110kV新建變電站斷路器防跳回路問題分析及改進措施

羅昕 陸校丞 顏曉娟

摘要：110kV新建變電站主變低壓側斷路器分閘后無法再次合閘，經研究發現，由于主變機構箱防跳繼電器與操作箱跳位監視回路參數不匹配，造成防跳繼電器不能可靠返回，合閘回路被切斷，斷路器無法合閘。通過修改二次接線和開展防跳試驗驗證，該問題得以解決。

關鍵詞：斷路器;繼電保護;防跳回路

中圖分類號：TM622? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）24-0244-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Analysis and Improvement Measures of the Anti-bouncing Circuit of Circuit Breakers in 110 kV Newly-built Substation

LUO Xin1， LU Xiao-cheng2， YAN Xiao-juan1

（1.Guangxi Hydraulic and Electric Polytechnic， Nanning 530023，China;2.Guangxi Electric Power Transmission and Substation Construction Company， Nanning 530023， China）

Abstract： The low-voltage side circuit breaker of the main transformer could not close again in 110 kV Substation. It was found that the parameters of jump-proof relay of main transformer mechanism box could not match those of jump-position monitoring circuit of operation box， which caused jump-proof relay could not return reliably， As a result， the closing circuit is cut off and the circuit breaker could not close.

Key words： circuit breaker; protective relay; Anti-bouncing Circuit

1 問題提出

2019年1月3日，在廣西南寧市五象新區新建110kV變電站中，保護調試工作人員對主變高、低壓側斷路器開展遙控分合閘試驗時，主變高壓側斷路器分合閘正常，低壓側斷路器完成一次分閘后，無法再次合閘。

2 原因分析

2.1 變電站基本情況

該新建110kV變電站位于廣西南寧市五象新區中心，五象新區遠期規劃為南寧市新城市中心，目前處于建設發展期，供電負荷不多，所以變電站分三期建設。一期工程1臺主變（63MVA）; 110kV線路2回，10kV線路出線15回，每臺主變安裝2組容量為6Mvar的電容器組。

主變110kV高壓側一次設備采用山東泰開高壓開關有限公司的ZF10-126G型戶內GIS成套設備，低壓側斷路器采用廣東正超電氣有限公司的小車式VS1-12戶內高壓真空斷路器。

主變保護按雙套設計，主保護與后備保護一體化配置（PCS-978NA），配置1套非電量保護（PCS-9661N）和操作箱（CJX-01-121633），主變保護裝置組兩面屏;主變高壓側、低壓側及本體各配置1套測控裝置（PCS-9705-H2），組一面屏。保護屏和測控屏均采為南京南瑞繼保電氣有限公司產品。

2.2 主變低壓側斷路器控制回路分析

由于主變低壓側斷路器遙控分合不正常，工作人員檢查斷路器控制回路，工程設計如圖1所示。

由于圖1設計二次回路十分簡略，斷路器分合閘控制回路走向表述很不明確，因此工作人員只好查廠家資料，核對現場二次接線，補充完善主變低壓側開關控制回路，如圖2所示。

根據圖2所示，保護調試技術人員進行主變低壓側斷路器遙控分合閘試驗，步驟如下：

1）用短線短接3S1-2接點，解除五防鎖，3QK切換開關打到就地同期位置，3QK3-4接點閉合。

2）投入主變測控柜3LP3遙合壓板，在后臺執行合閘操作，HJ接點閉合。

但是主變低壓側斷路器不動作。

3）在主變測控屏用萬用表測量正電源端子3CD1，正電，遙控合閘出口端子3CD9對地電壓，正電;在主變保護屏測量合閘出口端子3-4CD5，正電;在主變低壓開關柜合閘出口端子2D6，正電;2D12負電。說明控制回路電源正常，遙控合閘指令已經正確到達斷路器機構箱。

檢查斷路器輔助常閉接點QF閉合正常，電機儲能接點S1閉合正常，輔助閉鎖接點S2閉合正常，初步分析判斷是機構箱防跳繼電器KO沒有返回，KO常閉觸點切斷合閘回路，造成斷路器無法合閘。

4）斷開控制電源，待機構箱防跳繼電器KO返回，其常閉接點閉合。

5）合上控制電源，測量機構箱端子2D6，負電。執行前面的1）和2）步驟，斷路器合閘成功。

6）3QK切換開關打到遠方位置，3QK7-8接點閉合，投入主變測控柜3LP4遙跳壓板，在后臺執行跳閘指令，TJ1接點閉合。斷路器跳閘成功。

7）重復前面的1）和2）步驟，斷路器不動作，檢測結果同3）。

基本確定是斷路器機構箱防跳繼電器KO沒有及時返回，其常閉觸點切斷合閘回路，造成斷路器無法合閘。

2.3 防跳繼電器不返回原因分析

1）斷路器防跳

防跳繼電器是防止斷路器出現“跳躍”現象。斷路器“跳躍”是由于斷路器控制開關或自動重合閘裝置的合閘接點未及時返回，例如操作人員未松開手柄、自動重合閘裝置的合閘接點粘連，而正好合閘在故障設備上，造成斷路器連續多次分合的現象。

2）原因分析

該110kV新建變電站主變高、低壓側斷路器均采用斷路器就地防跳功能。根據設計要求，取消操作箱防跳功能，即把圖2主變保護A柜操作箱的TBJV防跳常閉接點用短線S2短接。

主變低壓側斷路器合閘回路如圖2所示，二次設計直接把跳位監視回路（端子3-4CD6）與操作箱合閘出口（端子3-4CD5）短接，接至機構箱端子2D6。當主變低壓側斷路器QF處于合閘位置，其常開觸點閉合。機構箱防跳繼電器KO回路電流9.1mA，功率1W，技術參數數值較小，可通過操作箱TWJ跳位監視回路得電動作，其常閉接點斷開，切斷合閘回路，常開觸點閉合，自保持不返回。如圖3所示。

如果變壓器跳閘后，故障處理完恢復送電，調度下令遙控合閘，由于防跳回路一直自保持不復歸，斷路器無法合閘，運維人員必須到達變電站現場手動斷開控制電源才能恢復，延誤了送電，影響非常大。

3 采取的措施

1）斷路器防跳分類

斷路器防跳回路有兩種：

一是保護屏操作箱防跳，也稱為電流型防跳：利用跳閘回路防跳繼電器TBJ電流線圈啟動，通過合閘回路TBJV電壓線圈自保持，從而持續斷開合閘回路，起到防止斷路器“跳躍”現象的作用，如圖4所示。

二是斷路器機構箱防跳，也稱為電壓型防跳：利用斷路器輔助接點啟動防跳繼電器KO電壓線圈，通過本身的常開接點，用合閘脈沖實現自保持，從而將合閘回路斷開，如圖5所示。

2）改進措施

該站主變低壓側斷路器有兩套防跳回路，根據《南方電網電力系統繼電保護反事故措施匯編（2014年）》第6.13條規定：每個斷路器應且只應使用一套防跳回路，宜采用開關本體防跳的要求，該110kV新建變電站主變高、低壓側斷路器均采用斷路器就地防跳功能。由于斷路器機構箱防跳繼電器KO與跳位繼電器TWJ參數不匹配，防跳繼電器KO不能及時返回，造成斷路器跳閘后無法再次合閘，必須手動斷開控制電源才能恢復。

改進措施有兩種：

1）取消開關本體防跳，改為操作箱防跳。即斷開圖2中S2的短連線，投入TBJV防跳常閉接點，斷開機構箱JP9短連線，拆除防跳繼電器KO防跳回路。

2）TWJ跳位監視回路引出端子3-4CD6與合閘出口端子3-4CD5分開，先串聯機構箱防跳繼電器KO常閉接點及斷路器QF常閉接點后，再接至斷路器合閘回路2D6處，可確保機構防跳可靠返回。如圖5所示。

由于主變機構箱沒有提供相應接點，需聯系開關廠家，按設計要求增加相應設備，修改相關二次回路接線。

經與業主工程技術負責人溝通協商，同意采用第一種改進措施，改為斷路器操作箱防跳。

4 防跳功能試驗

按照前面的改進措施，完成防跳改線，效果如何，必須通過防跳功能試驗驗證。防跳功能驗收，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象，然后觀察斷路器是否有跳躍現象。具體步驟如下：

1）合上主變低壓側斷路器，把主變測控屏3QK切換開關切到就地非同期位置，3KK控制開關把手一直保持在合后位置;

2）短接保護出口接點。斷路器跳閘不重合。

3）松開3KK控制開關把手，再合閘一次，保證斷路器能夠可靠合上。

4）短接操作箱防跳接點，再重復1）步驟，點跳斷路器，斷路器跳閘后重合一次。邏輯完全正確。

5 結論

1）通過更改防跳回路，由斷路器機構箱防跳改為保護屏操作箱防跳，有效解決機構防跳繼電器與操作箱跳閘監視回路參數不匹配問題，確保斷路器正常分合閘。

2）斷路器生產廠家很多，其滅弧原理、操作機構和控制回路多種多樣，各有特色，尤其是防跳回路的設計更是千差萬別，如何把控制回路與防跳回路很好地結合起來，需要電力工程設計者和現場技術人員共同協作，按規定做好保護調試以及驗收工作，及時發現問題，分析解決，以免留有后患。

3）采用操作箱防跳回路，注意保護出口自保持回路完好，即可保證斷路器可靠分閘，只有斷路器分閘后，其輔助常開接點QF斷開，跳閘回路才被切斷，保證保護出口繼電器接點不被用來滅分閘回路的直流電弧。

4）二次圖紙設計要求二次回路走向清晰明了，保護裝置內部接線必要的不能簡略，盡量在圖紙上顯示完整，減少現場技術人員查閱有關廠家資料時間，提高工作效率，降低人為接線錯誤概率。

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【通聯編輯：謝媛媛】