10kV斷路器防跳回路異常不足點及改進

鄭慶偉（廣東電網(wǎng)公司惠州供電局，廣東　惠州　516000）

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10kV斷路器防跳回路異常不足點及改進

鄭慶偉（廣東電網(wǎng)公司惠州供電局，廣東惠州516000）

在電力系統(tǒng)中，斷路器跳躍現(xiàn)象對開關及負載具有一定的危害，因此作為開關的二次保護，防跳回路設計尤為重要。由于受到微機保護操作板、斷路器機構(gòu)電氣參數(shù)的影響，斷路器機構(gòu)防跳在應用中有時會出現(xiàn)問題。本文針對10kV斷路器，分析對比了兩種不同的機構(gòu)防跳處理方式，指出了其存在的缺陷，設計了一種新的機構(gòu)防跳接線方案，既能完全消除缺陷，又能方便地進行回路改造，并在變電站現(xiàn)場應用中得到了證實。

10kV斷路器；防跳回路；改進

引言

斷路器在手動或自動合閘后，在控制開關把手尚未復歸（由于斷路器合閘動作比手的動作快得多，斷路器合閘完成后而控制開關尚未復歸時觸點繼續(xù)接通）或自動裝置觸點粘連、卡死的情況下，如遇斷路器合閘于永久性故障，保護將會動作，斷路器接到跳閘命令；而此時由于合閘脈沖還未解除，斷路器將再次合閘，如此反復，導致斷路器出現(xiàn)多次跳、合閘現(xiàn)象，即所謂“跳躍”現(xiàn)象。必須采取相應措施防止跳躍（簡稱防跳）問題出現(xiàn)，否則會導致斷路器遮斷能力下降，甚至引起爆炸。

1　斷路器防跳的原理

大部分斷路器制造商，特別是合資企業(yè)配備的機構(gòu)防跳回路為電壓啟動、電壓保持型防跳回路。圖1所示為拆除微機防跳回路后，直接嫁接操作板與斷路器之間的接線方式。其設計的理想工作流程是：

（1）斷路器分閘回路接線不變，運行實踐已經(jīng)證實其能可靠實現(xiàn)斷路器分閘及對分閘回路的全面監(jiān)視。

（2）對于斷路器合閘回路，在合閘回路正常時，TWJ繼電器不動作，KO防跳繼電器不動作，防跳回路不啟動；合閘回路有粘連或斷路器合閘于線路故障態(tài)時，TWJ繼電器不動作，KO防跳繼電器通過斷路器輔助觸點DL啟動并形成自保持，防止斷路器跳躍現(xiàn)象。

圖1　機構(gòu)防跳下直接嫁接微機防跳的接線方式

2　工程應用中的不足及處理方法

2.1工程應用中的問題

在工程應用過程中，由于微機保護操作板與斷路器操動機構(gòu)由不同制造商定型制造，參數(shù)配合、繼電器選用方面缺乏協(xié)調(diào)，故仍采用原有TWJ回路串入合閘回路對回路進行監(jiān)視的接法（見圖1），這種接法存在以下問題：

（1）當斷路器處于合閘狀態(tài)時，若與TWJ線圈配合分壓不均，導致KO繼電器長期啟動，使斷路器分閘后無法再次合閘。

（2）當斷路器處于合閘狀態(tài)時，若與KO繼電器線圈配合分壓不均，導致TWJ繼電器長期啟動，TWJ與HWJ同時動作，面板指示開關的分位與合位燈一齊亮起，造成變電值班員對斷路器狀態(tài)的錯誤判斷，引起監(jiān)控系統(tǒng)的指示錯誤。

2.2將TWJ繼電器回路與KO繼電器回路分開

針對TWJ繼電器與KO繼電器之間由于電阻分壓影響的問題，有的設計院給出了圖2的設計。

圖2　將TWJ繼電器回路與KO繼電器回路分開

在圖2的設計中，確實不存在TWJ繼電器與KO繼電器電阻分壓的問題。但是控制回路斷線的信號（其實現(xiàn)原理如圖3所示）就會大受影響，不能對開關的合閘回路可靠性進行有效監(jiān)視。

圖3　控制回路斷線發(fā)信原理

此方案存在的問題是無法監(jiān)視合閘回路的完整性：

（1）在分閘回路發(fā)生故障時，該信號仍能正常告警。

（2）在合閘回路發(fā)生故障，斷路器合閘線圈斷線、彈簧儲能接點CN或輔助接點接觸不良時，TWJ及綠燈無法監(jiān)視到回路存在異常，無法及時告警尋求處理，產(chǎn)生隱患。

2.3改變TWJ繼電器接入的位置

針對2.2的不足，一般現(xiàn)場合閘回路斷線的情況多數(shù)是由于合閘線圈引起的，在此提出一種新的處理方式：

在TWJ回路串入斷路器輔助常閉接點及合閘線圈回路（見圖4），可以對斷路器輔助接點、合閘線圈進行監(jiān)視。

這種方法可以通過KO的常閉接點隔離了TWJ繼電器與KO繼電器，避免了防跳繼電器長期啟動的情況，對彈簧儲能接點及防跳繼電器接點不再進行監(jiān)視。但該設計方式仍存在隱患，分析可知其不足有：

（1）彈簧儲能接點影響合閘回路時不能通過“控制回路斷線”直接反映。

（2）當TWJ繼電器與KO繼電器之間的電壓分配足夠啟動KO繼電器時，會造成KO繼電器跳躍動作、頻繁通斷閃爍，易損壞繼電器。

圖4　改變TWJ繼電器接入的位置

（3）當TWJ繼電器與KO繼電器之間的電壓分配足夠啟動TWJ繼電器時，將會造成斷路器合位，而操作箱面板HWJ燈與TWJ燈均亮。

2.4一種新的機構(gòu)防跳接線設計

以上兩種設計方式都不能完全解決2.1中提到的設計缺陷，仍受到微機保護操作板與斷路器操動機構(gòu)電氣參數(shù)的制約。在此，本文提出一種新的設計方案，如圖5所示。

圖5　TWJ回路串接一對DL常閉接點

該方案在TWJ繼電器與KO繼電器之間同時串接了DL的常開與常閉接點，無法形成通路，因此可靠消除了二者之間的電阻分壓影響；同時完全不影響KO防跳功能的實現(xiàn)。而且一般斷路器機構(gòu)內(nèi)部都有多對備用的斷路器輔助觸點DL，DL輔助接點相對故障率低，因此對原回路的改造只需尋找確認一對DL輔助觸點，兩根配線即可完成，接線方便、準確、可靠。

此方案相對原微機防跳，其缺點是除了原有合閘回路，“控制回路斷線”多監(jiān)視了一個斷路器輔助觸點，可能造成在斷路器跳位、監(jiān)控提示“控制回路斷線”時，斷路器仍可能具備合閘功能的情況，但缺陷并不存在誤報。

其優(yōu)點是“控制回路斷線”能實現(xiàn)最全回路（包括KO常閉接點）監(jiān)視，不同制造商定制生產(chǎn)的操作板與斷路器機構(gòu)可以簡便對接，不受電氣參數(shù)的影響，與微機防跳接線非常類似，可實現(xiàn)統(tǒng)一化的設計。

結(jié)合周期檢修，對部分變電站的回路進行了改造，效果準確、可靠。

3　儲能接點故障以及解決方法

防跳其防跳回路是依靠斷路器彈簧儲能接點變位實現(xiàn)的（見圖6）。

防跳的動作機理如下：儲能電機對合閘彈簧儲能完成后，WK3-1閉合，WK3-2打開，此時保護發(fā)合閘信號，07加正電，則HQ帶電，開關合閘。如果此時開關合入到故障線路，則保護發(fā)分閘信號，37加正電，TQ帶電開關分閘。但如果保護觸頭粘合或其他原因?qū)е?7繼續(xù)帶正電，因為開關合閘后合閘彈簧能量釋放導致WK3-1打開，WK3-2閉合，此時的合閘回路的電流只從ZLC上流通（ZLC帶電，則ZLC-1、ZLC-2、ZLC-3變位并實現(xiàn)自保持。）這樣可以防止開關彈跳的發(fā)生。

圖6　帶防跳回路的VB1型開關跳合閘回路圖

但是在多次的搶修中我們發(fā)現(xiàn)，彈簧儲能位置接點WK的故障率要大于開關位置接點HK的故障率，表1給出這兩種接點的常見故障及其后果。

表1

如果彈簧儲能位置接點發(fā)生不復位的故障，我們可以發(fā)現(xiàn)它對上述的開關防跳功能是致命的，因此綜合考慮表1的故障特點和防跳功能的動作機理，提出圖7的改進方案。該方案即將防跳回路中的一個彈簧儲能位置接點更改為一個開關位置接點。更改后的特點如下：動作機理和原圖相近，可以實現(xiàn)應有的防跳功能；ZLC-1、ZLC-2、ZLC-3變位后實現(xiàn)自保持，此后開關位置節(jié)點HK-3不必開斷回路，不會出現(xiàn)拉弧燒損的隱患；開關位置接點的可靠性大于彈簧儲能位置接點的可靠性，因此可以提高防跳回路整體的可靠性。

圖7　改進后的帶防跳回路的ZN28型開關跳合閘回路圖

4　防跳功能驗證注意事項

在對斷路器機構(gòu)防跳設計現(xiàn)場功能驗收時，需要特別注意檢查并確認微機保護操作板的防跳回路已拆除，且要確保防跳功能不受儲能接點的影響，否則在手動合閘于故障線路時，斷路器仍會發(fā)生跳躍。

在進行防跳功能的試驗時，不能在斷路器完全合到位、儲能再次儲滿后，持續(xù)置控制開關把手于合閘位置的方式進行試驗，這將無法檢驗儲能接點的影響。正確的方法為：手動合上斷路器，持續(xù)置控制開關把手于合閘位置，在彈簧儲能未完成前，通入故障量或短接保護跳閘接點，以此試驗防跳功能的正確性。

5　結(jié)束語

綜上所述，從開始采用斷路器機構(gòu)防跳，到成熟的工程應用，會是一個不斷完善摸索的過程。工程人員應透徹分析微機防跳與機構(gòu)防跳的原理，并注意防止相互之間參數(shù)等的影響。本文所提出的接線設計方案確保了防跳回路的合理與完善，使工程的工藝質(zhì)量與功能要求相符，保障了電網(wǎng)安全可靠運行。

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［3］李彰彥，沈政烈.斷路器本體防跳與微機保護裝置防跳回路關系的分析［J］.電工技術(shù)，2015（10）.

鄭慶偉（1973-），男，工程師，大學本科，主要從事變電運行工作。

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2095-2066（2016）13-0055-03

2016-4-10