘后發(fā)生手合按鈕粘死或者HBJ卡死情況時，運行人員就可以通過機構(gòu)防跳燈告警判斷并處理故障，不會造成52Y與HBJ長期勵磁；且及時處理后使線路發(fā)生非永久性故障時能夠重合閘，避免了用電負荷損失。

5 結(jié)束語

因斷路器手動合閘粘滯或者其他原因會造成開關(guān)反復(fù)分合閘，產(chǎn)生斷路器跳躍事件。如果不采取措施防止開關(guān)跳躍，就可能導(dǎo)致開關(guān)的開斷能力下降，嚴重時會引起開關(guān)爆炸，威脅人身安全。因此，斷路器控制回路中需要存在防止開關(guān)跳躍的機制。在電力系統(tǒng)中，開關(guān)控制回路的防跳回路是工程驗收、定檢中極其重要的回路，如何處理好該回路，具有重要的理論和實踐意義。

參考文獻：

1 王德武.一起母聯(lián)斷路器誤跳閘的原因分析和對策[J].電力安全技術(shù)，2013，15(7):34-36.

2 胡 浩，侯慧軍.斷路器合閘線圈燒毀的原因分析與對策[J].電力安全技術(shù)，2014，16(4):26-28.

3 廣東省電力調(diào)度中心.廣東省電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施(2007)[M].北京：中國電力出版社，2008.