山西航空產(chǎn)業(yè)集團有限公司 景城城 龐新樂

0 引言

斷路器是電力系統(tǒng)中重要的一次設(shè)備，斷路器的“跳躍”是指當斷路器合閘后，合閘信號一直未解除（如控制開關(guān)機構(gòu)卡死，自動裝置觸點粘連），如遇到一次系統(tǒng)永久性故障，繼電保護動作使斷路器跳閘，則會出現(xiàn)多次“跳閘—合閘”現(xiàn)象。如果斷路器發(fā)生多次跳躍現(xiàn)象，會使斷路器損壞，造成事故擴大，所以在斷路器的控制回路中增設(shè)了防跳回路，用以防止出現(xiàn)斷路器跳躍現(xiàn)象。

目前，微機保護裝置中防跳回路和斷路器（彈簧操作機構(gòu)的真空斷路器，如VS1、ZN63）本體防跳回路都是為防止斷路器跳躍現(xiàn)象而設(shè)計，微機保護裝置采用串聯(lián)式防跳原理，斷路器多采用并聯(lián)式防跳原理，兩種防跳工作原理有著本質(zhì)的區(qū)別，通過對這兩種防跳回路的分析，選擇出最有效最可靠的防跳回路，從而保證斷路器安全平穩(wěn)運行。

1 防跳工作原理

1.1 微機保護裝置防跳工作原理

目前，我國的微機保護廠家眾多，如北京四方、北京清大、河南許繼、南京南瑞等等，其控制、防跳回路的設(shè)計基本相通，微機保護裝置中的防跳回路原理基本上是沿用老式國產(chǎn)斷路器串聯(lián)式防跳工作原理。所謂串聯(lián)式防跳，即防跳繼電器的電流線圈TBJ1串聯(lián)在斷路器的跳閘回路中，電壓保持線圈TBJ2經(jīng)自身的常開觸點與斷路器的合閘回路并聯(lián)，其動斷觸點則串入合閘回路中。

如圖1，當利用控制開關(guān)SA或微機保護合閘出口進行合閘時，如果合在短路故障上，微機保護跳閘出口動作，使得斷路器跳閘，跳閘電流流過防跳繼電器的電流線圈TBJ1使其啟動，并保持到跳閘過程結(jié)束。其間動合觸點TJB1閉合，如果此時合閘脈沖未解除，即SA觸點5～8或微機保護合閘出口觸點卡死，則防跳繼電器電壓線圈TJB2得以自保持，動斷觸點TBJ2斷開，切斷整個合閘回路，使斷路器不能再合閘。只有在合閘脈沖解除，防跳繼電器的電壓線圈TJB2失電后，整個電路才能恢復(fù)正常。另外，當TBJ1啟動后，其并聯(lián)于保護跳閘出口的常開接點閉合并自保持，直到“逼迫”斷路器常開輔助接點變位為止，有效地防止了保護跳閘出口接點斷弧。

圖1 微機保護裝置防跳原理

1.2 斷路器本體防跳工作原理

我國著名的高壓斷路器廠家有常州森源、常熟電氣、西開電氣、上海人民等等，國外品牌有ABB、施耐德、西門子，其控制、防跳回路的設(shè)計基本相通，老式的國產(chǎn)斷路器多采用串聯(lián)式防跳，現(xiàn)在所生產(chǎn)的斷路器基本上都采用并聯(lián)式防跳。所謂并聯(lián)式防跳，即防跳繼電器KO的電壓線圈并聯(lián)在斷路器的合閘回路上。

如圖2，當有一個持續(xù)的合閘信號時，斷路器合閘的同時，斷路器QF輔助常開觸點閉合，防跳繼電器KO帶電工作，KO節(jié)點斷開合閘回路，同時接通防跳閉鎖回路，防跳繼電器KO在持續(xù)合閘信號下自保持，使合閘回路保持斷開狀態(tài)，直到持續(xù)合閘信號消失，KO失壓恢復(fù)。

圖2 斷路器本體防跳原理

1.3 兩種防跳原理的區(qū)別

微機保護裝置的防跳是通過跳閘信號分斷斷路器的同時，啟動TBJ繼電器并由持續(xù)的合閘信號使TBJ自保持來完成切斷合閘回路，由其他信號啟動，合閘故障信號保持。斷路器本體防跳是通過斷路器合閘的瞬間啟動KO繼電器，由持續(xù)的合閘信號使KO繼電器自保持來完成切斷合閘回路，由合閘故障信號啟動并通過合閘故障信號保持。

2 微機保護裝置與斷路器本體防跳共存時的關(guān)系分析

微機保護裝置和斷路器密不可分，微機保護裝置是用來完成對斷路器的監(jiān)視、控制和保護功能的設(shè)備，因此微機保護裝置的二次控制回路與斷路器本體的二次控制回路存在著不同的關(guān)系，由于生產(chǎn)廠家的選用設(shè)備不同，R1、R0分壓電阻的設(shè)置、繼電器的動作電壓、返回系數(shù)不同以及控制母線電壓的高低不同，決定微機保護裝置的跳位監(jiān)視繼電器TWJ和斷路器的防跳繼電器KO的動作狀態(tài)可能存在以下幾種不正常的狀況，如圖3。

2.1 正常合/分閘時的工作關(guān)系

正常合閘時，當合閘信號消失后，在正常的控制電壓作用下，此時TWJ和KO繼電器可能都保持動作狀況。由于TWJ和KO動作狀況的保持，控制回路表現(xiàn)為：斷路器合閘后，微機保護裝置上的合分位指示同時亮，保護裝置控制回路斷線信號發(fā)出；斷路器跳閘后，信號反映正常，斷路器再次合不上閘，需要停電復(fù)位KO。

圖3 微機保護裝置防跳+斷路器本體放跳

2.2 合閘信號持續(xù)時的工作關(guān)系

合閘信號持續(xù)存在時，斷路器合閘后，因有持續(xù)的合閘信號存在，斷路器防跳閉鎖環(huán)節(jié)已起作用，斷開了合閘回路，而保護裝置的防跳還未能動作，TWJ兩端電壓相差不大，不動作，保護裝置信號正常；斷路器跳閘后，由于持續(xù)的合閘信號作用，保護裝置的防跳動作，斷路器不會再次合閘，此時無論斷路器的防跳保持與否，保護裝置信號都會反應(yīng)正常。

3 應(yīng)用中的問題及防跳環(huán)節(jié)的改進

兩種防跳設(shè)置雖然都完成了防跳功能，但由于微機保護裝置的TWJ與KO繼電器的不同狀況及持續(xù)合閘信號的影響，以及兩者間不同的防跳原理及與控制間的關(guān)系造成控制和信號回路反映不能對應(yīng)，給故障分析及處理帶來很大麻煩。

3.1 應(yīng)用中的問題

正常合閘后，保護裝置出現(xiàn)控制回路斷線信號的發(fā)生，則是因為跳位監(jiān)視繼電器TWJ和防跳繼電器KO同時動作而產(chǎn)生的寄生回路，不能簡單地斷開控制電源，使信號消除后，再恢復(fù)電源。

正常情況下，信號反映正常，斷路器再次合不上閘，可能是斷路器防跳環(huán)節(jié)未復(fù)歸，或者是持續(xù)的合閘信號存在（微機防跳已起作用），此時應(yīng)予以注意。

3.2 防跳環(huán)節(jié)的改進

在電氣設(shè)計中，傳統(tǒng)的做法往往是取消斷路器本體的防跳功能，利用微機保護裝置中的防跳，此種做法雖然取消了寄生回路，但犧牲了斷路器操作機構(gòu)內(nèi)的防跳功能，增加了斷路器本體故障，影響了斷路器的安全運行。

我們進行了控制回路的簡單改進，在跳位監(jiān)視繼電器TWJ后串入斷路器的常閉接點（如圖4），從而取消了寄生回路的影響，保證了控制回路的完整性。

圖4 整體防跳的改進

4 結(jié)束語

綜上所述，在電氣設(shè)計和使用中，最好是采用雙防跳功能。若采用兩者共存的方式，則應(yīng)合理的設(shè)置TWJ、KO繼電器及其分壓電阻R1、R0，并綜合考慮控制電壓的高低，或者對防跳環(huán)節(jié)進行改進，使得斷路器正常分閘時，KO繼電器能夠可靠復(fù)歸，不致影響信號的正常反映。