高壓斷路器控制回路常見問題分析及改進

馮濤

（中國鐵路武漢局集團有限公司信陽供電段，河南 信陽 464000）

1 引言

斷路器是鐵路牽引變電所的一項重要電氣設備，這對于接通或斷開電路具有極大的幫助，特別是在牽引供電系統發生短路故障時，斷路器能否迅速動作將故障點切除，與斷路器的電氣、機械性能有著一定的聯系，還關系到其控制、保護及二次回路接線的合理性。因此，對于高壓斷路器控制回路，必須要制定切實可行的改進措施來保證供電系統的安全運行。

2 斷路器控制回路原理

以高鐵牽引變電所220kV等級的斷路器控制回路為例，現階段，斷路器分、合閘二次控制回路得到了廣泛的應用，斷路器在合閘命令發生過程中，如果斷路器輔助接點沒有返回，合閘回路會一直處于導通的狀態。

在實際運行過程中，斷路器在合閘操作過程中極容易出現以下問題：首先，在斷路器分、合閘過程中，斷路器機構和輔助開關配合不合理問題經常出現，進而導致在分、合閘過程中，斷路器分、合閘到位輔助開關觸頭難以斷開；其次，斷路器機構自身的靈活性嚴重缺失，卡澀現象較為常見[1]。在斷路器分、合閘操作過程中，雖然分、合閘回路導通，但是由于受到機構問題的影響，很難合上斷路器。

3 高壓斷路器控制回路常見問題分析

3.1 跳閘操作箱誤發跳閘信號

針對跳閘操作箱誤發跳閘信號問題，值班人員必須要明確斷路器跳閘的原因是因為正常操作跳閘導致的，還是事故跳閘導致的。針對這一問題，相關工作人員必須要進行深入的分析和探討。

圖1屬于某廠生產的分相操作箱原理接線圖的一部分，這在220kV和以上斷路器的控制回路中得到了廣泛的應用，但是在手動正常操作斷路器跳閘過程中，極容易誤發保護動作出口跳閘信號。比如：以A相為例，在手動操作斷路器跳閘過程中，手動繼電器STJa勵磁，其接點STJa閉合，如果接通了跳閘回路，極容易導致斷路器出現跳閘。在這個過程中，對于“防跳”繼電器的自保護回路來說，接通了保護動作出口跳閘信號繼電器TXIJa電流線圈回路，導致其勵磁動作，進而不利于運行人員的正常操作和運行。

在圖1中，對于手動繼電器STJa的接點，如果在TXIJa電流線圈兩端進行了并接，在STJa發生動作時，會大大增加TXIJa電流線圈短路問題的發生概率，但是，針對TXIJa動作電流這一問題，要對斷路器跳閘電流進行全方位、多角度的分析，以此來為設計提供可行的參考依據，其動作具有高度的靈活性，而且線圈直流電阻也不大。此時，STJa接點已經將其電流線圈短路，但是仍然會流經一些跳閘電流，進而存在于TXIJa電流線圈[2]，進而使其動作。因此，結合現場實際調試經驗，在TXIJa繼電器選擇和調試過程中，要將這種動作的靈活性保持在合理范圍內，而且在保護動作出口過程中，還要確保電路器能夠跳閘，并發出信號。

圖1 A相斷路器第一組跳閘回路示意圖

3.2 斷路器拒動不能及時斷開回路

對于進線為220kV等級牽引變電所的高壓斷路器，大都設置了兩組跳閘線圈，在手動跳閘時，所接通的跳閘線圈僅有一組，而要想滿足自動裝置動作跳閘的保護要求，要將兩組跳閘線圈進行接通處理，旨在確保斷路器動作跳閘的穩定性和可靠性，及時將故障點切除掉，避免事故范圍的擴大，將電力系統故障的危害降至最低，從而促進電力系統的健康運行。

以330kV牽引變電所為例，在電氣調試施工過程中，對于進線保護帶斷路器聯動試驗工作的開展，必須予以高度重視。在試驗過程中，斷路器拒動現象較為常見，也就是說，針對手動操作斷路器分合閘，其運作狀態是非正常的，而保護裝置動作出口以后，斷路器沒有出現跳閘現象?；诖?，反復校對和分析斷路器控制回路和保護回路接線，但是并沒有發現異常問題。要想充分掌握拒動的成因，相關工作人員在試驗時，可以任意采用一組跳閘線圈回路斷開，這時，斷路器拒動現象便消失不見，如果兩組跳閘線圈同時接入斷路器，便會出現拒動現象。經過查找和分析發現，兩組跳閘線圈套在了同一鐵芯上（見圖2），在這兩組線圈中，其匝數是相同的，保護裝置在發出跳閘指示以后，流經兩線圈的電流也是相同的，進而產生的磁通為Ф1=Ф2。在圖2中，鐵芯中的合成磁通 Ф=Ф1+Ф2=2Ф1，其中，產生了諸多電磁力，這遠遠比一組跳閘線圈工作效率要高，很難使斷路器出現跳閘現象，但是針對兩組跳閘線圈的實際接線，仍然需要進一步改進。

圖2 兩組跳閘線圈正確接線

由圖3可以了解到，兩組跳閘線圈產生的磁通Ф1和Ф2數值是相同的，但是方向上是不相同的，所以，鐵芯中合成磁通Ф=Ф1-Ф2=0，所產生的電磁力也是0，進而造成保護裝置動作出口跳閘，斷路器拒動。對于這種錯誤的接線方式，必須要予以高度重視。

圖3 兩組跳閘線圈錯誤接線

4 改進措施

4.1 合閘回路中增設超時時間繼電器

在斷路器分、合閘回路中，對于分、合閘超時時間繼電器SJ的增設是至關重要的。在斷路器合閘過程中，在開啟合閘線圈以后，要啟動超時時間繼電器SJ，其正常合閘時間并不長，極容易導致超時返回繼電器SJ延時觸點動作出現滯緩現象。在合閘回路中，如果存在故障問題，如果合閘保持時間與斷路器正常操作時間存有差異，則開關輔助接點出現斷開現象的概率較高。超時閉合觸點SJ-1動作將中間繼電器ZJ開啟，開啟以后，其閉合觸點ZJ-1斷開合閘回路，ZJ-2斷開超時繼電器SJ啟動回路，避免在控制回路中燒壞各個元件，其保護作用十分顯著。在SJ啟動過程中，開入量回路中ZJ繼電器的一對常開觸點的運作狀態是閉合的，借助硬接點信號向監控后臺發送故障信號。

4.2 合理選擇繼電器

對于時間繼電器來說，繼電器必須要保證較高的精準度，而且也要避免由于時間繼電器的接入，進而使分、合閘回路參數的準確性難以保證，從而導致分、合閘線圈的動作電壓和功率降低，要結合控制回路電壓等級來確定時間繼電器的電壓等級。

5 結語

綜上所述，針對高壓斷路器控制回路的常見問題要予以高度重視，并制定配套可行的改進措施，最大程度地避免分、合閘回路電器元件和保護裝置元器件出現燒壞現象，將變電所維護費用控制在合理范圍內，落實好節約化原則，并為設備的安全運行創造良好的條件，以滿足變電所的內在需求。其中，對于保護裝置生產廠家，還要合理化設計斷路器控制回路，進而滿足用戶需求。