李 勇

（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南 東方 572600）

斷路器（開關(guān)）是電力系統(tǒng)中重要的一次設(shè)備，在其手動或自動裝置合閘后，如果操作控制開關(guān)未復(fù)歸導(dǎo)致粘連或控制開關(guān)觸點、自動裝置觸點卡主，此時保護動作使斷路器跳閘時，斷路器將會合閘于故障線路，而發(fā)生多次“跳-合”現(xiàn)象。因此需要防跳回路，以防止開關(guān)發(fā)生跳躍現(xiàn)象，進而保護開關(guān)裝置以及負載免受頻繁沖擊。我廠總變10kV 進線開關(guān)柜使用西門子3AH5 斷路器，經(jīng)由南瑞集團的NSP30C 操作箱控制。本文對操作箱與斷路器本體的防跳回路的接線和作用進行比較分析，并進一步探討兩者使用配合問題。

1 防跳工作原理

1.1 操作機構(gòu)防跳工作原理

NSP30C 高壓開關(guān)操作箱具備操作所需所有功能，包括跳合閘監(jiān)視功能，較多用于110kV 或35kV的三相開關(guān)操作NSP30C 防跳回路工作原理如圖1所示。防跳回路選用的是電流起動，電壓保持的雙線圈繼電器。電流線圈TBJ 串接于分閘回路作為起動線圈，電壓線圈TBJV 接于合閘回路，作為保持線圈。當分閘時，電流線圈TBJ 經(jīng)分閘回路起動，其常開接點TBJ 閉合。如果合閘回路發(fā)生開關(guān)粘連現(xiàn)象，或處于手動合閘位置時，電壓線圈TBJV 起動，并通過其常開接點自保持，其常閉接點馬上斷開合閘回路，保證斷路器在分閘過程中不能馬上在合閘。此外NSP30C 在合閘時通過HBJ 實現(xiàn)合閘保持回路與TBJ 實現(xiàn)跳閘保持回路，以保證開關(guān)的可靠分合閘和防止分合閘接點因拉弧而燒壞。

1.2 斷路器本體防跳工作原理

進線斷路器選用西門子的3AH5 斷路器，3AH5真空斷路器采用特殊觸點執(zhí)行真空斷路的連接動作并為這些觸點專門開發(fā)了改良型操作機構(gòu)，同時該產(chǎn)品為適應(yīng)中國電力系統(tǒng)的運行工況采用了大爬距絕緣設(shè)計，配用最新開發(fā)的大爬距真空滅弧室，因其產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)性而廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金行業(yè)等。其內(nèi)部防跳回路原理如圖2所示。

圖1 操作機構(gòu)防跳回路

圖2 斷路器防跳回路

斷路器本體防跳采用彈簧儲能式。當一個持久合閘命令發(fā)出時，合閘電流經(jīng)S3，K1，S33，S1，Y9 接通開關(guān)合閘。合閘后彈簧機構(gòu)開始儲能，并聯(lián)在合閘回路的彈簧儲能輔助開關(guān)S3 常閉接點導(dǎo)通防跳繼電器K1，K1 的常開接點實現(xiàn)防跳自保持，其常閉接點斷開合閘回路。若此時線路或設(shè)備故障，繼電保護動作跳閘，或分閘按鈕開關(guān)分閘，由于合閘回路已由K1 斷開，有效防止開關(guān)跳躍。

1.3 兩種防跳原理區(qū)別

操作機構(gòu)防跳通過跳閘信號分斷斷路器的同時，經(jīng)TBJ 電流線圈起動TBJV 電壓線圈，而實現(xiàn)自保持來切斷合閘回路，即斷路器跳閘時起動，在合閘回路保持。當系統(tǒng)故障時，避免電氣元件多次受大電流沖擊而擴大故障。斷路器本體防跳是在斷路器合閘瞬間，通過彈簧儲能輔助開關(guān)起動K1 防跳繼電器并實現(xiàn)自保持，只要故障合閘信號持續(xù)，K1 一直得電，合閘回路處于斷開狀態(tài)，即合閘時起動，并在合閘回路自保持。防跳回路保證開關(guān)機構(gòu)本身有故障、且合閘脈沖未解除時，開關(guān)只能合閘一次，避免開關(guān)主觸頭承受連續(xù)的多次合閘沖擊。

2 兩套防跳回路配合應(yīng)用

2.1 兩套防跳均接入

根據(jù)設(shè)計圖紙可知，我廠總變10kV 進線斷路器接入兩套防跳回路。NSP30C 操作機構(gòu)裝置不僅具有分/合閘功能，且通過其內(nèi)部TWJ、HWJ 繼電器實現(xiàn)控制回路斷線監(jiān)控。分析原理圖可知，此接線方式將會帶來寄生回路。接線如圖3所示。

在正常情況下，開關(guān)在分位，整個合閘回路斷開。合開關(guān)，合閘電流經(jīng)TBJV 常閉接點一HBJ 繼電器一S3 常開接點一K1 常閉接點一S33 常開接點一S1 常開接點至Y9 合閘線圈；開關(guān)合閘，彈簧儲能機構(gòu)儲能S3 常閉接點閉合。此時合閘電流可經(jīng)TWJ 繼電器一R 一S3 常閉接點一K1 繼電器構(gòu)成一個寄生回路。對于此回路中分壓電阻R 的大小、繼電器TWJ、K1 動作電壓及控制母線電壓的高低均決定控制回路中TWJ 和K1 的動作狀態(tài)有以下情況。

圖3 兩套防跳同時接入

1）斷路器本體機構(gòu)防跳環(huán)節(jié)正常，分/合閘時合閘信號持續(xù)存在

（1）TWJ 和K1 同時動作。斷路器正常合閘時，斷路器的防跳繼電器兩側(cè)具有電壓，防跳環(huán)節(jié)動作，合閘信號消失后，正?？刂齐妷鹤饔孟?，TWJ 和K1均動作并自保持。當斷路器跳閘后，合合閘回路監(jiān)視器信號反映正常，斷路器本體因K1 常開接點實現(xiàn)自保持而K1 常閉接點斷開，切斷斷路器合閘回路，無法再次合閘。TWJ 不動作、K1 動作。則開關(guān)跳閘后，合閘回路監(jiān)視器TWJ 反映異常，而斷路器再次合不上閘。

（2）合閘信號持續(xù)存在。斷路器分閘后，因有合閘信號持續(xù)存在，K1 動作實現(xiàn)自保持，斷開合閘回路，斷路器再次合不上閘。TWJ 兩段電壓相同而不動作，發(fā)出控制回路斷線信號。

2）操作機構(gòu)防跳環(huán)節(jié)正常，分/合閘時合閘信號持續(xù)存在

（1）正常合閘時，由于斷路器本體防跳回路存在，信號反應(yīng)正常，同時起到防跳功能。

（2）合閘信號持續(xù)存在時，斷路器本體防跳回路存在，直至有跳閘信號時，通過TBJ 電流線圈以及TBJV 電壓線圈實現(xiàn)防跳功能，信號反應(yīng)正常。

2.2 接單套防跳

如果同時采用兩種防跳回路，如果繼電器和電阻的參數(shù)相匹配，則可以相互彌補；但如果繼電器和電阻的參數(shù)不匹配，則會產(chǎn)生寄生回路。

1）單獨選用操作機構(gòu)防跳

即將K1 線圈斷開，取消斷路器本體防跳（如圖4所示）。

這種接線因其通過分斷斷路器來起動TBJ 繼電器，當斷路器本體故障時、且合閘脈沖不能及時解除時，防跳保護的二次線路范圍小，開關(guān)仍會發(fā)生跳躍。

圖4 選用操作機構(gòu)防跳

2）選用斷路器內(nèi)部防跳

僅選用斷路器內(nèi)部防跳，即NSP30C 內(nèi)部取消防跳，則需要短接TBJV 常閉接點，或者將防跳繼電器TBJV 線圈電源取消（如圖5所示），這樣就實現(xiàn)防跳繼電器不動作或動作不起作用。但寄生回路仍然存在，問題沒有得到解決。

圖5 選用斷路器內(nèi)部防跳

2.3 兩套防跳均接入的改變接線

通過以上分析可知，若要合理運用兩套防跳裝置，更好的保護斷路器，需要對防跳回路進行相應(yīng)改造。寄生回路的產(chǎn)生是由于操作機構(gòu)內(nèi)TWJ 監(jiān)視器的存在，則可通過對監(jiān)視回路進行改造，方法有以下幾種：

1）合閘監(jiān)視回路串斷路器S1 常閉接點（接線如圖6所示）。

圖6 跳閘回路串聯(lián)S1 常閉接點

開關(guān)在合位時，S1 常閉接點斷開，從而避免寄生回路存在。當開關(guān)合閘時，其通過HBJ 實現(xiàn)合閘自保持，K1 得電實現(xiàn)自保持，起到合閘瞬間只能操作一次的效果。當開關(guān)跳閘時，其通過TBJ 跳閘繼電器實現(xiàn)保持，且切斷合閘控制回路，此時S1 常閉接點閉合，但由于合閘彈簧儲能開關(guān)常閉接點S3斷開，K1 失效。當持續(xù)合閘電流存在時，由于整個合閘回路已切斷，故能起到防跳效果。

2）合閘監(jiān)視回路串入K1 常閉接點（如圖7所示）。

開關(guān)合閘時，通過HBJ 實現(xiàn)合閘自保持直至合閘完成，S3 常閉接點閉合。此時若HBJ 與K1 之間參數(shù)配合好，K1 實現(xiàn)自保持，斷路器本體防跳環(huán)節(jié)生效。且K1 常閉接點斷開，S1 常開接點閉合，TWJ與HWJ 信號顯示正常。開關(guān)斷開后，K1 及HBJ 均解磁復(fù)歸，解決不能第二次合閘問題。若HBJ 與K1 之間參數(shù)配合不當，有可能HBJ 勵磁，而K1 沒有勵磁，此時斷路器本體防跳環(huán)節(jié)失效，如同虛設(shè)。合閘完畢，S3 常閉接點閉合,K1 常閉接點閉合，此時TWJ 與HWJ 同時帶電，失去控制回路監(jiān)視意義。

3）合閘監(jiān)視回路串入S1 常閉接點和K1 常閉接點（如圖8所示）。

圖7 跳閘回路串聯(lián)K1 常閉接點

圖8 跳閘回路串聯(lián)K1 和S1 常閉接點

該接線結(jié)合上述兩種方法異同。即可解決監(jiān)視回路問題，也可實現(xiàn)防跳功能。S1 與K1 的良好配

合，切斷寄生回路的同時，保障K1 與HBJ 的勵磁。 4）修改合閘監(jiān)視回路（如圖9所示）。

圖9 修改合閘監(jiān)視回路

寄生回路產(chǎn)生的根本原因是TWJ 與K1 之間的配合，如TWJ 簡單監(jiān)視斷路器位置即可。通過將TWJ 接至斷路器輔助觸點S1 上側(cè)，而不經(jīng)過K1 實現(xiàn)監(jiān)控。則當開關(guān)在合位時，S1 常閉接點斷開，常開接點閉合，TWJ 回路斷開，HWJ 回路閉合；此時若分閘，TBJ 實現(xiàn)分閘自保持，S1 常開斷開，常閉接點閉合時，HWJ 回路斷開，TWJ 回路閉合，實現(xiàn)良好控制回路監(jiān)視。當合閘瞬間，HBJ 實現(xiàn)合閘自保持，S3 常閉接點閉合時，K1 同樣實現(xiàn)自保持，跳閘后，K1 及HBJ 均解磁復(fù)歸。當合閘電流持續(xù)存在，且跳閘時，TBJ 實現(xiàn)自保持，并將TBJV 常閉接點斷開，從而有效切斷合閘回路。故既能實現(xiàn)控制回路監(jiān)視，也能很好的實現(xiàn)防跳功能。

結(jié)合上述分析，可知斷路器防跳與操作機構(gòu)防跳配合使用時見表1。

表1 斷路器防跳與操作機構(gòu)防跳配合選用

兩套防跳功能同時選用，需要進行相應(yīng)的改動，見表2。

表2 兩套防跳功能同時選用改造方案

防跳回路很好的防止斷路器跳躍現(xiàn)象。但由于生產(chǎn)廠家選用設(shè)備不同，HBJ、K1、TWJ 等繼電器起動值不同以及分壓電阻的配置，都影響著兩種防跳回路的配合使用。設(shè)計和使用中，通常選用兩者之一。

3 結(jié)論

在實際應(yīng)用中，斷路器本身帶有防跳功能，可滿足要求。因選用操作機構(gòu)而兩種防跳功能同時存在時，如不做改動而直接使用易導(dǎo)致防跳回路失效，因此：

1）兩種防跳回路同時采用時，應(yīng)考慮TWJ、K1 繼電器以及分壓阻值等，從而避免寄生回路。

2）當僅采取其一防跳回路時，通過更改部分接線以更好的實現(xiàn)防跳與控制回路監(jiān)視功能。

[1] NSP 系列配套裝置說明書.

[2] 上海西門子開關(guān)有限公司.3AH 斷路器.

[3] 柏文廣,苗富昀.保護裝置防跳和開關(guān)機構(gòu)防跳的比較分析及相互配合[J].中國科技信息,2010(15).

[4] 李彰彥,沈政烈.斷路器本體防跳與微機保護裝置防跳回路關(guān)系的分析[J].電工技術(shù),2006(10).