陳明泉

（福建中試所電力調(diào)整試驗(yàn)有限責(zé)任公司，福建 福州 350001）

1 防跳保護(hù)目的

斷路器是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要設(shè)備，斷路器發(fā)生跳躍或防跳保護(hù)功能喪失是斷路器故障中較常見(jiàn)的故障，會(huì)造成斷路器損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至引起斷路器爆炸事故[1]。因此防跳裝置是斷路器的重要組成部分，它的好壞直接影響斷路器能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。國(guó)網(wǎng)十八項(xiàng)反措也明確指出，基建階段斷路器交接試驗(yàn)及例行試驗(yàn)中，應(yīng)對(duì)機(jī)構(gòu)二次回路中的防跳繼電器進(jìn)行傳動(dòng)。防跳繼電器動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于輔助開(kāi)關(guān)切換時(shí)間，并保證在模擬手合于故障時(shí)不發(fā)生跳躍現(xiàn)象[2]。所謂防跳裝置，指斷路器在合閘操作中，只要引起合閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)仍保持在閉合的位置，如果由于某種原因使開(kāi)關(guān)分閘，也不能再合的保護(hù)裝置[3]。

2 防跳保護(hù)類型

斷路器防跳保護(hù)主要采用2種方法實(shí)現(xiàn)：①加裝防跳繼電器。根據(jù)防跳繼電器安裝位置的不同，又分為操作箱防跳和斷路器本體防跳?？紤]到有可能出現(xiàn)就地匯控柜手合接點(diǎn)粘連，且就地手合回路不經(jīng)操作箱繼電器重動(dòng)輸出。一般情況下，斷路器本體操作機(jī)構(gòu)和保護(hù)裝置的操作箱均設(shè)有“防跳”回路，且保護(hù)裝置的控制回路中設(shè)有跳、合閘線圈監(jiān)視回路，如三者同時(shí)使用容易相互影響，若使用不當(dāng)，則會(huì)使斷路器產(chǎn)生不可靠動(dòng)作[4]。因而斷路器本體和操作箱的防跳躍功能不應(yīng)同時(shí)投入，優(yōu)先采用在斷路器控制回路末端加裝防跳繼電器的防跳保護(hù)，即斷路器本體防跳。同時(shí)，跳、合閘線圈監(jiān)視回路與防跳保護(hù)回路間應(yīng)經(jīng)防跳接點(diǎn)閉鎖，防止監(jiān)視繼電器與防跳繼電器同時(shí)勵(lì)磁動(dòng)作保持無(wú)法返回，影響斷路器正常合閘功能。②機(jī)械防跳。用機(jī)械的方式實(shí)現(xiàn)防跳功能。加裝防跳繼電器后，整個(gè)設(shè)備的二次控制功能可能會(huì)受影響。但機(jī)械防跳在某些特殊工況下也無(wú)法完成防跳功能[5]。因此，越來(lái)越多的廠家傾向于在斷路器本體加裝防跳繼電器，或者將機(jī)械防跳和加裝防跳繼電器兩者同時(shí)使用相互配合實(shí)現(xiàn)防跳功能。

3 防跳保護(hù)原理

3.1 機(jī)械防跳原理

本文結(jié)合ABB公司的VD4斷路器機(jī)構(gòu)防跳實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行說(shuō)明。VD4斷路器機(jī)構(gòu)及防跳示意圖如圖1所示，紅色的零件（圖中黑線框出部分）就是聯(lián)鎖的核心，其下端D有一長(zhǎng)槽，整個(gè)零件在一個(gè)復(fù)位彈簧的作用下向上移動(dòng)，并被D點(diǎn)的銷軸限位。所有的驅(qū)動(dòng)合閘半軸打開(kāi)的動(dòng)作，都會(huì)先經(jīng)過(guò)這個(gè)零件。當(dāng)這個(gè)零件被按下去后，合閘半軸會(huì)失聯(lián)，無(wú)論采用什么方式都不能使斷路器合閘。

圖1 VD4斷路器機(jī)構(gòu)圖防跳示意圖

當(dāng)斷路器處于合閘位置時(shí)，B點(diǎn)會(huì)被下壓，帶動(dòng)整個(gè)紅色零件下移，實(shí)現(xiàn)合閘后，斷路器不能再進(jìn)行合閘的操作，也就是防止空合。

當(dāng)斷路器處于分閘閉鎖時(shí)，C點(diǎn)會(huì)被下壓，帶動(dòng)整個(gè)紅色零件下移，實(shí)現(xiàn)分閘閉鎖的功能。

當(dāng)斷路器接到合閘命令（無(wú)論手動(dòng)或電動(dòng)）時(shí)，都會(huì)通過(guò)合閘按鈕壓A點(diǎn)，再帶動(dòng)合閘半軸旋轉(zhuǎn)。A點(diǎn)受力后，也會(huì)帶動(dòng)整個(gè)紅色零件下移（紅色零件下移是因?yàn)閿嗦菲骱祥l后B點(diǎn)的作用），并且合閘半軸在復(fù)位扭簧的作用下復(fù)位。如果此時(shí)合閘命令不撤銷，紅色零件將被合閘按鈕擋住，不能進(jìn)行上移復(fù)位。即使合閘彈簧再次儲(chǔ)能，合閘命令不消失，斷路器也不能進(jìn)行合閘操作，完成了機(jī)械防跳的聯(lián)鎖。

3.2 加裝繼電器防跳原理

斷路器本體繼電器防跳示意圖如圖2所示。假如斷路器手動(dòng)由分到合，合于故障，同時(shí)發(fā)生合閘接點(diǎn)粘連。分析該防跳回路的整個(gè)動(dòng)作過(guò)程發(fā)現(xiàn)：當(dāng)斷路器在分位時(shí)斷路器輔助接點(diǎn)DL1閉合、DL2打開(kāi)，防跳繼電器接點(diǎn)K1閉合、K2打開(kāi)。手動(dòng)合閘令正電位從7端子通過(guò)遠(yuǎn)方/就地把手（QK）、接點(diǎn)K1、接點(diǎn)DL1到合閘線圈HQ，合閘線圈HQ得電，斷路器合上。斷路器合上后輔助接點(diǎn)DL1打開(kāi)，接點(diǎn)DL2、DL4閉合。此時(shí)由于斷路器合于故障，保護(hù)動(dòng)作，出口跳閘令從37端子通過(guò)遠(yuǎn)方/就地把手（QK）、接點(diǎn)DL4到分閘線圈TQ，分閘線圈TQ得電，斷路器分閘。假如斷路器合于故障時(shí)且合閘接點(diǎn)粘連，7端子合閘令持續(xù)存在，在斷路器合上瞬間，接點(diǎn)DL2閉合時(shí)，防跳繼電器K得電，接點(diǎn)K1打開(kāi)，接點(diǎn)K2閉合，防跳繼電器通過(guò)接點(diǎn)K2實(shí)現(xiàn)得電自保持狀態(tài)，此時(shí)即使斷路器合于故障保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)，接點(diǎn)DL2打開(kāi)，由于接點(diǎn)K1打開(kāi)，一直斷開(kāi)合閘回路，雖然此時(shí)合閘令仍在，但是斷路器不會(huì)再合上，從而實(shí)現(xiàn)防止斷路器跳躍。

圖2 斷路器本體繼電器防跳示意圖

4 防跳保護(hù)試驗(yàn)方法

防跳試驗(yàn)方法主要有2種：①合位防跳試驗(yàn)。這種是傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法，一般采取的方法是人為在二次回路制造分合閘命令共存的現(xiàn)象，然后觀察斷路器是否有跳躍現(xiàn)象。將被試斷路器置合位，在測(cè)控屏或控制屏將控制把手（KK）保持合后位置，然后用試驗(yàn)儀器給保護(hù)裝置加故障量保護(hù)動(dòng)作出口，現(xiàn)場(chǎng)觀察斷路器跳開(kāi)后不應(yīng)有再次合閘現(xiàn)象，保持合閘命令至斷路器儲(chǔ)能結(jié)束。松開(kāi)KK把手然后立刻再合閘一次，斷路器應(yīng)能可靠合上。松了以后立刻再合一次，如果斷路器能可靠合上則說(shuō)明2個(gè)問(wèn)題，即在剛才的試驗(yàn)中斷路器未曾釋能則說(shuō)明斷路器未曾合過(guò)；防跳正常和斷路器能立刻合上說(shuō)明防跳已返回，沒(méi)有續(xù)流問(wèn)題。②分位防跳試驗(yàn)。這種主要是驗(yàn)證防跳繼電器動(dòng)作時(shí)間是否小于輔助開(kāi)關(guān)切換時(shí)間，方法是將斷路器置分位，先加故障量讓保護(hù)動(dòng)作出口，然后再模擬合閘回路粘連，斷路器合上并立刻跳閘，撤去故障量，并繼續(xù)模擬合閘粘連至斷路器儲(chǔ)能結(jié)束，斷路器不應(yīng)被合上，斷開(kāi)合閘模擬，然后立刻再次模擬合閘，斷路器能立刻合上則認(rèn)為防跳試驗(yàn)正常。因?yàn)椴煌臄嗦菲骺刂苹芈吩O(shè)計(jì)差別較大，因此現(xiàn)場(chǎng)一般用2種防跳試驗(yàn)方法分別進(jìn)行驗(yàn)證。

5 某廠防跳試驗(yàn)失敗事件經(jīng)過(guò)及原因分析

案例1：某廠機(jī)組春檢過(guò)程中，在進(jìn)行主變高壓側(cè)220 kV間隔2202斷路器防跳功能試驗(yàn)時(shí)，斷路器合位防跳試驗(yàn)功能正常，斷路器未發(fā)生跳躍現(xiàn)象。但在斷路器分位防跳試驗(yàn)時(shí)，防跳試驗(yàn)失敗，出現(xiàn)2202斷路器A相跳閘拒動(dòng)，導(dǎo)致斷路器A相跳閘、線圈被燒毀，同時(shí)220 kV母差保護(hù)發(fā)生異常報(bào)警事件。

試驗(yàn)前，從圖紙資料中確認(rèn)，該斷路器為某公司的LW24-252型六氟化硫斷路器，斷路器采用加裝防跳繼電器方式實(shí)現(xiàn)防跳功能，繼電器安裝于斷路器機(jī)構(gòu)中，保護(hù)屏內(nèi)操作箱中無(wú)防跳功能。事先已對(duì)斷路器手合回路和跳閘回路單獨(dú)進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，跳、合閘回路及儲(chǔ)能等相關(guān)輔助功能完好，且進(jìn)行斷路器合位防跳試驗(yàn)的功能一切正常。從現(xiàn)場(chǎng)看，斷路器操作箱三相跳閘燈點(diǎn)亮且A相跳圈燒毀，說(shuō)明跳閘令三相均有出口，從斷路器位置變位波形也看出防跳試驗(yàn)時(shí)斷路器三相合閘成功，收到跳令后B、C相跳閘且防跳功能起作用未再合上，A相拒跳。分析上述現(xiàn)象說(shuō)明二次回路功能正常，因此，初步懷疑可能是斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)卡澀造成A相無(wú)法分閘。檢查斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)，手動(dòng)多次對(duì)斷路器進(jìn)行分、合試驗(yàn)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)正常無(wú)卡澀，該項(xiàng)原因被排除。但發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)A相分閘脫扣摯子固定螺栓松動(dòng)，造成A相分閘線圈的滑動(dòng)鐵芯整體產(chǎn)生位移，使滑動(dòng)鐵芯與脫扣摯子的間隙變大。分析可能因該間隙過(guò)大造成防跳試驗(yàn)時(shí)，合閘線圈收到合閘令后合閘完成，脫扣摯子行程到位瞬間收到跳令，滑動(dòng)鐵芯沖擊分閘摯子由于間隙過(guò)大導(dǎo)致撞擊力度不夠或角度不對(duì)，脫扣摯子未能脫扣完成分閘。同時(shí)，由于操作箱跳閘自保持繼電器動(dòng)作，跳閘線圈長(zhǎng)期勵(lì)磁燒毀線圈。為驗(yàn)證這一結(jié)論，現(xiàn)場(chǎng)更換了跳閘線圈后再次進(jìn)行防跳試驗(yàn)，斷路器A相仍然無(wú)法完成分閘，由于及時(shí)斷開(kāi)控制電源，該次跳閘線圈未被燒毀。接著調(diào)整滑動(dòng)鐵芯與脫扣摯子的間隙與另外兩相保持一致后再次進(jìn)行試驗(yàn)，斷路器防跳試驗(yàn)成功。防跳試驗(yàn)失敗時(shí)，由于A相跳閘線圈被燒毀，斷路器長(zhǎng)期非全相運(yùn)行，導(dǎo)致220 kV母線保護(hù)啟失靈及解復(fù)壓開(kāi)關(guān)量長(zhǎng)期開(kāi)入報(bào)警。

案例2：某廠間隔檢修500 kV開(kāi)關(guān)站聯(lián)絡(luò)變壓器時(shí)，在進(jìn)行35 kV側(cè)#1電抗器間隔斷路器防跳試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)斷路器合位防跳試驗(yàn)功能正常，但分位防跳試驗(yàn)時(shí)斷路器發(fā)生跳躍現(xiàn)象。與案例1結(jié)果不同的是本次事件未造成設(shè)備損壞，僅為試驗(yàn)時(shí)斷路器合、分閘過(guò)程反復(fù)跳躍。

首先檢查確認(rèn)斷路器防跳安裝情況，是采用機(jī)械防跳還是繼電器防跳。通過(guò)查閱圖紙及廠家技術(shù)說(shuō)明書得知斷路器采用繼電器防跳保護(hù)，無(wú)機(jī)械防跳，且發(fā)現(xiàn)繼電器防跳回路正常。通過(guò)模擬長(zhǎng)期手合開(kāi)入時(shí)，斷路器能合閘，防跳繼電器可勵(lì)磁動(dòng)作，說(shuō)明防跳繼電器可正常動(dòng)作。因此，懷疑防跳保護(hù)繼電器動(dòng)作時(shí)間大于斷路器輔助開(kāi)關(guān)切換時(shí)間，斷路器從“合”到“分”瞬間，斷路器合閘線圈正端快于防跳繼電器線圈正端得電，防跳繼電器無(wú)法及時(shí)切斷合閘令造成防跳繼電器在分位防跳試驗(yàn)時(shí)不起作用。為了驗(yàn)證這一懷疑，對(duì)防跳繼電器動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)查閱斷路器一次交接試驗(yàn)報(bào)告，結(jié)果為防跳繼電器動(dòng)作時(shí)間（約為45 ms）大于斷路器合閘時(shí)間（約為33 ms）。聯(lián)系廠家發(fā)貨，更換快速動(dòng)作防跳繼電器后合、分位防跳繼電器功能正常。后經(jīng)了解得知，在新安裝調(diào)試時(shí)，調(diào)試人員僅對(duì)斷路器進(jìn)行合位防跳，未進(jìn)行分位防跳試驗(yàn)和防跳繼電器動(dòng)作時(shí)間測(cè)試，所以未發(fā)現(xiàn)防跳繼電器動(dòng)作時(shí)間偏大問(wèn)題。

6 結(jié)合防跳失敗案例總結(jié)試驗(yàn)過(guò)程的注意事項(xiàng)

防跳保護(hù)試驗(yàn)過(guò)程中所涉及的一、二次設(shè)備較多，往往有多個(gè)工作面，試驗(yàn)時(shí)需改變一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，二次控制回路及信號(hào)回路牽涉范圍較廣。在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

先查閱相關(guān)圖紙，確定防跳保護(hù)原理及安裝位置、斷路器分/合閘二次回路有無(wú)聯(lián)閉鎖回路。并選擇好防跳試驗(yàn)時(shí)斷路器分/合閘命令模擬開(kāi)入點(diǎn)，防止試驗(yàn)時(shí)分、合閘命令被閉鎖輸出。特殊情況下可臨時(shí)短接聯(lián)閉鎖回路進(jìn)行模擬試驗(yàn)，但應(yīng)做好相關(guān)拆接線記錄，試驗(yàn)完成后應(yīng)立即拆除。若發(fā)現(xiàn)斷路器機(jī)構(gòu)有設(shè)計(jì)機(jī)械防跳，則應(yīng)確認(rèn)斷路器本體是否設(shè)計(jì)繼電器防跳功能，兩者需同時(shí)投入進(jìn)行試驗(yàn)。如果僅有機(jī)械防跳功能，則試驗(yàn)時(shí)應(yīng)特別注意合閘繼電器或合閘線圈安全。

制定好防跳試驗(yàn)方案，應(yīng)采用合位防跳試驗(yàn)和分位防跳試驗(yàn)2種方法分別進(jìn)行驗(yàn)證。如上述案例中所述，若僅采用斷路器合位防跳試驗(yàn)一種方法，則不可能發(fā)現(xiàn)案例1中斷路器機(jī)構(gòu)A相分閘脫扣摯子固定螺栓松動(dòng)，造成A相分閘線圈的滑動(dòng)鐵芯整體產(chǎn)生位移，使滑動(dòng)鐵芯與脫扣摯子的間隙變大，以及案例2中防跳繼電器動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

試驗(yàn)前，應(yīng)先勘察現(xiàn)場(chǎng)，確認(rèn)斷路器本體一次試驗(yàn)已完成，斷路器一次機(jī)構(gòu)分/合功能正常，斷路器儲(chǔ)能功能正常，機(jī)械分/合閉鎖插銷已拔除，本間隔及相鄰間隔無(wú)人工作。

試驗(yàn)時(shí)，各工作面應(yīng)由專人監(jiān)護(hù)。除模擬試驗(yàn)人員外，斷路器本體機(jī)構(gòu)處應(yīng)由監(jiān)護(hù)人員觀察試驗(yàn)過(guò)程中斷路器是否發(fā)生跳躍現(xiàn)象、防跳繼電器是否正確動(dòng)作，如有異常情況應(yīng)立即斷開(kāi)斷路器控制電源停止試驗(yàn)，防止燒毀合閘繼電器或合閘線圈。另外應(yīng)注意試驗(yàn)過(guò)程中，防跳試驗(yàn)狀態(tài)應(yīng)持續(xù)至斷路器儲(chǔ)能過(guò)程結(jié)束，否則無(wú)法區(qū)別是未儲(chǔ)能閉鎖合閘或是防跳繼電器動(dòng)作導(dǎo)致斷路器無(wú)法合于故障。

220 kV及以上電壓等級(jí)單元接線的發(fā)變組，如有設(shè)計(jì)未經(jīng)電氣量判據(jù)的斷路器三相不一致保護(hù)去跳閘及啟動(dòng)發(fā)變組的斷路器失靈保護(hù)功能，在試驗(yàn)開(kāi)始前應(yīng)臨時(shí)解除該功能并做好記錄，防止試驗(yàn)過(guò)程防跳失敗造成斷路器三相不一致保護(hù)誤出口導(dǎo)致啟失靈長(zhǎng)期動(dòng)作出口。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)不同類型的防跳保護(hù)裝置原理進(jìn)行分析，闡述了檢修過(guò)程中防跳保護(hù)的試驗(yàn)方法，列舉幾例檢修試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的防跳失敗案例，分析防跳失敗原因，總結(jié)了試驗(yàn)過(guò)程中的一些注意事項(xiàng)。為檢修人員在斷路器防跳試驗(yàn)方面提供了有益的借鑒和指導(dǎo)。