某變電站斷路器改造過程中異常現(xiàn)象的探討

嚴宇航

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司 寧東供電公司，寧夏 靈武 750411）

0 引 言

斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，在進行合閘操作時，由于操作把手未及時松開和粘連等原因，導(dǎo)致合閘接點在合閘完成后仍導(dǎo)通。此時發(fā)生故障，斷路器跳閘后將再次重合，多次出現(xiàn)跳、合的現(xiàn)象，稱為斷路器的“跳躍”[1,2]。如果不采取措施防止斷路器“跳躍”的發(fā)生，就可能使斷路器通斷能力下降，甚至損壞斷路器，威脅電力設(shè)備和人生安全，對電力系統(tǒng)造成嚴重損壞。因此對斷路器必須采用“防跳”回路來杜絕“跳躍”現(xiàn)象的發(fā)生。

目前，市場上存在的斷路器機構(gòu)箱和保護裝置型號、種類繁多。不同設(shè)計單位和地區(qū)對防跳回路的應(yīng)用也有很大差別，這樣導(dǎo)致在變電站機構(gòu)箱更換過程中，可能因為斷路器防跳回路不匹配出現(xiàn)開關(guān)位置分合指示燈同時亮和斷路器跳閘后重合閘失敗等諸多問題。本文結(jié)合對35 kV線路機構(gòu)箱改造過程中發(fā)現(xiàn)的問題，通過研究分析斷路器防跳回路，找到癥結(jié)并提出解決問題的辦法。

1 斷路器機構(gòu)更換時出現(xiàn)的問題

變電站改造是提高電力系統(tǒng)運行安全必不可少的部分。在2019年10月份對某110 kV變電站35 kV部分斷路器改造時，采取對戶外老式機構(gòu)箱進行整體更換。安裝配線完成調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，在斷路器機構(gòu)處進行分、合閘實驗完全正確，但當(dāng)在保護裝置處對斷路器進行防跳實驗時，斷路器合閘后，分、合閘指示燈均亮，并且斷路器只能合、分一次，只有當(dāng)操作電源斷電重新送電后，才能再次合閘，否則無法再操作。此種情況無法使斷路器完成重合閘，不能在現(xiàn)場投運，必須消除此種缺陷。

2 斷路器防跳的原理及原因分析

2.1 斷路器防跳回路的原理

常見的典型電氣防跳回路有串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種[3-5]。雖然接線方式不同，但其原理都是在合閘回路中串接防跳繼電器的常閉接點，當(dāng)防跳回路啟動時斷開常閉接點來阻止斷路器的再次重合。

2.1.1 串聯(lián)式防跳回路

串聯(lián)式防跳回路如圖1所示，圖中HC為合閘線圈，TQ為跳閘線圈。防跳繼電器TBJA由電流啟動，該線圈串聯(lián)在斷路器的跳閘回路中，防跳繼電器TBJV與斷路器的合閘線圈并聯(lián)。

當(dāng)手動、遙控或者重合閘動作后，HHJ繼電器動作，合閘回路導(dǎo)通。如果保護動作或者其他原因使斷路器跳閘，那么防跳繼電器的TBJ的電流線圈帶電，其接點TBJA-1和TBJA-2導(dǎo)通。如果此時合閘脈沖未解除，出現(xiàn)手動開關(guān)接觸時間太長或者操作把手接點卡塞等情況，防跳繼電器TBJ的電壓線圈自保持，那么其接點TBJV-2斷開合閘線圈回路，阻止斷路器再次合閘。只有當(dāng)合閘脈沖消失，防跳繼電器TBJ的電壓線圈失電后，TBJV-2接點恢復(fù)閉合，合閘回路恢復(fù)，才能達到防跳的目的。另外，當(dāng)防跳繼電器TBJ啟動后，其并聯(lián)于自動裝置跳閘的常開接點TBJA-2閉合，達到防跳繼電器TBJ的自保作用，直到斷路器常開輔助接點變位為止，有效地防止了自動裝置跳閘出口接點斷弧。此回路具有防止保護出口接點斷弧而燒毀的優(yōu)點，常應(yīng)用于微機保護裝置中[6]。

2.1.2 并聯(lián)式防跳回路

并聯(lián)式防跳回路如圖2所示，圖中S1為斷路器的位置輔助接點。在斷路器分合閘過程中，觸點進行轉(zhuǎn)換，即動合觸點閉合，動斷觸點斷開。S8為機構(gòu)箱內(nèi)遠方/就地切換把手，K10為斷路器SF6壓力閉鎖繼電器的輔助開關(guān)。S16為斷路器合閘彈簧儲能的輔助開關(guān)，當(dāng)合閘彈簧未儲能時，動合觸點斷開，閉鎖合閘。S9為機構(gòu)箱合閘操作開關(guān)。

當(dāng)切換把手在遠方時，S8的43、44接點閉合，電源正電通過S8的43、44觸點，S16的43、24觸點以及S1的41、62觸點供給合閘線圈，電源負電通過K10觸點的14、13，防跳繼電器的82、61觸點供給合閘線圈負電，斷路器完成合閘。此時由于S8的51、52觸點斷開，機構(gòu)防跳回路不起作用。

當(dāng)斷路器機構(gòu)箱就地合閘后因合閘開關(guān)S9觸點粘黏時，正電通過切換把手S8的21、22觸點，S9的13、14觸點，斷路器的輔助接點31、32，S8的51、52，接通K75防跳繼電器動作，并通過K75的31、32接點自保持，合閘回路中的K75常閉觸點斷開，切斷合閘回路。防止斷路器合于故障跳開后馬上合閘，出現(xiàn)斷路器多次“跳躍”的現(xiàn)象[7,8]。此種防跳回路多用于斷路器機構(gòu)箱處。

2.2 原因分析

對于改造中發(fā)現(xiàn)的問題，首先檢查了斷路器機構(gòu)行，并沒有發(fā)現(xiàn)故障。其次按照斷路器接線圖對機構(gòu)內(nèi)的二次接線進行核對和緊固，也沒有發(fā)現(xiàn)接線錯、斷線、松懈以及短路等現(xiàn)象[9]。同時在斷路器機構(gòu)處進行分、合閘實驗一切正常，對防跳繼電器進行試驗也沒有發(fā)現(xiàn)損壞或者觸點異?，F(xiàn)場。最后按照廠家建議，結(jié)合保護裝置控制回路，分析斷路器防跳回路和合閘回路，尋找問題。

圖3為現(xiàn)場使用保護合閘及斷路器防跳二次原理圖。

圖中選線框所示分別為微機保護裝置和斷路器機構(gòu)。圖中S8為斷路器機構(gòu)遠方/就地切換把手；S1為斷路器的位置輔助接點；K10為斷路器SF6壓力閉鎖繼電器的輔助開關(guān)；S16為斷路器合閘彈簧儲能的輔助開關(guān)，當(dāng)合閘彈簧未儲能時，動合觸點斷開，閉鎖合閘；K75為防跳繼電器；Y1為合閘線圈；KM為控制電源。當(dāng)合閘脈沖發(fā)出后，合閘線圈Y1啟動，斷路器合閘，S1常閉接點斷開，常開接點閉合，K75防跳繼電器動作并自保持，回路中的K75常閉接點斷開，切斷了合閘回路，防止了開關(guān)重合，但如果此時保護裝置發(fā)出重合閘命令，將導(dǎo)致重合閘失敗。此時，由于K75常開繼電器閉合，TWJ1和TWJ2繼電器動作，導(dǎo)致出現(xiàn)紅、綠燈同時亮的現(xiàn)象。如果控制電源斷電后，K75防跳繼電器失電，常閉接點閉合，那么合閘回路恢復(fù)正常，再次合閘將成功。

通過分析發(fā)現(xiàn)，上述情況的發(fā)生主要是因為K75防跳繼電器的自保持作用，使斷路器合閘成功合閘脈沖解除后，常開接點和常閉接點無法恢復(fù)，造成斷路器位置指示燈全亮，斷路器重合閘失敗的現(xiàn)象。

3 解決方案

查到原因之后，對該斷路器機構(gòu)箱中的防跳回路二次部分進行了更進，如圖4所示。將斷路器機構(gòu)箱處的遠方/就地切換把手的常閉接點串接在防跳回路中，如圖4虛線框所示。當(dāng)S8切換到遠方時，虛框中的常閉接點斷開，合閘線圈Y1動作后，雖然S1的常開接點閉合，但機構(gòu)箱防跳回路已斷開，斷路器機構(gòu)處的防跳回路已不起作用，避免了K75防跳繼電器自保持情況的發(fā)生。

當(dāng)遠方就地切換把手S8切換到就地時，虛框中S8接點閉合，斷路器機構(gòu)箱處防跳回路起作用，保護裝置中防跳回路由于S8常開接點的斷開而不起作用。此種設(shè)計保證了任何情況下都有一套防跳回路起作用，并互相不干擾[10]。

4 效果評價

在重新設(shè)計了整體的防跳回路后對斷路器重新進行了檢測，發(fā)現(xiàn)無論是在斷路器機構(gòu)箱處還是在保護裝置處進行分、合閘、重合閘以及防跳實驗等都正確無誤，很好地解決了機構(gòu)和保護裝置回路不匹配的問題，符合使用要求。在其他的斷路器更換時，借鑒此種改進方法，極大地提高了試驗調(diào)試時間和工作效率。

5 結(jié) 論

防跳回路是斷路器保護中最重要的回路之一，對于保障電力系統(tǒng)的安全運行，保證設(shè)備運行人員安全和防止設(shè)備損壞等起著重要作用，因此必須確保斷路器防跳回路的正確可靠。由于設(shè)計上的差異，對于改造時保護裝置和斷路器機構(gòu)箱處均有防跳回路的情況，兩者往往無法正確配合。因此在改造過程中，一定要結(jié)合保護裝置防跳回路來統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計。在原則上一般建議對斷路器機構(gòu)箱和保護裝置的防跳回路二選一，具體使用機構(gòu)箱處的防跳回路還是保護裝置的防跳回路，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況作出選擇。