鄭慶偉（廣東電網(wǎng)公司惠州供電局，廣東　惠州　516000）

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10kV斷路器防跳回路異常不足點及改進

鄭慶偉（廣東電網(wǎng)公司惠州供電局，廣東惠州516000）

在電力系統(tǒng)中，斷路器跳躍現(xiàn)象對開關(guān)及負載具有一定的危害，因此作為開關(guān)的二次保護，防跳回路設(shè)計尤為重要。由于受到微機保護操作板、斷路器機構(gòu)電氣參數(shù)的影響，斷路器機構(gòu)防跳在應(yīng)用中有時會出現(xiàn)問題。本文針對10kV斷路器，分析對比了兩種不同的機構(gòu)防跳處理方式，指出了其存在的缺陷，設(shè)計了一種新的機構(gòu)防跳接線方案，既能完全消除缺陷，又能方便地進行回路改造，并在變電站現(xiàn)場應(yīng)用中得到了證實。

10kV斷路器；防跳回路；改進

引言

斷路器在手動或自動合閘后，在控制開關(guān)把手尚未復(fù)歸（由于斷路器合閘動作比手的動作快得多，斷路器合閘完成后而控制開關(guān)尚未復(fù)歸時觸點繼續(xù)接通）或自動裝置觸點粘連、卡死的情況下，如遇斷路器合閘于永久性故障，保護將會動作，斷路器接到跳閘命令；而此時由于合閘脈沖還未解除，斷路器將再次合閘，如此反復(fù)，導致斷路器出現(xiàn)多次跳、合閘現(xiàn)象，即所謂“跳躍”現(xiàn)象。必須采取相應(yīng)措施防止跳躍（簡稱防跳）問題出現(xiàn)，否則會導致斷路器遮斷能力下降，甚至引起爆炸。

1　斷路器防跳的原理

大部分斷路器制造商，特別是合資企業(yè)配備的機構(gòu)防跳回路為電壓啟動、電壓保持型防跳回路。圖1所示為拆除微機防跳回路后，直接嫁接操作板與斷路器之間的接線方式。其設(shè)計的理想工作流程是：

（1）斷路器分閘回路接線不變，運行實踐已經(jīng)證實其能可靠實現(xiàn)斷路器分閘及對分閘回路的全面監(jiān)視。

（2）對于斷路器合閘回路，在合閘回路正常時，TWJ繼電器不動作，KO防跳繼電器不動作，防跳回路不啟動；合閘回路有粘連或斷路器合閘于線路故障態(tài)時，TWJ繼電器不動作，KO防跳繼電器通過斷路器輔助觸點DL啟動并形成自保持，防止斷路器跳躍現(xiàn)象。

圖1　機構(gòu)防跳下直接嫁接微機防跳的接線方式

2　工程應(yīng)用中的不足及處理方法

2.1工程應(yīng)用中的問題

在工程應(yīng)用過程中，由于微機保護操作板與斷路器操動機構(gòu)由不同制造商定型制造，參數(shù)配合、繼電器選用方面缺乏協(xié)調(diào)，故仍采用原有TWJ回路串入合閘回路對回路進行監(jiān)視的接法（見圖1），這種接法存在以下問題：

（1）當斷路器處于合閘狀態(tài)時，若與TWJ線圈配合分壓不均，導致KO繼電器長期啟動，使斷路器分閘后無法再次合閘。

（2）當斷路器處于合閘狀態(tài)時，若與KO繼電器線圈配合分壓不均，導致TWJ繼電器長期啟動，TWJ與HWJ同時動作，面板指示開關(guān)的分位與合位燈一齊亮起，造成變電值班員對斷路器狀態(tài)的錯誤判斷，引起監(jiān)控系統(tǒng)的指示錯誤。

2.2將TWJ繼電器回路與KO繼電器回路分開

針對TWJ繼電器與KO繼電器之間由于電阻分壓影響的問題，有的設(shè)計院給出了圖2的設(shè)計。

圖2　將TWJ繼電器回路與KO繼電器回路分開

在圖2的設(shè)計中，確實不存在TWJ繼電器與KO繼電器電阻分壓的問題。但是控制回路斷線的信號（其實現(xiàn)原理如圖3所示）就會大受影響，不能對開關(guān)的合閘回路可靠性進行有效監(jiān)視。

圖3　控制回路斷線發(fā)信原理

此方案存在的問題是無法監(jiān)視合閘回路的完整性：

（1）在分閘回路發(fā)生故障時，該信號仍能正常告警。

（2）在合閘回路發(fā)生故障，斷路器合閘線圈斷線、彈簧儲能接點CN或輔助接點接觸不良時，TWJ及綠燈無法監(jiān)視到回路存在異常，無法及時告警尋求處理，產(chǎn)生隱患。

2.3改變TWJ繼電器接入的位置

針對2.2的不足，一般現(xiàn)場合閘回路斷線的情況多數(shù)是由于合閘線圈引起的，在此提出一種新的處理方式：

在TWJ回路串入斷路器輔助常閉接點及合閘線圈回路（見圖4），可以對斷路器輔助接點、合閘線圈進行監(jiān)視。

這種方法可以通過KO的常閉接點隔離了TWJ繼電器與KO繼電器，避免了防跳繼電器長期啟動的情況，對彈簧儲能接點及防跳繼電器接點不再進行監(jiān)視。但該設(shè)計方式仍存在隱患，分析可知其不足有：

（1）彈簧儲能接點影響合閘回路時不能通過“控制回路斷線”直接反映。

（2）當TWJ繼電器與KO繼電器之間的電壓分配足夠啟動KO繼電器時，會造成KO繼電器跳躍動作、頻繁通斷閃爍，易損壞繼電器。

圖4　改變TWJ繼電器接入的位置

（3）當TWJ繼電器與KO繼電器之間的電壓分配足夠啟動TWJ繼電器時，將會造成斷路器合位，而操作箱面板HWJ燈與TWJ燈均亮。

2.4一種新的機構(gòu)防跳接線設(shè)計

以上兩種設(shè)計方式都不能完全解決2.1中提到的設(shè)計缺陷，仍受到微機保護操作板與斷路器操動機構(gòu)電氣參數(shù)的制約。在此，本文提出一種新的設(shè)計方案，如圖5所示。

圖5　TWJ回路串接一對DL常閉接點

該方案在TWJ繼電器與KO繼電器之間同時串接了DL的常開與常閉接點，無法形成通路，因此可靠消除了二者之間的電阻分壓影響；同時完全不影響KO防跳功能的實現(xiàn)。而且一般斷路器機構(gòu)內(nèi)部都有多對備用的斷路器輔助觸點DL，DL輔助接點相對故障率低，因此對原回路的改造只需尋找確認一對DL輔助觸點，兩根配線即可完成，接線方便、準確、可靠。

此方案相對原微機防跳，其缺點是除了原有合閘回路，“控制回路斷線”多監(jiān)視了一個斷路器輔助觸點，可能造成在斷路器跳位、監(jiān)控提示“控制回路斷線”時，斷路器仍可能具備合閘功能的情況，但缺陷并不存在誤報。

其優(yōu)點是“控制回路斷線”能實現(xiàn)最全回路（包括KO常閉接點）監(jiān)視，不同制造商定制生產(chǎn)的操作板與斷路器機構(gòu)可以簡便對接，不受電氣參數(shù)的影響，與微機防跳接線非常類似，可實現(xiàn)統(tǒng)一化的設(shè)計。

結(jié)合周期檢修，對部分變電站的回路進行了改造，效果準確、可靠。

3　儲能接點故障以及解決方法

防跳其防跳回路是依靠斷路器彈簧儲能接點變位實現(xiàn)的（見圖6）。

防跳的動作機理如下：儲能電機對合閘彈簧儲能完成后，WK3-1閉合，WK3-2打開，此時保護發(fā)合閘信號，07加正電，則HQ帶電，開關(guān)合閘。如果此時開關(guān)合入到故障線路，則保護發(fā)分閘信號，37加正電，TQ帶電開關(guān)分閘。但如果保護觸頭粘合或其他原因?qū)е?7繼續(xù)帶正電，因為開關(guān)合閘后合閘彈簧能量釋放導致WK3-1打開，WK3-2閉合，此時的合閘回路的電流只從ZLC上流通（ZLC帶電，則ZLC-1、ZLC-2、ZLC-3變位并實現(xiàn)自保持。）這樣可以防止開關(guān)彈跳的發(fā)生。

圖6　帶防跳回路的VB1型開關(guān)跳合閘回路圖

但是在多次的搶修中我們發(fā)現(xiàn)，彈簧儲能位置接點WK的故障率要大于開關(guān)位置接點HK的故障率，表1給出這兩種接點的常見故障及其后果。

表1

如果彈簧儲能位置接點發(fā)生不復(fù)位的故障，我們可以發(fā)現(xiàn)它對上述的開關(guān)防跳功能是致命的，因此綜合考慮表1的故障特點和防跳功能的動作機理，提出圖7的改進方案。該方案即將防跳回路中的一個彈簧儲能位置接點更改為一個開關(guān)位置接點。更改后的特點如下：動作機理和原圖相近，可以實現(xiàn)應(yīng)有的防跳功能；ZLC-1、ZLC-2、ZLC-3變位后實現(xiàn)自保持，此后開關(guān)位置節(jié)點HK-3不必開斷回路，不會出現(xiàn)拉弧燒損的隱患；開關(guān)位置接點的可靠性大于彈簧儲能位置接點的可靠性，因此可以提高防跳回路整體的可靠性。

圖7　改進后的帶防跳回路的ZN28型開關(guān)跳合閘回路圖

4　防跳功能驗證注意事項

在對斷路器機構(gòu)防跳設(shè)計現(xiàn)場功能驗收時，需要特別注意檢查并確認微機保護操作板的防跳回路已拆除，且要確保防跳功能不受儲能接點的影響，否則在手動合閘于故障線路時，斷路器仍會發(fā)生跳躍。

在進行防跳功能的試驗時，不能在斷路器完全合到位、儲能再次儲滿后，持續(xù)置控制開關(guān)把手于合閘位置的方式進行試驗，這將無法檢驗儲能接點的影響。正確的方法為：手動合上斷路器，持續(xù)置控制開關(guān)把手于合閘位置，在彈簧儲能未完成前，通入故障量或短接保護跳閘接點，以此試驗防跳功能的正確性。

5　結(jié)束語

綜上所述，從開始采用斷路器機構(gòu)防跳，到成熟的工程應(yīng)用，會是一個不斷完善摸索的過程。工程人員應(yīng)透徹分析微機防跳與機構(gòu)防跳的原理，并注意防止相互之間參數(shù)等的影響。本文所提出的接線設(shè)計方案確保了防跳回路的合理與完善，使工程的工藝質(zhì)量與功能要求相符，保障了電網(wǎng)安全可靠運行。

［1］趙 毅，李 傲.高壓斷路器防跳回路的應(yīng)用［J］.高電壓技術(shù)，2015 （02）：23～25.

［2］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，2015（15）.

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鄭慶偉（1973-），男，工程師，大學本科，主要從事變電運行工作。

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2095-2066（2016）13-0055-03

2016-4-10