500kV斷路器防跳試驗方法優化

孫大根

500kV斷路器防跳試驗方法優化

孫大根

（國能大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 雅安 625304）

斷路器合閘回路一般都設計有防跳功能，防止斷路器異常重復合閘。為保證防跳回路運行可靠，需要定期對防跳回路進行試驗檢查，常見的防跳試驗方法都著重驗證回路的正確性，忽視了驗證防跳繼電器動作時間是否滿足要求的問題，容易導致誤判。本文介紹一種新的試驗方法，能夠可靠檢查防跳回路是否存在異常，為設備安全穩定運行提供保障。

斷路器；防跳；試驗；優化

0 引言

500kV斷路器是電力系統的關鍵設備，主要起到關合、承載和開斷正常運行電流及短路電流的作用[1]。如果斷路器匯控柜或監控系統合閘命令觸點粘連造成合閘回路一直帶電，當設備出現故障導致開關跳閘時，合閘令會使斷路器繼續合閘，一般情況下故障電流可達到數倍額定電流，會對故障設備和斷路器本身都造成極大損害，嚴重時甚至造成斷路器爆炸，所以在斷路器合閘回路中設計有防跳功能，可以防止斷路器異常重復合閘[2]。

為保證防跳回路運行可靠，需要結合斷路器定檢開展防跳功能驗證工作[3]。目前，一般的防跳試驗方法是手動將合閘把手切至合閘位置保持不變（模擬合閘令觸點粘連），然后通過在保護裝置加故障量，使保護裝置動作或直接在保護屏內短接跳閘令跳斷路器，觀察斷路器是否繼續合閘來判斷防跳功能是否正常。這種方法能夠驗證防跳回路是否正常，但是不易檢查出防跳繼電器動作時間不滿足要求的情況，可能會出現誤判防跳功能正常的情況。如果運行中斷路器快速保護動作，會出現斷路器分閘后防跳繼電器觸點仍未到位的情況，不能閉鎖合閘功能，導致斷路器繼續合閘，影響設備安全穩定運行[4-8]。

1 防跳回路介紹

某電站500kV斷路器采用斷路器本體的防跳功能，合閘回路及防跳回路接線如圖1所示。正常情況下，斷路器操作壓力及SF6氣體壓力正常，無閉鎖信號，斷路器收到合閘令后，合閘令1SHJ、防跳繼電器觸點52YA、分閘位置52b/1、操作壓力閉鎖觸點GLX、SF6氣體壓力閉鎖觸點HL均閉合，合閘線圈勵磁，斷路器正常合閘；合閘到位后，斷路器合閘位置觸頭52a/1閉合，防跳繼電器52YA勵磁并自保持，將合閘回路中的52YA1（常閉）觸點斷開，此時即使合閘令粘連，斷路器因故障跳開后也無法繼續合閘，起到防跳的作用。

圖1 斷路器合閘及防跳回路接線

為檢查防跳回路工作情況，按照規程要求隨斷路器定檢開展防跳功能試驗，對于更換了防跳繼電器的情況，要特別注意檢查防跳繼電器動作時間與保護跳閘時間的配合關系。

2 防跳試驗中存在的問題分析

2.1 常見試驗方法

常見的斷路器防跳試驗方法一般有兩種：

1）手動摁住斷路器手合按鈕不放（模擬手合觸點粘死），用繼電保護校驗儀在保護裝置中加故障量，觀察斷路器操作箱面板燈變化及斷路器動作情況，未發生合閘現象則判斷防跳回路完好。

2）在保護屏內端子排上用一根短接線短接手合或重合觸點，用另外一根短接線依次短接跳閘觸點，觀察斷路器操作箱面板燈變化及斷路器動作情況，未發生合閘現象則判斷防跳回路完好。

2.2 存在的問題

1）人工手合時手合令返回時間不確定，或手合觸點接觸不可靠，無法確保合閘回路可靠接通，易造成防跳誤判，且所需試驗人員較多，效率不高。

2）未考慮跳閘令與防跳繼電器動作時間配合問題。如果防跳繼電器動作時間過長（大于150ms），試驗時跳閘令發出時間可能也很長（大于1s），這種情況下防跳繼電器會正常閉鎖合閘回路，起到防跳作用，試驗成功。斷路器動作時序如圖2所示。但是實際運行中故障后保護裝置僅需20ms就會開出跳閘令[9]，40ms后斷路器就分閘到位，這種情況下防跳繼電器還未動作，起不到閉鎖合閘的作用，開關會再次合閘，防跳失敗。斷路器動作時序如圖3所示。所以這種試驗方式會造成誤判，不能發現防跳回路存在的隱患。

圖2 斷路器動作時序（防跳成功，誤判）

圖3 斷路器動作時序（防跳失敗）

3 試驗方法優化

從以上的分析可以看出，防跳繼電器的動作特性對防跳功能至關重要，而且在試驗中容易被忽視。斷路器合閘到位后，防跳繼電器開始勵磁，到防跳繼電器的觸點動作，這個時間是基本固定的。考慮到500kV系統保護的最快動作時間在20ms左右，加上斷路器的分閘時間約20ms，所以防跳繼電器的動作時間不應超過40ms，否則斷路器分閘到位后防跳繼電器還未動作，起不到閉鎖合閘的作用，防跳功能就存在隱患。也就是說，進行防跳試驗時，要重點檢查防跳繼電器能不能在最快的保護（比如線路的工頻變化量距離保護）動作后正確閉鎖合閘回路，這樣才能準確判斷防跳功能是否正常，否則就可能出現誤判[10-11]。

本文以某電站500kV斷路器的防跳回路為例進行分析。具體防跳回路接線如圖1所示，防跳繼電器的動作時間和斷路器的分合閘時間見表1和表2。

表1 防跳繼電器動作時間測試結果

表2 斷路器分合閘時間測試結果

以表1和表2數據進行時序分析，斷路器合閘令發出后，大約70ms合閘到位，此時防跳繼電器52YA開始勵磁，約16ms后防跳觸點52YA1斷開，閉鎖合閘回路；同時斷路器合閘到位后，若線路存在短路故障，則線路保護裝置20ms動作出口跳閘，再經20ms后分閘到位，此時合閘回路已被防跳繼電器斷開，能夠正常閉鎖合閘。斷路器合于故障后動作時序如圖4所示。

圖4 斷路器合于故障后動作時序

基于上述分析結果，本文認為做防跳試驗時要特別注意斷路器合閘時間與保護跳閘時間的配合，常見試驗方法中合斷路器后人工加故障量或短接跳閘觸點的方式都達不到毫秒級的時間配合要求，所以本文利用繼電保護校驗儀的狀態序列功能來進行試驗，就能夠很容易進行時間間隔控制。

首先，為了準確反映斷路器的合閘位置，在斷路器檢修時從斷路器兩側接地開關的接地連片拆引處引出兩根試驗線（GIS設備斷路器無外露接線點，需要合上接地開關，并拆除接地連片），接至繼電保護校驗儀的開入回路，然后從繼電保護校驗儀的開出回路接兩根試驗線至斷路器的跳閘回路。防跳試驗接線示意圖如圖5所示。

具體試驗方法如下：

（1）按圖5所示方法完成試驗接線。

（2）使用狀態序列功能，在狀態1的狀態觸發條件中勾選“開入量旋轉觸發”，將狀態1狀態名稱選擇為“故障前狀態”，也就是斷路器合閘后進入狀態1。

圖5 防跳試驗接線示意圖

（3）在狀態1序列的開關量輸入欄勾選實際接線通道。

（4）將狀態1序列的開關量輸出欄對應實際接線通道勾選閉合。

（5）將狀態1序列開關量輸出保持時間設置為0s，本階段開關量不開出。

（6）將狀態1序列觸發后延時設置為20ms（參照保護裝置的最快動作時間設置）。

（7）將狀態2狀態名稱選擇為“故障狀態”，觸發條件勾選“最長狀態時間”，最長狀態時間選擇200ms，確保斷路器正常分合時間。

（8）將狀態2開關量輸出欄對應實際接線通道勾選閉合，開關量輸出保持時間設置200ms，確保斷路器分閘令有效。

（9）啟動狀態序列試驗，現地合斷路器并保持斷路器合閘旋鈕不放（大于1s），檢查斷路器合閘后正常分閘，未再次合閘即確認防跳功能正常。

4 結論

本文對斷路器防跳功能進行了分析，重點分析了防跳回路中防跳繼電器與保護跳閘令動作的時間配合問題，指出了常見試驗方法中存在的不足，并結合某電站的實際防跳試驗過程，提出了試驗的優化方法，該試驗方法能夠準確發現防跳回路中存在的問題，具有很好的實踐意義。

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Optimization of anti-jump test method for 500kV circuit breaker

SUN Dagen

(CHN Energy Daduhe Pubugou Hydropower General Plant, Ya’an, Sichuan 625304)

The closing circuit of breaker is generally designed with anti-jump function to prevent repeated closing of circuit breaker. In order to ensure the reliability of anti-jump function, it is necessary to test and check the anti-jump circuit regularly. The general anti-jump test methods focus on verifying the correctness of the circuit and ignore the problem of verifying whether the action time of anti-jump relay meets the requirements, which is easy to lead to misjudgment. This paper introduces a new test method, which can reliably check whether there are abnormalities in the anti-jump circuit and provide guarantee for the safe and stable operation of the equipment.

circuit breaker; anti-jump; test; optimization

2021-11-11

2021-12-02

孫大根（1986—），男，安徽桐城人，本科，工程師，主要從事水電站電氣專業管理工作。