斷路器本體防跳與微機(jī)保護(hù)裝置防跳回路分析

山西航空產(chǎn)業(yè)集團(tuán)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(dāng)斷路器合閘后，合閘信號(hào)一直未解除（如控制開關(guān)機(jī)構(gòu)卡死，自動(dòng)裝置觸點(diǎn)粘連），如遇到一次系統(tǒng)永久性故障，繼電保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘，則會(huì)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(huì)使斷路器損壞，造成事故擴(kuò)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(jī)保護(hù)裝置中防跳回路和斷路器（彈簧操作機(jī)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(jì)，微機(jī)保護(hù)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(guò)對(duì)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(yùn)行。

1 防跳工作原理

1.1 微機(jī)保護(hù)裝置防跳工作原理

目前，我國(guó)的微機(jī)保護(hù)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(jì)基本相通，微機(jī)保護(hù)裝置中的防跳回路原理基本上是沿用老式國(guó)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(diǎn)與斷路器的合閘回路并聯(lián)，其動(dòng)斷觸點(diǎn)則串入合閘回路中。

如圖1，當(dāng)利用控制開關(guān)SA或微機(jī)保護(hù)合閘出口進(jìn)行合閘時(shí)，如果合在短路故障上，微機(jī)保護(hù)跳閘出口動(dòng)作，使得斷路器跳閘，跳閘電流流過(guò)防跳繼電器的電流線圈TBJ1使其啟動(dòng)，并保持到跳閘過(guò)程結(jié)束。其間動(dòng)合觸點(diǎn)TJB1閉合，如果此時(shí)合閘脈沖未解除，即SA觸點(diǎn)5～8或微機(jī)保護(hù)合閘出口觸點(diǎn)卡死，則防跳繼電器電壓線圈TJB2得以自保持，動(dòng)斷觸點(diǎn)TBJ2斷開，切斷整個(gè)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(gè)電路才能恢復(fù)正常。另外，當(dāng)TBJ1啟動(dòng)后，其并聯(lián)于保護(hù)跳閘出口的常開接點(diǎn)閉合并自保持，直到“逼迫”斷路器常開輔助接點(diǎn)變位為止，有效地防止了保護(hù)跳閘出口接點(diǎn)斷弧。

圖1 微機(jī)保護(hù)裝置防跳原理

1.2 斷路器本體防跳工作原理

我國(guó)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(guó)外品牌有ABB、施耐德、西門子，其控制、防跳回路的設(shè)計(jì)基本相通，老式的國(guó)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(dāng)有一個(gè)持續(xù)的合閘信號(hào)時(shí)，斷路器合閘的同時(shí)，斷路器QF輔助常開觸點(diǎn)閉合，防跳繼電器KO帶電工作，KO節(jié)點(diǎn)斷開合閘回路，同時(shí)接通防跳閉鎖回路，防跳繼電器KO在持續(xù)合閘信號(hào)下自保持，使合閘回路保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，直到持續(xù)合閘信號(hào)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(jī)保護(hù)裝置的防跳是通過(guò)跳閘信號(hào)分?jǐn)鄶嗦菲鞯耐瑫r(shí)，啟動(dòng)TBJ繼電器并由持續(xù)的合閘信號(hào)使TBJ自保持來(lái)完成切斷合閘回路，由其他信號(hào)啟動(dòng)，合閘故障信號(hào)保持。斷路器本體防跳是通過(guò)斷路器合閘的瞬間啟動(dòng)KO繼電器，由持續(xù)的合閘信號(hào)使KO繼電器自保持來(lái)完成切斷合閘回路，由合閘故障信號(hào)啟動(dòng)并通過(guò)合閘故障信號(hào)保持。

2 微機(jī)保護(hù)裝置與斷路器本體防跳共存時(shí)的關(guān)系分析

微機(jī)保護(hù)裝置和斷路器密不可分，微機(jī)保護(hù)裝置是用來(lái)完成對(duì)斷路器的監(jiān)視、控制和保護(hù)功能的設(shè)備，因此微機(jī)保護(hù)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(dòng)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(jī)保護(hù)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(dòng)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(shí)的工作關(guān)系

正常合閘時(shí)，當(dāng)合閘信號(hào)消失后，在正常的控制電壓作用下，此時(shí)TWJ和KO繼電器可能都保持動(dòng)作狀況。由于TWJ和KO動(dòng)作狀況的保持，控制回路表現(xiàn)為：斷路器合閘后，微機(jī)保護(hù)裝置上的合分位指示同時(shí)亮，保護(hù)裝置控制回路斷線信號(hào)發(fā)出；斷路器跳閘后，信號(hào)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(jī)保護(hù)裝置防跳+斷路器本體放跳

2.2 合閘信號(hào)持續(xù)時(shí)的工作關(guān)系

合閘信號(hào)持續(xù)存在時(shí)，斷路器合閘后，因有持續(xù)的合閘信號(hào)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(hù)裝置的防跳還未能動(dòng)作，TWJ兩端電壓相差不大，不動(dòng)作，保護(hù)裝置信號(hào)正常；斷路器跳閘后，由于持續(xù)的合閘信號(hào)作用，保護(hù)裝置的防跳動(dòng)作，斷路器不會(huì)再次合閘，此時(shí)無(wú)論斷路器的防跳保持與否，保護(hù)裝置信號(hào)都會(huì)反應(yīng)正常。

3 應(yīng)用中的問題及防跳環(huán)節(jié)的改進(jìn)

兩種防跳設(shè)置雖然都完成了防跳功能，但由于微機(jī)保護(hù)裝置的TWJ與KO繼電器的不同狀況及持續(xù)合閘信號(hào)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(hào)回路反映不能對(duì)應(yīng)，給故障分析及處理帶來(lái)很大麻煩。

3.1 應(yīng)用中的問題

正常合閘后，保護(hù)裝置出現(xiàn)控制回路斷線信號(hào)的發(fā)生，則是因?yàn)樘槐O(jiān)視繼電器TWJ和防跳繼電器KO同時(shí)動(dòng)作而產(chǎn)生的寄生回路，不能簡(jiǎn)單地?cái)嚅_控制電源，使信號(hào)消除后，再恢復(fù)電源。

正常情況下，信號(hào)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(hào)存在（微機(jī)防跳已起作用），此時(shí)應(yīng)予以注意。

3.2 防跳環(huán)節(jié)的改進(jìn)

在電氣設(shè)計(jì)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(jī)保護(hù)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(jī)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(yùn)行。

我們進(jìn)行了控制回路的簡(jiǎn)單改進(jìn)，在跳位監(jiān)視繼電器TWJ后串入斷路器的常閉接點(diǎn)（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(jìn)

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電氣設(shè)計(jì)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(duì)防跳環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，使得斷路器正常分閘時(shí)，KO繼電器能夠可靠復(fù)歸，不致影響信號(hào)的正常反映。