斷路器防跳回路的比較與選用

劉一璠（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東　江門　529300）

斷路器防跳回路的比較與選用

劉一璠
（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門529300）

斷路器發生跳躍，將使斷路器承受多次故障，嚴重影響電網安全穩定運行，因此防止斷路器跳躍具有十分重要的意義。一般斷路器防跳功能的實現方式有串聯防跳、并聯防跳、同時使用以上兩種防跳、機械防跳等。在長期實踐中，機械防跳已證明并不可靠，其他電氣防跳方式存在繼電器參數匹配、輔助接點競爭、保護范圍不全面等問題。本文通過分析各防跳實現方式的特點，結合具體案例，提出斷路器防跳方式的選擇策略。

防跳；斷路器；控制回路；操作箱；配合

1　引言

當斷路器手動或自動合閘于永久性故障線路時，繼電保護裝置將動作于跳閘。此時，如果因為某種原因（重合閘裝置的接點未復歸，或重合閘的脈沖時間大于保護動作時間），導致斷路器仍能收到合閘命令，斷路器將再次合閘。由于此時線路的故障為永久性故障，繼電保護裝置將再次動作于跳閘，如此循環往復，繼而出現多次“跳—合”現象，這種現象稱之為“跳躍”。此時，一方面斷路器主觸頭將受到連續多次的合閘沖擊，容易損壞；另一方面故障電流將多次沖擊電力系統，嚴重影響系統安全穩定運行。

因此，必須采取措施防止斷路器的跳躍。“防跳”就是指，利用操作機構本身的機械閉鎖或在操作回路上采取措施以防止斷路器跳躍的發生。一般地，斷路器防跳的實現方式有串聯防跳、并聯防跳、同時使用以上兩種防跳、組合防跳、機械防跳等。

多年來的實踐證明，機械防跳并不可靠。斷路器防跳由斷路器控制回路中的電氣防跳回路來實現，需要注意操作箱、機構箱中相關繼電器的配合。

2　防跳回路

2.1串聯防跳

串聯防跳是指，當保護啟動時，串聯在跳閘回路中的防跳繼電器動作，以其觸點將合閘回路斷開的方式，一般由設置在保護屏柜中的斷路器操作箱實現，該種防跳回路作為斷路器操作箱中操作回路的一部分。

如圖1所示，為南瑞繼保線路保護裝置RCS-943A的斷路器操作回路簡圖。

當斷路器操作箱接到保護跳閘命令后，TBJ常開觸點合上。若此時斷路器合閘觸點粘連，合閘脈沖一直存在，即1D40端子帶正電，防跳電壓繼電器TBJV得電啟動。一方面合閘回路的TBJV常閉觸點動作，斷開合閘回路，使斷路器跳閘后不再合閘；另一方面防跳回路中的TBJV常開觸點動作，使TBJV繼電器自保持。

可以看出，這種防跳回路的作用條件有二個，一是合閘觸點發生粘連，二是保護動作。所以，在正常情況下，保護跳閘接點不動作，防跳繼電器不會長期啟動，有助于延長其使用壽命。另外，由于串聯防跳回路一般在室內操作箱中，工況環境較好。

但是串聯防跳有明顯的缺點，在以下兩種情況將失效：

（1）就地操作。此時即使串聯防跳繼電器動作，不能斷開就地合閘脈沖，防跳失效。

（2）機構本身故障造成跳躍。斷路器合閘后發生觸點粘連，此時斷路器由于機構故障（三相不一致或偷跳等）或其二次回路故障返回至分閘狀態，由于保護不動作，則防跳繼電器不啟動，斷路器將繼續合閘分閘，發生跳躍。

2.2并聯防跳

并聯防跳是指，當合閘觸點粘連時，用斷路器常開觸點啟動與合閘線圈并聯的防跳繼電器，以其觸點將合閘回路斷開的方式，稱之為“并聯防跳”，一般由斷路器機構的二次回路實現。

如圖2所示，為西門子公司3AP1-FG（245kV）型斷路器操作回路簡圖。

當斷路器合閘后，若合閘脈沖一直存在（無論遠方或就地合閘觸點粘連），正電由X1-620，經由斷路器常開輔助觸點S1等到達機構防跳繼電器K75。K75帶電，一方面合閘回路的K75常閉觸點動作，斷開合閘回路；另一方面防跳回路中的K75常開觸點動作，使其自保持。

可以看出，這種防跳回路的作用，只需合閘觸點發生粘連。由于該種防跳回路存在于斷路器機構中，因此能夠在斷路器就地合閘和機構本身故障發生跳躍時發揮作用。

但是并聯防跳方式存在以下問題：

（1）正常手合時間稍長，防跳繼電器就會動作。繼電器動作頻繁將縮短其使用壽命。

（2）由于防跳回路中輔助觸點先于合閘回路輔助觸點動作，而導致防跳回路與合閘自保持回路聯通，又由于斷路器操作箱合閘保持繼電器與機構防跳繼電器參數匹配不好，防跳繼電器分壓誤動，導致控回斷線。

（3）因重合閘脈沖展寬時間較長，一般大于開關變位時間，故需考慮操作箱合閘保持繼電器HBJ與機構防跳繼電器的參數匹配問題。

（4）當斷路器分位監視繼電器TWJ與操作箱合閘出口并接時，斷路器若在合位，需考慮TWJ與機構防跳繼電器所在的寄生回路問題。常見案例中，由于TWJ繼電器與防跳繼電器參數匹配不合適，導致合位時均分壓啟動，造成斷路器分合閘指示燈均不亮，同時控制回路斷線，甚至繼電器因長期動作燒毀。

（5）機構防跳并接范圍應跨過彈簧未儲能接點，以防止該接點抖動（開關機構跳閘震動等）或合閘后彈簧未儲能觸點短時斷開時，防跳回路失效。

（6）線路遇永久性故障，先合側合閘后發永跳，后合側非故障相可能因重合閘和跳閘時間間隔小，機構防跳來不及啟動。

2.3同時使用兩組防跳

即在同一斷路器的控制回路中，同時使用串聯防跳和并聯防跳。這種防跳方式在很多省份的規范中明確禁止。但實際上，只要解決好TWJ與機構防跳繼電器的寄生回路問題，兩種防跳同時使用可以進行優勢互補。

2.4組合防跳

組合防跳，即通過斷路器機構箱的遠方/就地方式把手，實現遠方控制時使用操作箱中的串聯防跳，就地控制時使用斷路器機構中的并聯防跳。在任何時候，斷路器均只有一套防跳回路，能夠滿足相關規定的要求，且發揮兩種防跳回路的優勢。

在圖2中，解開斷路器防跳回路中的X1-990與X1-991的短線，即可由遠方/就地方式把手S8的常閉觸點實現組合防跳方式。

3　防跳回路的選用

目前，高壓斷路器及其操作回路的工藝和設計越來越成熟，TWJ繼電器和合閘保持繼電器與機構防跳繼電器的匹配問題已基本得到解決。如部分設計的解決方法是，將操作箱中的TWJ繼電器與斷路器機構常閉觸點、機構防跳繼電器常閉觸點串聯，再接入機構箱合閘回路；還有如北京四方的操作箱使用自適應方式的自保持回路，可以很好地實現與各大廠家斷路器機構防跳回路的配合。但如果僅使用一種防跳，仍然會出現上文提到的問題。

在“一個斷路器只使用一套防跳”的要求下，需要斷路器在任何時候均可實現防跳功能，且性能穩定，所以采用組合防跳方式為宜。一方面，斷路器正常運行時，使用操作箱防跳回路（串聯防跳），集成回路和室內環境能保證其工況穩定；另一方面，就地作業或操作時，使用機構箱防跳回路（并聯防跳），防止就地合閘于故障又發生合閘接點粘連導致跳躍；另外目前高壓斷路器工藝已較成熟，因機構本身故障連續多次跳開的概率較低，可不予考慮。

在2014年廣東電網某220kV變電站的斷路器更換工程中，4組220kV斷路器均采用了組合防跳的方式。

結語

防跳回路是保證斷路器可靠工作，電力系統穩定運行的重要手段，在工程運行實踐中防跳回路出現的故障卻不在少數。究其原因在于設備產品工藝不成熟，回路設計未充分考慮各防跳回路與其他回路部分的配合，斷路器操作箱廠家與機構箱廠家不一致等。隨著設備工藝和回路設計的逐步成熟和完善，相關問題逐步減少，使用組合防跳可以很好地保證防跳回路的完整性和正確性。當然，在變電站技改工程中，仍需根據實際情況并考慮以上問題，選取合適的防跳方案。

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