10 kV斷路器防跳回路分析及改造

肖 堯，李 曼

(寧夏中寧發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏 中衛(wèi) 755100)

0 引言

斷路器防跳回路可以防止斷路器因某些原因?qū)е碌姆磸?fù)分合閘，即斷路器跳躍。如果防跳回路不完善，就可能使斷路器的遮斷能力下降、機(jī)構(gòu)損壞，若合于故障點(diǎn)時，甚至可能引起開關(guān)爆炸，并對系統(tǒng)造成沖擊，威脅人身及設(shè)備安全。斷路器發(fā)生跳躍有兩種情況。

(1) 當(dāng)斷路器合于故障點(diǎn)時，保護(hù)動作使斷路器跳開，若此時合閘脈沖仍未解除，斷路器將再次合閘，如此反復(fù)導(dǎo)致斷路器跳躍。

(2) 當(dāng)斷路器機(jī)構(gòu)有問題時，無法使斷路器正常合閘，若此時斷路器合閘脈沖仍未解除，將導(dǎo)致斷路器反復(fù)合分閘，導(dǎo)致斷路器跳躍。

1 斷路器防跳設(shè)計原理

寧夏某發(fā)電公司的10 kV 斷路器，除進(jìn)線采用帶防跳功能的ZN63 型外，其余均采用不帶防跳功能的F—C 型，設(shè)計初衷是由微機(jī)式綜合保護(hù)裝置提供防跳功能，型號為PA100-M。

裝置采用了串聯(lián)型防跳設(shè)計原理，即當(dāng)斷路器處于合閘位置時，若保護(hù)跳閘出口接點(diǎn)BTJ 閉合或外部有跳閘指令開入時，TBJ 線圈勵磁啟動，啟動電流應(yīng)不小于100 mA，合閘回路常閉接點(diǎn)TBJV 斷開，常開接點(diǎn)TBJ，TBJV 閉合，若此時合閘脈沖仍未解除或HBJ 接點(diǎn)粘死，TBJ 常開接點(diǎn)閉合使TBJV 線圈勵磁，TBJV 常閉接點(diǎn)斷開，切斷合閘回路，使斷路器不會再次合閘。只有合閘脈沖解除，TBJV 線圈斷電后，控制回路才能恢復(fù)原來的狀態(tài)。

2 存在問題

通過對10 kV F—C 型斷路器進(jìn)行防跳試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在以下兩個問題。

(1) 綜合保護(hù)裝置防跳回路未起作用。就地按下合閘按鈕1HA 并保持，斷路器合閘后，按下分閘按鈕1TA，斷路器發(fā)生跳躍，反復(fù)分合閘，綜合保護(hù)裝置防跳回路根本未起作用。

(2) 斷路器防跳回路功能存在缺陷。綜合保護(hù)裝置中的防跳回路并不能解決斷路器本身合閘機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題后因合閘脈沖未解除而導(dǎo)致斷路器跳躍的問題，即10 kV F—C 型斷路器防跳回路功能存在失靈、不完善等重大缺陷。

3 原因分析

針對10 kV F—C 型斷路器防跳回路存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測及試驗(yàn)進(jìn)行分析，得出以下判斷。

(1) 防跳回路不起作用的原因。根據(jù)綜合保護(hù)裝置防跳采用串聯(lián)型原理，防跳繼電器靠跳閘回路啟動，且啟動TBJ 線圈電流不能小于100 mA。結(jié)合圖2 可知，綜保跳閘出口X3—18 經(jīng)斷路器常開輔助接點(diǎn)，與分閘接觸器KMO 線圈串聯(lián)后，回到控制負(fù)電。整個跳閘回路看似不存在問題，但測量KMO 線圈阻值達(dá)到6.5 kΩ，若其他阻值忽略不計，使保護(hù)出口接點(diǎn)BTJ 閉合或短接外部跳閘指令，則流經(jīng)綜合保護(hù)裝置跳閘回路的電流最大只有30 mA，而防跳啟動電流不小于100 mA，顯然，該綜合保護(hù)裝置防跳回路起不了作用。

綜合保護(hù)裝置分合閘回路最大可通入電流為8 A，10 kV F—C 型斷路器分閘線圈阻值為185 ～200 Ω，斷路器分閘電流在1 A 左右，故綜合保護(hù)裝置自身完全有能力直接接通分閘回路，且綜合保護(hù)裝置內(nèi)部具有可靠的分閘保持回路，即保護(hù)出口接點(diǎn)BTJ 或外部跳閘指令開入后，TBJ 線圈啟動，TBJ 接點(diǎn)閉合，由斷路器常開輔助接點(diǎn)負(fù)責(zé)切斷跳閘回路，避免斷路器跳閘線圈和綜保跳閘回路長時間帶電，防止保護(hù)出口接點(diǎn)BTJ 拉弧。因此，只要斷路器機(jī)構(gòu)及輔助接點(diǎn)動作可靠，便不會對綜合保護(hù)裝置內(nèi)接點(diǎn)和回路產(chǎn)生任何影響。

此外，由于綜合保護(hù)裝置內(nèi)部采用串聯(lián)型防跳原理，當(dāng)遇到設(shè)備發(fā)生故障時，防跳回路啟動，恰巧此時合閘指令未解除，可有效防止斷路器再次合閘于故障點(diǎn)，避免電氣元件受電流沖擊而擴(kuò)大故障范圍。

(2) 采用并聯(lián)式防跳回路解決合閘機(jī)構(gòu)問題。對于斷路器合閘機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題后，如發(fā)生機(jī)構(gòu)脫扣、合閘機(jī)構(gòu)不能保持、偷跳等，即因綜合保護(hù)裝置防跳無法啟動而導(dǎo)致斷路器跳躍的問題，最有效的方法是采用并聯(lián)式防跳回路。

并聯(lián)式防跳回路的工作原理是當(dāng)合閘脈沖發(fā)出后，斷路器機(jī)構(gòu)開始合閘，如因機(jī)構(gòu)原因使斷路器未停留在合閘后位置，機(jī)構(gòu)仍返回至分閘位置，此時若合閘脈沖未解除，同時保護(hù)未動，保護(hù)裝置內(nèi)部的防跳繼電器線圈不能啟動，其串在合閘回路的常閉接點(diǎn)仍保持閉合。

在斷路器機(jī)構(gòu)合閘過程中，斷路器常開輔助接點(diǎn)瞬時閉合，通過與斷路器合閘回路并聯(lián)的防跳繼電器JZS 常開接點(diǎn)閉合后，使該防跳繼電器勵磁，最終合閘指令通過該防跳繼電器常開接點(diǎn)閉合使其線圈自保持，其串在合閘回路的常閉接點(diǎn)斷開，切斷了合閘回路，使斷路器不能再次合閘，只有合閘脈沖解除，防跳繼電器JZS 線圈斷電后，控制回路才能恢復(fù)原來的狀態(tài)。

綜合以上分析，10 kV F—C 型斷路器防跳回路改造方案中，綜合保護(hù)裝置防跳的可靠性相對較高，但并聯(lián)式防跳可防止斷路器合閘機(jī)構(gòu)故障而引起的跳躍，因此決定既保留綜合保護(hù)防跳回路功能，也要對合閘回路進(jìn)行改造，增加并聯(lián)防跳回路。

4 改造方案

4.1 初步改造方案

(1) 取消跳閘回路接觸器KMO。直接由綜合保護(hù)跳閘出口X3—18 經(jīng)斷路器常開輔助接點(diǎn)后，直接啟動斷路器跳閘線圈，因TQ 阻值小，可保證TBJ 電流線圈起動。

(2) 改用并聯(lián)式防跳回路。保留原合閘回路，采用并聯(lián)式防跳回路，并確認(rèn)繼續(xù)保留合閘回路接觸器KMC。因10 kV F—C 型斷路器合閘線圈阻值在40 Ω 左右，合閘電流為5 ～7 A，雖然在綜合保護(hù)分合閘回路允許電流范圍內(nèi)，但從綜合保護(hù)裝置內(nèi)繼電器接點(diǎn)可靠性角度考慮，決定保留合閘接觸器KMC，以起到限制回路電流的作用。

(3) 并接防跳中間繼電器JZS。在綜合保護(hù)合閘出口回路上并接防跳中間繼電器JZS。

合閘回路改造后進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)際檢驗(yàn)，期間發(fā)現(xiàn)2 個異常現(xiàn)象。

① 斷路器在合閘狀態(tài)下，分閘指示燈LD 不滅，且在斷路器不論是分閘還是合閘狀態(tài)時，均保持常亮。

② 斷路器合閘后，防跳中間繼電器保持勵磁狀態(tài)不返回，分閘后，不能再次合閘。

4.2 最終改造方案

原因查明后，決定將分、合閘指示燈LD 和HD 的作用簡化如下。

(1) 取消其斷路器分、合閘回路監(jiān)測的作用，只是用來指示斷路器的狀態(tài)，采用可靠性更高的綜合保護(hù)控制回路斷線監(jiān)測功能。

(2) 將綜合保護(hù)裝置X3-15 接線改至斷路器合閘機(jī)構(gòu)入口端子上，既可消除斷路器合閘后的寄生回路，又可保證2 套防跳回路的正常使用。

(3) 對于并接的防跳中間繼電器，考慮到其常開、常閉接點(diǎn)與斷路器合閘回路輔助接點(diǎn)相配合的問題，不能因其接點(diǎn)動作過慢而導(dǎo)致斷路器因機(jī)構(gòu)故障出現(xiàn)多次合閘。

經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)證明，斷路器的合閘時間為40 ms 左右，而防跳繼電器接點(diǎn)的動作時間不到20 ms,檢驗(yàn)結(jié)果表明兩者之間可以很好地配合。

5 結(jié)束語

通過對10 kV 斷路器防跳回路的成功改造，提高了F—C 型斷路器的可靠性和安全性，不僅積累了經(jīng)驗(yàn)，掌握了方法，而且為更多F—C 型斷路器控制回路的完善打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。