斷路器操作箱防跳回路優(yōu)化措施研究

黃瀟愷

摘 要： 斷路器跳躍現(xiàn)象是斷路器最惡劣的故障之一，會(huì)嚴(yán)重影響斷路器設(shè)備、破壞電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而防跳回路就是為了防止斷路器發(fā)生跳躍現(xiàn)象而設(shè)計(jì)出的回路。本文分析了斷路器操作箱防跳回路的工作原理，提出了目前使用的操作箱防跳回路的兩個(gè)隱患問(wèn)題，在不影響斷路器正常運(yùn)行功能的情況下，結(jié)合實(shí)際對(duì)操作箱防跳回路的隱患問(wèn)題提出了解決方案。

關(guān)鍵詞： 斷路器操作箱;控制回路;防跳回路

1 引言

隨著社會(huì)各界對(duì)供電的需求日益增大，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。在電網(wǎng)運(yùn)行中，斷路器扮演著非常重要的角色。斷路器是一種控制電力線路通斷的電氣設(shè)備，在正常的情況下，斷路器可以按照控制指令接通或斷開輸電線路，而當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，斷路器在繼電保護(hù)裝置的配合下可以迅速切斷故障電流，從而防止事故擴(kuò)大。斷路器的性能直接關(guān)系到配電線路的穩(wěn)定及電氣設(shè)備的安全。在電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，斷路器能夠可靠及時(shí)地執(zhí)行分合閘命令是十分重要的。

在斷路器的運(yùn)行過(guò)程中，如果遇到合閘回路出現(xiàn)觸點(diǎn)粘連、機(jī)構(gòu)卡死等故障，或是當(dāng)斷路器機(jī)構(gòu)出現(xiàn)機(jī)構(gòu)脫扣，發(fā)生偷跳等問(wèn)題時(shí)，會(huì)導(dǎo)致斷路器無(wú)法正常合閘。如果此時(shí)斷路器的合閘脈沖仍未解除，就有可能會(huì)使斷路器發(fā)生反復(fù)分閘合閘的情況，這種情況就稱為跳躍現(xiàn)象。跳躍現(xiàn)象會(huì)使斷路器的機(jī)械結(jié)構(gòu)受到頻繁的沖擊，導(dǎo)致斷路器壽命急劇縮短，甚至直接報(bào)廢。而防跳回路就是為了避免跳躍現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的，讓斷路器在持續(xù)收到合閘脈沖的同時(shí)如果發(fā)生故障可以可靠分閘。

2 操作箱防跳回路原理

以南瑞繼保CZX-12R2型操作箱的控制回路為例。如圖1，圖中：TWJ繼電器為合閘回路監(jiān)視繼電器;HBJ繼電器為合閘保持繼電器;FTJ繼電器為防跳繼電器;HWJ繼電器為跳閘回路監(jiān)視繼電器;TBJ繼電器為跳閘保持繼電器;HJ節(jié)點(diǎn)為合閘命令節(jié)點(diǎn);TJ節(jié)點(diǎn)為跳閘命令節(jié)點(diǎn)。

斷路器操作箱啟動(dòng)跳閘時(shí)，如果合閘回路發(fā)生如節(jié)點(diǎn)粘連等故障，會(huì)導(dǎo)致合閘命令HJ節(jié)點(diǎn)誤導(dǎo)通，此時(shí)如果發(fā)生故障，保護(hù)將會(huì)跳閘，TJ節(jié)點(diǎn)閉合勵(lì)磁跳閘保持繼電器TBJ，接著經(jīng)跳閘保持接點(diǎn)TBJ啟動(dòng)防跳繼電器FTJ，防跳繼電器FTJ勵(lì)磁后斷開串接在合閘回路中的常閉接點(diǎn)FTJ，從而將合閘回路斷開。這時(shí)，即使合閘命令始終存在，也可以保證合閘回路可靠斷開，實(shí)現(xiàn)防跳功能。[[[]于勝洋，譚志聰，許曉陽(yáng)，劉秀甫，陳文娟.斷路器跳位監(jiān)視回路與防跳回路間寄生回路的危害分析及改進(jìn)意見.機(jī)電信息，2019（26）]]

3 防跳回路存在的隱患問(wèn)題

雖然操作箱防跳回路從原理圖紙上看已經(jīng)可以避免斷路器發(fā)生反復(fù)跳躍的情況。但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的情況是與我們理論設(shè)計(jì)是有很大差別的，在與其他功能回路相配合時(shí)，就會(huì)暴露出許多隱患問(wèn)題，影響斷路器的正常分合閘功能。

根據(jù)圖1、圖2分析，采用操作箱防跳回路時(shí)可能有以下問(wèn)題：

1、合閘回路中：僅能防止合閘命令接點(diǎn)誤導(dǎo)通造成的斷路器跳躍問(wèn)題，如果發(fā)生端子排擊穿，出現(xiàn)跨過(guò)合閘回路的異常正電，直接與合閘線圈短接到一起，防跳回路就會(huì)失去作用。[[[]董超，胡楠楠.斷路器防跳回路失靈案例分析及改進(jìn)措施.南方電網(wǎng)技術(shù)，2012（01）]]

2、跳閘回路中：例如，當(dāng)斷路器本體三相不一致繼電器動(dòng)作啟動(dòng)跳閘時(shí)，會(huì)直接越過(guò)操作箱跳閘回路，跳閘保持繼電器TBJ不會(huì)勵(lì)磁[[[]曾祥智.220kV斷路器三相不一致保護(hù)與防跳回路沖突問(wèn)題分析與處理.電工技術(shù)，2019（15）

進(jìn)而無(wú)法合上TBJ常開節(jié)點(diǎn)勵(lì)磁防跳繼電器FTJ，防跳回路失去作用。如果此時(shí)合閘脈沖一直發(fā)出，就無(wú)法防御斷路器的跳躍現(xiàn)象。

4 操作箱防跳回路隱患問(wèn)題解決方法

4.1 解決操作箱跳閘回路中的隱患問(wèn)題

由于三相不一致跳閘回路越過(guò)了操作箱跳閘回路，導(dǎo)致TBJ繼電器不會(huì)勵(lì)磁，也就無(wú)法啟動(dòng)防跳繼電器FTJ，防跳功能就會(huì)失去。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以在操作箱跳閘回路中，跳閘命令TJ的兩端并聯(lián)一個(gè)三相不一致跳閘常開接點(diǎn)，讓三相不一致跳閘時(shí)TBJ即會(huì)勵(lì)磁，進(jìn)而勵(lì)磁防跳繼電器FTJ，防跳功能正常啟動(dòng)。如圖3所示，

4.2解決操作箱合閘回路中的隱患問(wèn)題

要解決直接越過(guò)合閘回路的異常正電問(wèn)題，要點(diǎn)在于：當(dāng)我們需要正常合閘時(shí)，HJ節(jié)點(diǎn)閉合，防跳繼電器FTJ可以正常工作;而當(dāng)我們不希望斷路器合閘時(shí)，比如發(fā)生端子排擊穿，出現(xiàn)越過(guò)合閘回路的異常正電時(shí)，整個(gè)操作箱回路依然具有防跳功能。

為了能夠解決異常合閘問(wèn)題，同時(shí)不影響正常情況下合閘回路正常運(yùn)行。我們可以在合閘命令HJ節(jié)點(diǎn)后接一個(gè)ZJ繼電器到負(fù)電端，再將ZJ常開接點(diǎn)串至合閘回路后。

此時(shí)，即便有異常正電直接跨過(guò)合閘回路，由于沒有合閘命令，ZJ繼電器不會(huì)勵(lì)磁，常開節(jié)點(diǎn)不會(huì)閉合，合閘回路被斷開無(wú)法合閘，防跳功能正常。同時(shí)當(dāng)我們想正常合閘時(shí)，合閘命令HJ節(jié)點(diǎn)閉合，ZJ繼電器勵(lì)磁，ZI常開接點(diǎn)勵(lì)磁，合閘回路導(dǎo)通，可以正常合閘。

此時(shí)，在加入了ZJ繼電器的合閘回路中，會(huì)有以下兩個(gè)不足之處：

1、ZJ繼電器回路沒有防跳功能。

2、合閘回路監(jiān)視繼電器TWJ無(wú)法正常工作。

對(duì)此提出以下改善方法：

（1）為ZJ繼電器回路增加防跳功能：

如果出現(xiàn)合閘節(jié)點(diǎn)粘連等情況導(dǎo)致合閘脈沖一直發(fā)出的同時(shí)，出現(xiàn)了跨過(guò)合閘回路的異常正電，此時(shí)發(fā)生故障保護(hù)跳閘時(shí)，ZJ繼電器會(huì)一直勵(lì)磁，導(dǎo)致ZJ常開接點(diǎn)閉合，異常正電接至合閘線圈導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)跳躍，防跳功能異常。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以在ZJ繼電器回路中也串入防跳繼電器FTJ的常閉接點(diǎn)，如圖5所示：

這時(shí)，我們?cè)诮鉀Q了異常正電的問(wèn)題時(shí)，也完善了ZJ繼電器回路的防跳問(wèn)題。

（2）合閘回路監(jiān)視繼電器TWJ功能完善：

此時(shí)的合閘回路中，由于沒有合閘命令時(shí)，HJ節(jié)點(diǎn)不會(huì)閉合，ZJ常開接點(diǎn)不會(huì)導(dǎo)通，這樣就會(huì)斷開合閘監(jiān)視回路，TWJ無(wú)法發(fā)揮作用。為了使合閘回路監(jiān)視繼電器TWJ可以正常工作，我們可以將TWJ接至ZJ常開接點(diǎn)的后方，如圖6：

此時(shí)，無(wú)論是三相不一致跳閘還是異常情況引起的跨過(guò)合閘回路的正電，都無(wú)法對(duì)防跳功能造成影響。同時(shí)操作箱內(nèi)的其他回路也不會(huì)受到影響，可以正常工作。

5 結(jié)論

對(duì)目前使用的斷路器操作箱防跳回路存在的一些隱患問(wèn)題提出了解決方法。

當(dāng)采用操作箱防跳時(shí)，我們需要在跳閘命令TJ兩端并聯(lián)三相不一致跳閘常開接點(diǎn);同時(shí)在合閘命令HJ常開節(jié)點(diǎn)后串聯(lián)一個(gè)ZJ繼電器和防跳繼電器FTJ常閉節(jié)點(diǎn)，再將ZJ常開節(jié)點(diǎn)串至操作箱合閘回路后方，將合閘回路監(jiān)視繼電器TWJ接至ZJ常開節(jié)點(diǎn)后方，如圖7所示：

此方案解決了斷路器操作箱回路存在的隱患問(wèn)題，在不影響斷路器操作箱回路正常工作的情況下，穩(wěn)定可靠地避免了對(duì)斷路器分合閘影響巨大的跳躍問(wèn)題，提高了供電可靠性。