呂夢麗

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一起110kV斷路器操作箱防跳異常問題的探討

呂夢麗

（廣東電網公司陽江供電局，廣東陽江 529500）

某110kV斷路器保護裝置在試驗工作中，當測試操作箱防跳躍回路的功能時，發(fā)現(xiàn)斷路器在合上位置，且重合閘出口壓板投入時，通過測控屏上的合閘把手保持合閘指令，然后發(fā)出跳閘指令，斷路器跳閘后會再次合閘，而防跳保護沒有實現(xiàn)防跳功能。分析得知，主要是因為同期手合時合閘指令的返回時間比重合閘返回時間快造成的。本文提出并進行了針對此類操作箱防跳躍回路正確試驗，且分別在不同廠家裝置上進行試驗，證明防跳保護可靠，實現(xiàn)了防跳躍功能。這對保護測控裝置定檢、驗收和防跳躍回路故障排查等均具有一定的參考作用和指導意義。

斷路器；防跳躍；操作箱；檢同期；合閘回路

隨著電力系統(tǒng)向著大機組、高電壓、大電網的方向發(fā)展，防跳躍回路在變電站斷路器控制回路中起著重要的作用[1]。防跳躍是指防止在手合斷路器于故障點同時發(fā)生手合接點粘連的情況下，“保護動作跳閘”與“手合開關接點粘連”同時發(fā)生造成斷路器反復跳合的情況。斷路器發(fā)生多次跳躍容易引起或者擴大事故，同時還會使絕緣和遮斷能力降低，甚至可能會造成斷路器爆炸，危及人身設備安全[2-3,7]。因此，斷路器控制回路中防跳躍回路的設計必須保證本間隔的安全穩(wěn)定運行，這對防跳躍回路的驗收、定檢及消缺等工作就顯得尤為重要。

110kV崗美站110kV崗塘線路保護裝置和測控裝置的型號分別是南瑞繼保RCS-943和北京四方CSI-200E。在對本間隔的保護測控裝置試驗及二次回路檢查工作中，發(fā)現(xiàn)對防跳躍回路做試驗時發(fā)生了異常情況，當通過手合把手合閘于故障線路上且把手粘連時，重合閘出口動作使斷路器再次合閘。

1 原理分析

現(xiàn)在的保護廠家和斷路器廠家均在各自的二次回路中設計了相應的電氣防跳躍回路，本文將對兩種防跳躍回路的工作原理進行闡述，對于二者的對比分析及應用見文獻[4]，本文將不再贅述。

1）圖1所示為RCS-943 SWI插件部分控制回路圖[5]。分析其防跳躍原理，如果斷路器在合位，跳閘保持回路“9”中斷路器常開輔助觸點就閉合。當手合把手接點或者重合閘接點長期粘連時，就會造成合閘保持回路“3”中HBJ繼電器線圈長期帶電，此時若發(fā)生保護動作出口，則TJ接點閉合使斷路器跳閘，回路“9”中TBJ繼電器由于分閘電流通過而動作，其位于防跳躍回路“5”中的動合輔助觸點接通，使防跳躍繼電器TBJV勵磁，TBJV動合輔助觸點閉合實現(xiàn)自保持，且其動斷輔助觸點斷開回路“3”。此時斷路器在跳位，回路“3”中斷路器常閉輔助觸點閉合，跳位監(jiān)視回路“2”中兩個跳閘位置繼電器TWJ得電動作，起到了跳位監(jiān)視的作用。由以上分析可知，即使合閘指令一直存在，由于回路“3”斷開，斷路器也不會再次合閘，從而實現(xiàn)了防止斷路器連續(xù)分合的功能。若短接S2，則操作箱防跳躍功能被取消。

圖1 操作箱控制回路圖

2）110kV崗塘線開關型號為AREVA GL312- F1，其機構箱合閘回路如圖2所示。S3的觸點1、2實現(xiàn)“遠方/就地”切換，遠方合閘指令通過107回路開入機構箱，就地合閘指令通過S4的觸點13、14合閘把手開入。若任意一路開入發(fā)生粘連現(xiàn)象，斷路器合閘動作，其斷路器常開輔助觸點-S11的觸點5、6閉合，則防跳躍繼電器-K11起動，其常開輔助觸點13、14閉合，防跳躍繼電器-K11實現(xiàn)自保持，防跳躍繼電器常閉輔助觸點斷開，斷開合閘回路，實現(xiàn)防跳躍功能。與操作箱防跳躍回路由斷路器跳閘動作起動不同，機構箱防跳躍由合閘動作起動，只要合閘接點粘連，防跳躍回路就起動，與是否存在“保護跳閘”無關。若斷開X898與X900，則機構箱防跳躍功能取消。

圖2 斷路器機構箱控制回路圖

2 試驗及原因分析

試驗人員通過查看工程圖紙，并與現(xiàn)場接線對照，發(fā)現(xiàn)機構箱處X898與X900端子無短接線，斷路器本體防跳躍功能取消，拆下保護裝置SWI插件，發(fā)現(xiàn)S2處無短接線。說明本間隔采用的是保護操作箱防跳躍。

2.1 試驗現(xiàn)象描述

在110kV崗塘線開關保護裝置試驗工作中，驗證操作箱防跳躍功能時，試驗步驟如下：

1）如圖3所示，開關合位情況下，短接五防鎖1BS，將“遠方/就地”轉換把手1KSH置于“就地”位置，使1KSH的接點3、4導通，然后持續(xù)擰住合閘把手1KK，使1KK的接點1、2導通。

2）如圖1所示，將保護跳閘出口壓板1LP1與重合閘出口壓板1LP2投入，然后通過繼保儀狀態(tài)序列菜單加模擬量，模擬保護動作跳閘—重合閘—后加速跳閘的過程，通過測控屏開關位置指示燈及現(xiàn)場實際觀察開關動作過程。

3）將重合閘出口壓板1LP2退出，再次通過繼保儀狀態(tài)序列菜單加模擬量，模擬保護動作跳閘—重合閘—后加速跳閘的過程，通過測控屏開關位置指示燈及現(xiàn)場實際觀察開關動作過程。

步驟2）試驗結果：開關位置的變化過程為：分—合—分，同時開關機構有合閘彈簧儲能現(xiàn)象，證明開關在試驗中確實存在合閘現(xiàn)象。

步驟3）試驗結果：從保護動作使斷路器第一次跳閘到試驗結束，未發(fā)生合閘現(xiàn)象。

結合步驟2）、步驟3），說明導致開關合上的原因在于重合閘動作出口，而按照常規(guī)對防跳躍回路的理解，在防跳躍繼電器起動的情況下，合閘回路已被切斷，不管是手合還是重合閘出口，開關均不應再出現(xiàn)合閘現(xiàn)象。試驗結果表明，保護操作箱防跳躍回路未起作用。

2.2 異常原因分析

根據(jù)防跳躍回路的原理，若防跳功能完善且在防跳繼電器起動的情況下，則合閘回路已因防跳繼電器TBJV串接于合閘保持回路中的常閉接點斷開而被切斷，如圖1所示，此時無論手合還是重合斷路器都不會再合閘。但根據(jù)現(xiàn)場實際試驗結果，操作箱的防跳躍功能似乎是“防住”了手合，卻未“防住”重合閘。試驗人員對每一種可能導致這種異常現(xiàn)象的原因都進行了深入分析，過程如下：

1）如圖1所示，當保護裝置發(fā)出跳閘指令、TJ接點閉合使斷路器跳閘時，TBJ繼電器位于回路“5”中的常開輔助接點故障導致防跳繼電器TBJV未能起動。試驗人員拆下保護裝置的SWI插件，通過繼保儀在TBJ繼電器線圈施加直流電壓，發(fā)現(xiàn)TBJ繼電器正常動作且相應接點通斷良好，從而否定這一推論。

2）如圖1所示，防跳繼電器TBJV自身故障，不能實現(xiàn)自保持；或者TBJV繼電器位于合閘保持回路“3”中的常閉輔助接點故障，不能切斷合閘回路。通過繼保儀在TBJV繼電器線圈施加24V額定電壓，發(fā)現(xiàn)TBJV繼電器正常動作且相應接點通斷良好，從而否定這一推論。

3）如圖1所示，在重合閘出口回路“4”中，重合閘出口開入點1nB18繞過TBJV常閉接點，直接跨接至HBJ線圈，這樣即使TBJV動作常閉接點斷開，重合閘亦能出口。對于這種插件設計錯誤的小概率情況，試驗人員也進行了排查。在TBJV繼電器線圈施加24V額定電壓，TBJV串接于合閘回路中的常閉接點斷開，測試發(fā)現(xiàn)端子1D42到S2左端的電路導通良好，且與S2右端不導通。

4）如圖1所示，手合回路“6”開入到保護的合閘指令時間過短，TBJV繼電器返回后，重合閘動作。通過排除上述3種因素，試驗人員對這些因素做了深入分析，最終確認了導致試驗現(xiàn)象異常的原因，具體分析過程如下。

圖3為CSI-200E測控裝置對斷路器的控制回路，圖4為測控裝置弱電開入回路。發(fā)現(xiàn)1KSH切換開關處于“就地”位置，32QP連接片位于手合同期處，手合方式為同期合閘，合閘指令開入測控裝置，通過中間繼電器KZ，KZ常開輔助觸點2、3閉合，同期檢測指令開入測控裝置24V弱電回路，測控裝置根據(jù)控制字設置的同期選擇方式來判別斷路器兩側電壓是否符合選擇的同期要求，在滿足要求后，通過端子32-7D13遙控開出合閘指令至保護裝置操作箱。

圖3 控制接點聯(lián)系圖

通過研究CSI-200E測控裝置的說明書和保護測控裝置定值單，測控裝置開出的同期合閘指令展寬為500ms，保護裝置在經過1s的重合閘時間后發(fā)出150ms的重合閘信號，此時，測控裝置輸出的同期合閘接點已經返回，防跳躍繼電器TBJV同時復歸，其串在合閘回路中的常閉接點返回，合閘回路接通，故重合閘動作后出現(xiàn)斷路器合閘現(xiàn)象。TBJV繼電器帶電、合閘、跳閘及重合閘等信號具體動作時間分析如圖5所示。

圖4 弱電開入回路

圖5 動作時間分析圖

為進一步驗證分析結果，試驗人員將手合方式壓板32QP投至“手合非同期”，重復防跳躍試驗過程，發(fā)現(xiàn)斷路器跳閘后再無合閘現(xiàn)象，證明上述推論正確。

3 措施與效果

防跳躍回路能否可靠地發(fā)揮防跳躍的作用，直接影響到系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。本文針對上述定檢工作中發(fā)生在防跳躍回路上異?，F(xiàn)象的問題，提出了相應的解決措施，目的在于對防跳躍回路做驗證工作時，不論是故障狀態(tài)跳閘，還是故障量退出后，防跳躍回路都能起到斷路器防跳躍作用，解決重合閘出口動作的問題。

經過推測分析，針對本文所述的此類通過壓板來選擇手合方式的測控裝置，手合把手粘連并不是完全等于實際意義上的“合閘開入接點粘連”，為了避免上述同期合閘信號返回造成合閘接點不能實現(xiàn)“粘連”的效果的現(xiàn)象，通過將“手合同期/手合非同期”合閘方式壓板置于非同期方式，來模擬實際意義上的“手合把手接點粘連”。試驗人員重新對防跳保護功能進行驗證，將上述試驗中的壓板32QP切換到手合非同期方式，保持分合閘把手在合閘位置，分別進行了“連續(xù)防跳試驗”及“防跳間隔試驗”[6]，發(fā)現(xiàn)斷路器跳閘后不論在什么狀態(tài)下，均不會出現(xiàn)再次合閘的現(xiàn)象，實現(xiàn)了防跳躍功能。

南方電網公司在最新頒發(fā)的《中國南方電網公司繼電保護反事故措施匯編》中指出，每個斷路器應且只應使用一套防跳回路，宜采用開關本體防跳。此次試驗異?，F(xiàn)象是發(fā)生在微機保護裝置的防跳躍回路上，當其他保護間隔斷路器采用機構箱本體防跳躍回路時，此試驗方法同樣適用。隨后，試驗人員在不同廠家的微機保護或斷路器本體防跳躍回路上，通過此試驗方法做防跳躍試驗，結果均驗證了防跳躍回路的功能。

4 結論

斷路器的防跳躍回路是控制回路的重要環(huán)節(jié)。在設備投產前的調試、日常消缺、周期性定檢等工作中，對保護裝置及機構箱的防跳躍回路試驗要重視，審圖要嚴格，要做到保證各斷路器都能正確動作，達到斷路器發(fā)生“跳躍現(xiàn)象”概率為零的目標。針對本文所述異?，F(xiàn)象，所提出的解決措施對保護測控裝置定檢、驗收和防跳躍回路故障排查等均具有一定的參考作用和指導意義。

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Analysis the Abnormal Phenomenon on 110kV Breaker Anti-bouncing Circuit of Microcomputer Protection

Lv Mengli

(Yangjiang Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corporation, Yangjiang, Guangdong 529500)

In one periodic test on the anti-bouncing circuit of 110kV circuit breaker protection and monitoring device, we found if we sent a tripping order after switching on circuit breaker and keeping switching dictation by the switching handle on measurement a control panel, circuit breaker didn’t switch after tripping, but circuit breaker will switch again after tripping if the outlet pressure plate of auto-reclosure was adopted. The anti-bouncing circuit implemented actually. It is considered due to the return time of switching dictation of synchronization was faster than that of auto-reclosure. The suggestion and test method were proposed for such an operation box anti-bouncing circuit. And it has certain reference and practical significance for scheduled check, acceptance, and troubleshooting, etc.

circuit breaker; anti-bouncing; microcomputer protection; check the same period; switching

呂夢麗（1989-），女，湖北荊門市人，碩士研究生，助理工程師，繼電保護高級工，主要從事電力系統(tǒng)及繼電保護自動化工作。