110 kV 線路斷路器無防跳案例分析

何林濤，楊寶安

（云南電網(wǎng)公司怒江供電局，云南 怒江 673200）

0 前言

當(dāng)下我國電力行業(yè)高速發(fā)展，西電東送等大工程的實施，標(biāo)志著電網(wǎng)的穩(wěn)定性也越來越高。電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、變電、配電等環(huán)節(jié)組成，它們都離不開各式各樣的斷路器，即俗稱的“開關(guān)”。斷路器對提高電力系統(tǒng)的可靠性、安全性發(fā)揮了重要的作用，主要有以下兩大方面：①控制作用：根據(jù)電力系統(tǒng)運行的需要，將部分或全部電氣設(shè)備、線路投入或退出運行；②保護(hù)作用：當(dāng)電力系統(tǒng)某一部分發(fā)生故障時，斷路器和保護(hù)裝置、自動裝置相配合，將該故障部分從系統(tǒng)中迅速切除，減少停電范圍，防止事故擴(kuò)大，保護(hù)系統(tǒng)中各類電氣設(shè)備不受損壞，保證系統(tǒng)無故障部分安全運行[1]。斷路器防跳回路就是一種防止斷路器“跳躍”的重要手段，在斷路器安全運行中起到非常重要的作用。

1 斷路器防跳回路簡介

1.1 斷路器的“跳躍”

斷路器的分合閘把手在合閘位置（或者是斷路器合閘控制回路一直處于接通狀態(tài)），當(dāng)線路故障時，繼電保護(hù)動作于斷路器跳閘（或者由于某種原因使斷路器分閘回路一直接通），這種情況下斷路器會多次重復(fù)合閘、分閘，這種現(xiàn)象即斷路器的“跳躍”。斷路器遇到這種“跳躍”情況時，輕則燒毀斷路器分合閘線圈、電機。嚴(yán)重時可能讓斷路器多次合閘于故障，且頻繁的分合，導(dǎo)致斷路器損壞，甚至造成電網(wǎng)的大面積停電。最常見的斷路器跳躍的原因為控制開關(guān)或自動裝置的合閘接點未能及時返回（操作人員沒有及時松開操作手柄、自動裝置的合閘接點粘連、重合閘出口接點粘連），同時斷路器又合閘于故障，保護(hù)裝置不斷發(fā)跳閘命令。

1.2 防跳回路的分類

斷路器防跳回路是斷路器控制回路的重要組成部分，是保障斷路器安全的重要措施，一般在斷路器的控制回路中，有兩種防跳方式：并聯(lián)防跳回路、串聯(lián)防跳回路。它們都有較好的防跳功能，但也都存在一定的弊端。

1.2.1 并聯(lián)防跳回路

并聯(lián)防跳回路是一種將防跳繼電器線圈并聯(lián)在合閘回路上的防跳回路，一般用在斷路器機構(gòu)箱內(nèi)，所以也叫斷路器機構(gòu)防跳。在并聯(lián)防跳方式下，防跳繼電器靠斷路器常開輔助接點啟動，而防跳繼電器從啟動到動作后斷開合閘回路，有一動作延時，在此延時內(nèi)，斷路器將無防跳功能，也就是存在防跳功能的死區(qū)。僅用機構(gòu)箱內(nèi)的防跳回路，因機構(gòu)箱均是安裝在戶外，運行條件較差，容易使防跳繼電器的可靠性降低，例如發(fā)生繼電器鐵心生銹、機構(gòu)卡澀等問題，影響其正確動作。

1.2.2 串聯(lián)防跳回路

串聯(lián)防跳回路其防跳功能的啟動由串接在跳閘回路中的防跳繼電器電流起動線圈實現(xiàn)。串聯(lián)防跳一般用在斷路器操作箱內(nèi)。串聯(lián)防跳單獨使用時，也存在一定的問題，首先，僅采用操作箱防跳，就地操作時不存在防跳功能。其次如果沒有跳閘指令，操作箱防跳將不會啟動，斷路器一直收到合閘命令但由于機構(gòu)問題而無法保持合閘，就會因防跳無法啟動而一直分合。最后就是僅用操作箱串聯(lián)防跳的情況下，如果斷路器一直收到合閘命令時，單相故障跳開單相，由于防跳功能啟動將使重合閘不能動作，這時非全相保護(hù)動作，而非全相保護(hù)不過操作箱，故沒有防跳功能，就會一直處于分合狀態(tài)。

2 110 kV 線路斷路器防跳驗證

例如：220 kV 甲變電站110 kV 甲乙線預(yù)試定檢前，線路正常運行，110 kV 甲乙線連接著110 kV 乙開關(guān)站運行，110 kV 乙開關(guān)站母線上連接著多個水電站運行，這些水電站通過110 kV 甲乙線上網(wǎng)。

2.1 對110 kV 甲乙線路斷路器機構(gòu)進(jìn)行防跳驗證

2.1.1 驗證方法

定檢試驗人員先進(jìn)行110 kV 甲乙線斷路器機構(gòu)箱防跳驗證，將斷路器就地匯控柜的分合閘把手旋轉(zhuǎn)至合閘位置并保持，斷路器收到合閘命令合閘，通過聽斷路器儲能聲音判斷斷路器儲能完成后，短接就地匯控柜斷路器分閘接點，給斷路器發(fā)出一個跳閘命令，在聽到斷路器跳閘聲音后，緊接著又聽到斷路器合閘聲音，這時放開斷路器分合閘把手，核對斷路器分合閘次數(shù)。

2.1.2 驗證結(jié)果

通過斷路器分合閘聲音，以及斷路器分合閘次數(shù)的核對，可以看出斷路器分閘后又合閘，說明斷路器存在跳躍現(xiàn)象，由此判定，110 kV 甲乙線斷路器沒有機構(gòu)防跳。查找原因，對機構(gòu)斷路器控制回路的圖紙進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙中設(shè)計了斷路器機構(gòu)防跳。核對現(xiàn)場匯控柜內(nèi)的二次回路，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場實際回路中，斷路器防跳回路被拆除，導(dǎo)致斷路器沒有機構(gòu)防跳。

2.2 . 對110 kV 甲乙線路操作箱進(jìn)行防跳驗證

2.2.1 驗證方法

定檢人員在發(fā)現(xiàn)110 kV 甲乙線沒有機構(gòu)箱防跳后，對110 kV 甲乙線操作箱防跳進(jìn)行了驗證。首先，通過主控室110 kV 甲乙線測控屏上的斷路器合閘按鈕對斷路器發(fā)出合閘命令，長按合閘按鈕，在斷路器合閘后，且斷路器儲能完成，按下分閘按鈕，通過斷路器位置指示燈以及現(xiàn)場斷路器分合閘次數(shù)進(jìn)行分析。

2.2.2 驗證結(jié)果

通過斷路器分合閘指示燈可以看出，斷路器在分閘后又合閘，通過現(xiàn)場的斷路器分合閘次數(shù)也能得出相應(yīng)的結(jié)論：110 kV 甲乙線斷路器存在跳躍現(xiàn)象，即不存在斷路器操作箱防跳。分析廠家說明書的控制回路（圖1），以及現(xiàn)場白圖、藍(lán)圖，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置是設(shè)計了操作箱防跳的，經(jīng)過檢查，CPU 插件上的回路與圖紙相對應(yīng)，且CPU 插件上的元件均完好。

圖1 110 kV 甲乙線控制回路

3 斷路器防跳問題的處理

經(jīng)過驗證，110 kV 甲乙線既沒有機構(gòu)防跳，也沒有操作箱防跳。分析得，機構(gòu)防跳是由于人為將斷路器就地匯控柜內(nèi)的機構(gòu)防跳回路拆除，所以，恢復(fù)接線，斷路器的機構(gòu)防跳功能就可恢復(fù)，但具體采用機構(gòu)防跳或者操作箱防跳，還要綜合考慮實際情況以及反措的要求。110 kV 甲乙線斷路器沒有操作箱防跳，經(jīng)過分析，可以排除CPU 插件損壞和人為將防跳回路拆除的可能性。而且廠家設(shè)備的確設(shè)計了防跳功能，但在實際運用中沒有實現(xiàn)防跳功能，說明防跳回路未接通。

防跳回路如果要導(dǎo)通且自保持，首先要HBJ 的常開觸點閉合，也就是HBJ 得電啟動，由圖1 可知，當(dāng)跳閘回路導(dǎo)通時，HBJ 就應(yīng)當(dāng)啟動。其次防跳回路要自保持，需要TBJ2 的常開觸點閉合，也就是TBJ2 得有電啟動。TBJ2 要有電啟動，首先要TBJ1的常開觸點閉合，即TBJ1 得電啟動，由圖1 可知，當(dāng)跳閘回路導(dǎo)通時，TBJ1 應(yīng)當(dāng)?shù)秒妴印０蠢硐霠顟B(tài)分析，試驗過程中，斷路器一直收到合閘命令，合閘回路一直導(dǎo)通，此時收到跳閘命令，也就是跳閘回路也導(dǎo)通，按圖線分析，HBJ 與TBJ1 應(yīng)當(dāng)導(dǎo)通使防跳回路自保持，從而實現(xiàn)防跳功能。而實際中，斷路器沒有防跳，即HBJ 與TBJ1 沒有啟動。再看圖1，合閘回路中，HBJ并聯(lián)了R16、R17、R18、R19 4個電阻，跳閘回路中，TBJ1 并聯(lián)了R12、R13、R14、R15 4 個電阻，因此就可以懷疑并聯(lián)電阻導(dǎo)致HBJ 與TBJ1兩端的電壓太小，從而無法啟動。

現(xiàn)場用萬用表測量得到整個合閘回路的電阻為108 Ω 左右，根據(jù)歐姆定律（公式1）可得，當(dāng)整個回路接通時，流過合閘回路的電流約為2 A。根據(jù)線路元件R12、R16 為5.6 Ω，R13、R17 為3.6 Ω，R14、R18 為1.5 Ω，R15、R19 為1 Ω。HBJ 與TBJ1的額定電壓為DC 1.5 V。根據(jù)并聯(lián)電路的電阻（公式2）可知，HBJ 與R16、R17、R18、R19 并聯(lián)，由于HBJ 的電阻較大，可忽略不計，則并聯(lián)電阻約為0.38 Ω，從而可以估算出HBJ 兩端的電壓約為0.76 V，遠(yuǎn)小于1.5 V，所以HBJ 無法啟動。

假設(shè)使電阻R19 斷路，根據(jù)并聯(lián)電路電阻（公式2）可知，并聯(lián)電阻約為0.89 Ω，根據(jù)公式（1）可得HBJ 兩端的電壓約為1.78 V，大于1.5 V，所以HBJ能正常啟動。同理使電阻R15 斷路，那么TBJ1 也就能正常啟動。HBJ 與TBJ1 均能正常啟動，則防跳回路就能啟動并自保持，實現(xiàn)斷路器操作箱防跳功能。因此，當(dāng)回路中的電流為4 A、1 A 等情況時都可以通過計算，看是否需要并聯(lián)電阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19 來調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)防跳功能。

4 斷路器無防跳的危害及預(yù)防措施

由110 kV 甲乙線沒有防跳可以看出，如果在110 kV 甲乙線運行過程中，線路發(fā)生故障，如由于某種原因，斷路器一直收到合閘命令，那么110 kV甲乙線將出現(xiàn)跳躍現(xiàn)象，輕則導(dǎo)致斷路器被損壞，重則將使故障范圍擴(kuò)大乃至造成大面積停電的電網(wǎng)事故，后果非常嚴(yán)重。

我們可以通過以下措施來預(yù)防這類事故的發(fā)生：①在變電站斷路器新投、技改驗收時，要充分驗證斷路器的防跳回路是否正常，是否具有防跳功能；②執(zhí)行反措時，一定要圖紙與現(xiàn)場實際相結(jié)合，不能盲目拆除某一種防跳回路，以免導(dǎo)致斷路器失去防跳功能，還要充分考慮機構(gòu)防跳與操作箱防跳的配合問題，得出最佳方案。③定檢過程中，提高對防跳回路驗證的重視程度，及時發(fā)現(xiàn)問題，保證斷路器安全運行。

綜上所述，根據(jù)110 kV 甲乙線無防跳的問題原因查找以及解決方法的分析，可以得出，在控制回路的元器件完好的條件下，可以充分考慮繼電器是否滿足啟動條件，或許問題就會迎刃而解。經(jīng)過分析討論，我們可以清楚地認(rèn)識到斷路器沒有防跳的危害之大，為避免這一危害，應(yīng)當(dāng)在驗收過程中，對斷路器防跳回路進(jìn)行充分驗證。執(zhí)行反措時，不能僅僅根據(jù)現(xiàn)場的圖紙進(jìn)行分析，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實際回路，合理解決斷路器串聯(lián)防跳與并聯(lián)防跳的配合問題，從而使電網(wǎng)更加穩(wěn)定的運行。