淺析斷路器防跳回路的應(yīng)用及常見(jiàn)的故障

張美蓮

（施耐德電氣（廈門）開(kāi)關(guān)設(shè)備有限公司，福建 廈門361000）

斷路器正常運(yùn)行時(shí)可以把高壓電路的空載電流和負(fù)荷電流切斷，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，斷路器要配合繼電保護(hù)裝置及時(shí)將超負(fù)荷電流切斷。電力系統(tǒng)主要由斷流設(shè)備和滅弧結(jié)構(gòu)組成。

1 斷路器“跳躍”的危害

在永久性故障電路中，當(dāng)故障反復(fù)閉合時(shí)，會(huì)使故障擴(kuò)大，進(jìn)而發(fā)生事故，尤其是保護(hù)跳閘信號(hào)的原因是斷路，更會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如斷路器爆炸或者人身安全事故等；斷路器主觸頭的行程小，6 kV電壓下的真空斷路器主觸頭大約為10 mm，真空包無(wú)法承受持續(xù)性的合閘沖擊。另外設(shè)計(jì)分合閘線圈屬于短時(shí)工作體系，在數(shù)次的“跳、躍”的分合閘下，合閘線圈容易受損。因此，這種現(xiàn)象在電力系統(tǒng)中不可能出現(xiàn)，運(yùn)行回路要制訂防跳措施。

2 防跳回路的作用和斷路器合閘

避免由于自動(dòng)裝置或者控制開(kāi)關(guān)合閘點(diǎn)未返回，閉合斷路器設(shè)備或線路產(chǎn)生斷路器持續(xù)性跳閘的情況，如工作人員未放開(kāi)手柄，自動(dòng)裝備合閘點(diǎn)連接在一起。

電流啟動(dòng)和電壓維持式電氣防跳功能是，避免由于跳閘回路斷路器的接點(diǎn)調(diào)整不合適，產(chǎn)生保護(hù)出口斷弧、燒毀的情況。此種情況無(wú)法保護(hù)微機(jī)裝置，但常常被人忽略。

斷路器在工作過(guò)程中，能夠切斷高壓回路中的負(fù)載電流和空載電流，同時(shí)也能使兩種電流閉合。系統(tǒng)在出現(xiàn)故障后，應(yīng)結(jié)合繼電保護(hù)裝備切斷斷路電流和過(guò)載電流，并且也要完善滅弧結(jié)構(gòu)。斷路器在合閘時(shí)，因保護(hù)裝備和控制手柄上的合閘接點(diǎn)無(wú)法及時(shí)返回，當(dāng)線路發(fā)生故障后，繼電保護(hù)裝置會(huì)向斷路器發(fā)放跳閘動(dòng)作指令，使斷路器處在反復(fù)跳閘和合閘過(guò)程中，此種現(xiàn)象通常也被人們稱作“斷路器跳躍”。若斷路器在故障狀態(tài)下，反復(fù)分閘、合閘，不但會(huì)使斷路器受損，同時(shí)也會(huì)使電網(wǎng)運(yùn)行受到影響，威脅電網(wǎng)安全。由此可知，組織斷路器在跳躍式二次回路中的重要功能。

3 防跳回路的工作原理和應(yīng)用

斷路器二次操作回路由兩部分組成，包括操作回路以及內(nèi)部回路，操作回路源于保護(hù)裝置制造廠，內(nèi)部回路源于斷路器制造廠。兩廠家電互相扶持和幫助，進(jìn)而滿足機(jī)構(gòu)開(kāi)閉操作需求。在操作電路中，包含著跳合閘線圈監(jiān)測(cè)電路以及防跳電路。一般情況下，斷路器本體的操作機(jī)構(gòu)和保護(hù)裝置的操作箱均設(shè)有“防跳”回路，保護(hù)裝置的操作回路也設(shè)有跳閘繼電器和合閘繼電器，兩者監(jiān)視跳合閘回路如何協(xié)調(diào)好防跳回路，若操作不當(dāng)，則會(huì)使斷路器產(chǎn)生不可靠動(dòng)作。

3.1 串聯(lián)式防跳回路

串聯(lián)防跳繼電器TBJ由電流啟動(dòng)，此線圈會(huì)和斷路器跳閘回路串聯(lián)在一起。電壓保護(hù)線圈并聯(lián)在斷路器合閘線圈上。若是合閘有設(shè)備或者線路故障出現(xiàn)，繼電保護(hù)動(dòng)作和出口接點(diǎn)會(huì)相繼閉合。若此時(shí)啟動(dòng)防跳繼電器電流線圈，并使斷路器跳閘，則TBL的常閉觸點(diǎn)打開(kāi)閉合電路。此外，要始終保持電壓線圈連接至常開(kāi)觸點(diǎn)。如果此時(shí)KK或HJ接點(diǎn)無(wú)法返回，繼續(xù)發(fā)出合閘指令。因合閘回路被斷開(kāi)，斷路器無(wú)法合閘，進(jìn)而起到防跳閘的作用。在啟動(dòng)TBL后，其與保護(hù)出口并聯(lián)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合并自我保護(hù)，直到“強(qiáng)制”斷路器的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)移位。串聯(lián)防跳回路如圖1所示。

圖1串聯(lián)防跳回路

3.2 并聯(lián)防跳回路

并聯(lián)防跳如圖2所示。并聯(lián)防跳指防跳繼電器的電壓線圈和斷路器合閘回路并聯(lián)在一起。比如，當(dāng)存在永久閉合命令時(shí)，閉合整流橋的輸出通過(guò)Y3、S2、S3、Si和KO連接。斷路器閉合后，閉合回路的輔助觸點(diǎn)S3'并聯(lián)閉合，啟動(dòng)防跳繼電器KO。KO觸點(diǎn)由2-1位置變?yōu)?-1位置，閉合電路斷開(kāi)并保持。如果此時(shí)線路或設(shè)備發(fā)生故障，繼電會(huì)保護(hù)動(dòng)作跳閘。但是因閉合電路已斷開(kāi)，從而防止了開(kāi)關(guān)跳脫。

3.3 保護(hù)裝置防跳原理

保護(hù)裝置防跳原理如圖3所示。保護(hù)裝置防跳原理是斷路器合閘控制把手5、8接點(diǎn)粘死或者將HZJ觸點(diǎn)粘死，線路出現(xiàn)手動(dòng)跳閘或者是永久故障。BTJ或者是6、7點(diǎn)閉合，跳閘回路接通，TBJ啟動(dòng)跳閘，當(dāng)控制把手的5接點(diǎn)和8接點(diǎn)在粘死情況下，TBJ點(diǎn)閉合，啟動(dòng)TBJV，維持電壓不變，TBJ需要位置自身觸點(diǎn)，使閉合回路中的常閉觸點(diǎn)TBJV串聯(lián)斷開(kāi)，切斷閉合回路。斷路器在跳開(kāi)后，縱然斷路器合閘控制手柄的觸點(diǎn)5接點(diǎn)、8接點(diǎn)粘死，一旦向合閘回路發(fā)出指令，斷路器不會(huì)再次合閘，即消除了斷路器的“跳變”。電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)防跳裝置可防止電氣設(shè)備因多次沖擊增加故障范圍。機(jī)構(gòu)防跳是保證，若機(jī)構(gòu)存在問(wèn)題，則迫使開(kāi)關(guān)僅能跳一次，防止斷路器產(chǎn)生數(shù)次合閘沖擊。

圖3保護(hù)裝置防跳功能解除圖

4 常見(jiàn)故障探討

4.1 接線錯(cuò)誤

接線錯(cuò)誤如圖4所示。自動(dòng)線路容易引發(fā)故障跳閘，啟動(dòng)TBJ電流線圈得電后，電壓線圈無(wú)法自主完成工作，導(dǎo)致防跳裝備失靈。若KK5-8觸頭有粘死或者是無(wú)法解除合閘脈沖的情況，則線路會(huì)發(fā)生永久性故障，會(huì)頻繁出現(xiàn)分閘和合閘，俗稱跳躍。

圖4接線錯(cuò)誤

4.2 電壓和TBL線圈間絕緣性下降

絕緣性性能下降故障如圖5所示，深色曲線代表電壓和電流的線圈絕緣被擊穿，經(jīng)過(guò)HD燈、電壓線圈等一系列操作，TBJV閉接點(diǎn)維持頓開(kāi)，同時(shí)確保合閘段路已斷開(kāi)，由此可知，當(dāng)事故跳閘后，無(wú)法合閘。

圖5絕緣性性能下降故障圖

4.3 接反防跳繼電器極性

由圖1可知，在接通控制開(kāi)關(guān)KK5-8后，斷路器合閘，若是出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作，斷路器跳閘。當(dāng)TBJ線圈帶電時(shí)，會(huì)觸發(fā)TBI觸電閉合。當(dāng)未解除合閘脈沖情況下，能夠維持TBJ電壓線圈不變。TBJ電壓線圈失電，然后恢復(fù)至初始狀態(tài)。若是接反TBJ的電壓線圈，在跳閘回路后，雖然未解除和閘脈沖，但也無(wú)法使TBJ電壓線圈保持不變。讓TBJ的接點(diǎn)斷開(kāi)再閉合，無(wú)法斷開(kāi)回路。比如出現(xiàn)永久性故障時(shí)，會(huì)發(fā)生多次合閘與分閘。

5 防跳功能解除法和驗(yàn)證功能法

解除斷路器機(jī)構(gòu)防跳，只需要從回路中把FTJ繼電器取出或者將串聯(lián)合閘回路的FTJ常閉點(diǎn)堵住、去除斷路器接點(diǎn)，此做法是為了確保讓合閘回路的FTJ繼電器接點(diǎn)始終閉合。解除保護(hù)裝置防跳，剪掉內(nèi)防跳回路電阻，串聯(lián)在合閘回路接點(diǎn)，其作用是將合閘回路的常閉接點(diǎn)串聯(lián)在一起，使其永遠(yuǎn)閉合。

驗(yàn)證保護(hù)防跳的方法是手合斷路器，將手放在合位，直至儲(chǔ)存完彈簧。同時(shí)要保護(hù)跳接點(diǎn)，確保斷路器經(jīng)過(guò)時(shí)，能夠保護(hù)跳閘裝置，斷路器需要跳一次。驗(yàn)證機(jī)構(gòu)防跳的方法也是手合斷路器，將手放在合位，直至彈簧儲(chǔ)蓄完能量，同時(shí)要及時(shí)接正電路，除去跳閘線圈，斷路器需要跳一次[1]。新建變電站數(shù)量在不斷增加，驗(yàn)證時(shí)斷路器防跳起著重要的作用，需要掌握驗(yàn)證方法與原理，便于把寄生回路消除，使電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。若在新建變電站中發(fā)現(xiàn)未處理好斷路器防跳回路，則會(huì)使斷路器的合位操作位置出現(xiàn)指示錯(cuò)誤，無(wú)法進(jìn)行合閘。

6 結(jié)論

綜上所述，高壓斷路器防跳回路是為了保證斷路器在合閘操作后，僅能實(shí)施一次合閘，但反復(fù)跳躍會(huì)使斷路器爆炸，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，因此在進(jìn)行斷路器操作回路過(guò)程中，需要確保防跳回路的功能正確。