徐 軍 劉長發(fā) 袁仁彪 楊 波 余 超

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斷路器防跳回路存在的問題及改進方法

徐 軍 劉長發(fā) 袁仁彪 楊 波 余 超

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司貴陽局，貴陽 550003）

斷路器“防跳”功能是保證斷路器安全的重要措施，本文綜合論述了并聯(lián)防跳及串聯(lián)防跳這兩種電氣防跳回路的特點及存在的問題，并對兩種防跳回路協(xié)同工作進行了試驗研究。試驗表明，在解決了由跳位監(jiān)視回路所產(chǎn)生的寄生回路后，串、并聯(lián)防跳回路可以協(xié)同工作，取長補短，共同提高防跳功能的可靠性。

串聯(lián)防跳；并聯(lián)防跳；斷路器

防跳回路是斷路器控制回路中的重要回路，對保證斷路器安全有重要作用。按現(xiàn)行的繼電保護反事故措施，即只用一套防跳回路，且宜使用本體防跳回路的指導(dǎo)意見，在現(xiàn)場使用中是存在一定問題的。單獨使用操作箱內(nèi)的串聯(lián)防跳或機構(gòu)箱內(nèi)的并聯(lián)防跳回路，事實上都有各自的缺點且無法克服。為此，本文在分析了兩種防跳回路的利弊之后，對同時投入串聯(lián)防跳和并聯(lián)防跳進行了試驗研究，以期取長補短，提高防跳回路的可靠性。

1 電氣防跳回路存在的問題

1.1 并聯(lián)防跳回路

并聯(lián)防跳，因防跳繼電器的線圈并聯(lián)在合閘回路上而得名。并聯(lián)防跳一般用在斷路器機構(gòu)箱內(nèi)。

圖1所示為一分相操作斷路器機構(gòu)箱的A相合閘及防跳回路。斷路器合閘后，其常開輔助接點52a/1閉合，起動防跳繼電器52YA，52YA動作并自保持，其串接于合閘回路的常閉輔助接點打開，斷開合閘回路，只要外部合閘指令不消失，則52YA將持續(xù)動作，使合閘回路保持在斷開狀態(tài)，保證了在一個合閘指令周期內(nèi)只能進行一次合閘，從而起到了“防跳”的作用。

圖1 并聯(lián)防跳原理圖

1.2 僅用并聯(lián)防跳時存在的問題

1）并聯(lián)防跳回路防跳功能死區(qū)問題

在并聯(lián)防跳方式下，防跳繼電器靠斷路器常開輔助接點起動，而防跳繼電器從起動到動作后斷開合閘回路，有一動作延時，在此延時內(nèi)，斷路器將無防跳功能，也就是存在防跳功能的死區(qū)。

解決上述問題，有兩方面的措施：①減少防跳繼電器動作時間；②將起動防跳繼電器的時間提前，實現(xiàn)此功能，可采用斷路器特殊輔助接點，其動作速度快于普通輔助接點，以使防跳繼電器提前動作。圖1中的52a/1，即是可以提前動作的特殊輔助接點。例如，若特殊輔助接點比普通接點動作時間快10ms，在防跳繼電器動作時間為20ms情況下，則無防跳功能時間將減少到10ms。

事實上，現(xiàn)場使用的斷路器，并非所有廠家均采取了上述措施，例如，未采用特殊輔助接點或未使用快速動作的防跳繼電器，這就導(dǎo)致防跳功能不能起作用的死區(qū)時間過長。

2）并聯(lián)防跳回路與跳位監(jiān)視回路失配問題

當操作箱內(nèi)跳位監(jiān)視和機構(gòu)箱內(nèi)并聯(lián)防跳回路配合不當時，會產(chǎn)生寄生回路，如圖2虛線箭頭所示。斷路器合閘后，若元件參數(shù)失配，則正電源將經(jīng)過跳位繼電器TWJa、斷路器常開輔助接點52a/1、防跳繼電器輔助接點52YA、電阻1及防跳繼電器52YA形成回路，使TWJa或52YA繼電器誤動作。

若斷路器合閘后跳位繼電器TWJa持續(xù)動作而防跳繼電器52YA未動作，則會造成保護誤判斷路器位置、監(jiān)控系統(tǒng)誤發(fā)“控制回路斷線”信號；若跳位繼電器TWJa未動作而防跳繼電器52YA動作，則會切斷合閘回路，斷路器分閘后將不能再次合閘；若跳位繼電器TWJa和防跳繼電器52YA同時動作，則前述的異?，F(xiàn)象將會同時發(fā)生。

僅用機構(gòu)箱內(nèi)的并聯(lián)防跳，取消操作箱內(nèi)的串聯(lián)防跳，如圖3所示，在合閘回路中將防跳繼電器1TBUJA、2TBUJA的輔助接點短接。此方法滿足規(guī)程要求的只用一套防跳的要求，但是仍然沒有解決圖3中虛線箭頭所示的寄生回路問題。

3）并聯(lián)防跳可靠性問題

僅用機構(gòu)箱內(nèi)并聯(lián)防跳回路還存在另一個問題，機構(gòu)箱均是被安裝在戶外，運行條件較差，容易使防跳繼電器的可靠性降低，例如發(fā)生繼電器鐵心生銹、機構(gòu)卡澀等問題，影響其正確動作。

此外，某些廠家的斷路器，其起動防跳繼電器的輔助接點并未用可提前動作的特殊輔助接點，且防跳繼電器的動作時間也較長，這就使斷路器合閘后無防跳功能的時間過長，起不到防跳作用。

1.3 串聯(lián)防跳回路

串聯(lián)防跳，其防跳功能的起動由串接在跳閘回路中的防跳繼電器電流起動線圈實現(xiàn)。串聯(lián)防跳一般用在斷路器操作箱內(nèi)。

如圖4所示，當合閘指令時間較長或合閘接點粘連、而正好合于故障時，保護動作，TJ閉合，起動跳閘回路，串接在跳閘回路中的防跳繼電器電流起動繼電器12TBIJa動作，起動1TBUJa，1TBUJa動作后起動2TBUJa，在合閘指令未消失的情況下，2TBUJa將自保持，其串接在合閘回路中的常閉觸點將切斷合閘回路，起到了防跳作用。

1.4 僅用串聯(lián)防跳時存在的問題

若將斷路器內(nèi)的并聯(lián)防跳取消，則僅使用操作箱內(nèi)的串聯(lián)防跳，如圖5所示。此方法可以解決串、并聯(lián)防跳同時使用時產(chǎn)生的寄生回路，但是會出現(xiàn)以下問題：①就地操作時沒有防跳功能；②串聯(lián)防跳必須由跳閘（保護跳閘或手動跳閘）指令起動，在合閘信號長期存在而斷路器機構(gòu)合閘后不能保持的情況下，由于無電氣跳閘指令，所以操作箱內(nèi)的串聯(lián)防跳將不能起動，如此會造成斷路器因無防跳功能而不斷分合，釀成事故；③僅用操作箱串聯(lián)防跳的情況下，在合閘指令長期存在、而線路單相故障、保護動作跳開故障相后，故障相串聯(lián)防跳將起動，重合閘時間到后，故障相將不能重合，于是機構(gòu)箱內(nèi)非全相保護將動作跳開非故障相，由于機構(gòu)箱內(nèi)的非全相保護跳閘出口不經(jīng)過操作箱，故無法起動操作箱內(nèi)的串聯(lián)防跳，因此非故障相將因合閘指令長期存在而再次合閘，此后又由非全相保護跳開，如此周而復(fù)始，造成事故。

1.5 目前對防跳回路的反措條文存在的問題

根據(jù)2014年《南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施匯編》6.12“每個斷路器應(yīng)且只應(yīng)使用一套防跳回路，宜采用開關(guān)本體防跳”。該反措條文較簡單，在現(xiàn)場執(zhí)行時，存在一些問題：①未明確跳位監(jiān)視回路的接線方式，以消除寄生回路；②未考慮僅用開關(guān)本體防跳回路時存在的問題。

2 防跳回路推薦解決方案（串、并聯(lián)防跳回路同時投入）

如前所述，串、并聯(lián)防跳回路共存時，其主要矛盾在于操作箱內(nèi)的跳位監(jiān)視繼電器和機構(gòu)箱內(nèi)的防跳回路之間會產(chǎn)生寄生回路，若將寄生回路消除之后，再將兩套防跳回路同時投入，則能互相取長補短，將是一種比較理想的防跳回路解決方案。

如圖6所示，串、并聯(lián)回路同時投入，其前提是在跳位監(jiān)視回路中串入斷路器常閉輔助接點52a/1和防跳繼電器常閉輔助接點52YA，以消除并聯(lián)防跳回路和跳位監(jiān)視回路之間可能產(chǎn)生的寄生回路。

圖6 推薦的串、并聯(lián)防跳同時使用回路原理圖

但兩套防跳回路能否同時工作，能否起到取長補短的作用，本文就此問題進行了相關(guān)試驗。

3 串、并聯(lián)防跳回路相關(guān)試驗

3.1 試驗設(shè)備相關(guān)參數(shù)

表1試驗中用到了兩種斷路及其操作箱，一種為三相聯(lián)動操作機構(gòu)，另一種為分相操作機構(gòu)。

表1 試驗所用設(shè)備及相關(guān)參數(shù)

3.2 實驗及分析

1）僅投機構(gòu)箱并聯(lián)防跳回路試驗

（1）斷路器合閘后立即跳閘試驗

試驗采用了三相聯(lián)動斷路器及其操作箱，回路如圖7所示。斷路器已儲能，并處在“分位”，先用短接線短接就地跳閘旋鈕接點，再用分合閘手柄合上斷路器，并使合閘旋鈕一直處于合閘位置，模擬斷路器合于故障線路后保護立即發(fā)跳閘指令。斷路器合閘后立即分閘，并開始儲能，待儲能完成后，合閘旋鈕一直處于合閘位置，斷路器再次合閘，這說明防跳回路未能起到防跳作用。

圖7 試驗斷路器機構(gòu)并聯(lián)防跳回路圖

檢查發(fā)現(xiàn)，整個試驗過程中防跳繼電器并未動作。分析原因，主要存在兩方面的問題：①防跳回路未采用可以提前動作的特殊輔助接點；②防跳繼電器動作時間過長，達30ms，因此無防跳功能的時間將達到30ms。此試驗?zāi)M的是斷路器合閘后保護立即發(fā)跳閘令的極端方式?，F(xiàn)場測試試驗斷路器的跳閘時間為19.8ms，在試驗斷路器合閘后，防跳繼電器還未來得及動作，而斷路器已跳開，因此無法起到防跳作用。

（2）斷路器合閘后短延時跳閘

試驗采用三相聯(lián)動斷路器及其操作箱，回路如圖7所示。在實際的保護運行中，當合于故障時，保護是不會如前述試驗中0即發(fā)跳閘指令的，按保護裝置最快以4ms動作（工頻變化量距離）來進行試驗，用保護裝置來模擬跳閘，防跳功能仍然不能正常起動。

分析原因，按實驗斷路器的跳閘時間19.8ms計算，總的跳閘時間為23.8ms，仍然小于防跳繼電器30ms的動作時間。也就是說，在合于故障的實際運行條件下，防跳功能仍然可能起動失敗。

2）機構(gòu)箱并聯(lián)防跳與操作箱串聯(lián)防跳回路同時投入試驗

（1）跳位監(jiān)視回路未使用專用監(jiān)視回路試驗

試驗采用了三相聯(lián)動斷路器及其操作箱，回路如圖8所示。操作箱串聯(lián)防跳與機構(gòu)箱并聯(lián)防跳回路同時投入，但跳位監(jiān)視回路未使用專用監(jiān)視回路。在試驗斷路器合閘后，操作箱出現(xiàn)合位繼電器HWJ和跳位繼電器TWJ同時動作的異常現(xiàn)象。

由此可見，若跳位監(jiān)視不使用專用監(jiān)視回路，將會與機構(gòu)箱內(nèi)的并聯(lián)防跳回路產(chǎn)生寄生回路。

（2）跳位監(jiān)視回路使用專用監(jiān)視回路試驗時的防跳功能試驗

如前所述，僅當投機構(gòu)箱內(nèi)并聯(lián)防跳回路時，在合閘于故障而保護立即動作的極端情況下防跳功能將不起作用，為此，將操作箱內(nèi)串聯(lián)防跳回路同時投入，進行試驗。

試驗采用了三相聯(lián)動斷路器及其操作箱，試驗回路如圖9所示，虛線框內(nèi)為試驗斷路器機構(gòu)箱內(nèi)回路，虛線框外為試驗斷路器操作箱內(nèi)的控制回路。

試驗時，使手合繼電器SHJ和永跳繼電器1TJR同時動作，模擬斷路器合于故障后保護0立即發(fā)跳閘令的極端方式，在斷路器合閘并立即跳開后，將手合繼電器保持動作狀態(tài)直至斷路器儲能完成，斷路器未再合閘，防跳功能起到了作用。整個試驗過程中機構(gòu)箱內(nèi)的防跳繼電器始終未動作，這說明是操作箱內(nèi)的串聯(lián)防跳回路起到了防跳作用。

此試驗表明，在機構(gòu)箱并聯(lián)防跳功能不起作用的情況下，操作箱的串聯(lián)防跳仍然起到了“防跳”作用，彌補了機構(gòu)防跳的不足。

（3）合閘指令長期存在時保護單跳試驗

如前所述，單獨使用串聯(lián)防跳時，若合閘指令長期存在，則保護單跳后會出現(xiàn)非故障相不停分合的現(xiàn)象。在串、并聯(lián)防跳同時投入的方式下，對此情況進行了試驗。

試驗采用了分相操作斷路器及其操作箱，當模擬合閘指令長期存在時，各相機構(gòu)箱內(nèi)的防跳繼電器均已處于動作狀態(tài)，因此故障相單跳后，重合閘動作后故障相合閘不成功，最后由三相不一至保護跳開非故障相，且非故障相不會出現(xiàn)再次合閘。

串、并聯(lián)防跳同時投入，也可以解決本文中提到的僅投串聯(lián)防跳時，合閘機構(gòu)不能保持而產(chǎn)生的斷路器跳躍的問題。

由此可見，當串、并聯(lián)防跳被同時使用時，消除了僅投串聯(lián)防跳時的隱患。

4 結(jié)論

防跳回路是斷路器控制回路中的重要回路，對保證斷路器安全有重要作用。事實證明，單獨使用操作箱內(nèi)的串聯(lián)防跳或機構(gòu)箱內(nèi)的并聯(lián)防跳回路都是有缺陷的。

試驗證明，在斷路器操作箱跳位監(jiān)視使用斷路器機構(gòu)箱提供的專用監(jiān)視回路后，串、并聯(lián)防跳回路是可以同時使用的，它們可以起到取長補短，共同提高防跳回路可靠性的作用。

基于實驗結(jié)果分析，建議對反措條文修訂如下：“對跳位監(jiān)視采用專用監(jiān)視回路的斷路器控制回路，應(yīng)將操作箱和機構(gòu)箱防跳回路均投入；不具備專用監(jiān)視回路的斷路器，為防止寄生回路，宜使用操作箱防跳，若不存在寄生回路問題，則可同時投入操作箱防跳和機構(gòu)箱防跳”。

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Experimental Research on the Problems and Improvement Methods in the Application of Breaker’s Anti-bouncer Circuit

Xu Jun Liu Changfa Yuan Renbiao Yang Bo Yu Chao

(Guiyang Bureau, CSG EHVT Transmission Company, Guiyang 550003)

Circuit breaker anti-bouncer is the important measure in technology to make sure the security of circuit breaker. This paper discusses the problem and the characteristics of the series anti-bouncer and parallel anti-bouncer and the two kinds of anti-bouncer circuit work together were studied, tests showed that solve the parasitic circuit generated by the trip monitoring circuit, the two anti-bouncer circuit can work together, learn from each other and jointly improve the reliability of the anti-bouncer circuit function.

series anti-bouncer; parallel anti-bouncer; Circuit breaker

徐 軍（1976-），男，本科，工程師，主要從事繼電保護檢修維護工作。