保护控制回路与断路器操作机构回路的配合

吴丽颖

(广东省电力设计研究院，广东 广州 510663)

电力系统中断路器及其控制回路是继电保护实现自动控制和保护功能的执行单元，是电力系统安全稳定运行的关键。断路器控制回路配合不协调将给电力设备正常运行带来很多隐患。

1 三相机械联动断路器操作机构控制回路和保护分相操作箱的配合

对于采用敞开式设备的变电站，220 kV母联、分段及主变220 kV侧断路器采用三相机械联动机构。有些保护厂家暂时没有生产出适用于双跳圈、三相机械联动机构的操作箱。常用的分相操作箱有3个跳闸出口和3个合闸出口，而三相机械联动机构只有1个跳闸输入和1个合闸输入。工程设计时不能简单地将操作箱3个跳闸出口和3个合闸出口分别并联形成1个跳闸输出和1个合闸输出，再将跳合闸输出直接接入机构箱跳合闸输入回路。设计时需修改分相操作箱接线才能与三相机械联动机构配合使用。修改操作箱接线方法如下。

a. 解开操作箱中跳位监视与合闸出口回路的连接片、合位监视与跳闸出口回路的连接片，将3个跳位监视回路出口和3个合位监视回路出口分别并联成1个跳位监视回路出口和1个合位监视回路出口，再串入断路器常闭和常开辅助接点。操作箱中其中1个跳闸出口和1个合闸出口回路直接接入断路器机构箱的跳闸输入和合闸输入回路，其余2个跳闸出口和合闸出口回路不接。图1为断路器合闸回路，图中操作箱A、B、C三相跳位监视回路并接后串入断路器常闭接点，合闸回路仅从A相出口接入断路器机构箱合闸回路。跳闸回路与合闸回路相同。

图1 断路器合闸回路

b. 将操作箱中的单相跳、合位监视回路接入机构箱合、跳闸回路，其余两相不接，相应修改操作箱信号回路，去掉信号回路中并有另外两相TWJ和HWJ的常闭接点及串有另外两相TWJ和HWJ的常开接点 (如图2所示)，图2中“×”为操作箱中需要拆除的接线。

方法b比方法a接线简洁，没有冗余回路，很多运行单位希望跳、合位监视回路能监视断路器机构箱跳、合闸回路，因此实际工程中多采用方法b。

2 断路器位置操作切换开关在控制回路中接线的改进

图2 操作箱信号回路接线修改

很多断路器生产厂家 (包括HGIS、GIS生产厂家)在断路器的远方分、合闸回路中都串入了断路器机构箱中的“远方就地”切换开关的“远方”接点。生产厂家的本意是远方分合断路器出口回路经过机构箱“远方”位置接点接入分合闸回路。当机构箱中的“远方就地”切换开关在“就地”位置时，运行人员只能在机构箱进行就地操作，此时，即使有人在远方遥控断路器，也不能进行分合操作。当切换开关在“远方”位置时，不能在机构箱就地分合断路器。控制回路机构箱“远方就地”切换开关保证了断路器操作的唯一性，正常运行时，断路器机构箱切换开关处在“远方”位置，当运行人员误将切换开关打到“就地”位置，运行的一次设备将失去保护，此时跳闸回路中的“远方”接点处于断开状态，跳闸回路被断开，保护发出的跳闸命令不能跳开断路器，将造成其它保护越级跳闸，扩大事故范围。为保证断路器操作的唯一性，设备正常运行时不失去保护，可将控制回路进行修改 (图3中粗实线为修改后的回路)。

由图3可知，操作箱控制正电源 (回路编号101)经过断路器机构箱“远方就地”切换开关的“远方”接点后，再接入测控屏遥控回路的公共端，当切换开关处在“远方”位置时，才能在远方分合断路器。图3中保护操作箱分合闸出口不再经过机构箱切换开关的“远方”接点。修改后的回路断路器操作的唯一性没有改变，正常运行的设备不会因运行人员误操作切换开关而失去保护。

图3 改进后的断路器机构箱回路

3 防跳回路的改进

在变电站电气回路调试时发现断路器机构箱防跳功能有时无法实现，为此对控制回路进行改进(如图4所示)。为防止断路器合闸后TWJ与防跳继电器分压不均导致防跳继电器长期启动，在跳位监视回路串入断路器常闭接点，断路器合闸后断开跳位监视回路与合闸回路的连接。调试检查防跳功能时发现断路器在分位时给保护装置加入故障电流并手动合断路器，保护跳开断路器后不再重合，松开合闸按钮，防跳继电器仍处于启动状态，需人为断开控制电源后防跳继电器才能复归。断路器合闸后启动了防跳继电器，由于故障电流的存在，保护将断路器跳开，此时若合闸脉冲仍存在，防跳继电器自保持回路使防跳继电器带电。若TWJ和防跳继电器分压不均，即使合闸脉冲消失，防跳继电器也一直处于启动状态。为使防跳继电器自动复归，可在跳位监视回路再串入机构箱防跳继电器常闭接点。图4为跳位监视回路中同时串入了断路器和防跳继电器常闭接点后的回路接线图。

图4 改进后的控制回路接线

由图4可知，跳位监视回路中的断路器和防跳继电器2个常闭接点缺一不可。若跳位监视回路只串入防跳继电器的常闭接点，断路器合闸后合闸脉冲消失，断路器常开接点7－8闭合，启动防跳继电器，其常闭接点31－32打开，导致防跳继电器失电。防跳继电器失电后，其常闭接点31－32闭合。若TWJ与机构箱中防跳继电器分压不均将导致防跳继电器重新带电，其常闭接点31－32再次打开，造成防跳继电器反复带电和失电而不能正常工作。因此，跳位监视回路中必须同时串入断路器和防跳继电器常闭接点，使防跳继电器启动后自动复归，不需手动断开控制电源。

目前很多保护厂家和断路器厂家都在控制回路中设置防跳回路，有些保护防跳是电流启动、电压保持的“串联防跳”，而机构防跳则是电压启动和保持的“并联防跳”。广东电网明确要求只能采用1套防跳回路，不允许同时采用2套防跳回路。当采用机构防跳时，由于防跳继电器与操作箱中的TWJ参数不适配，很容易导致控制回路不正常，因此，采用保护防跳可减少操作箱和机构箱控制回路的配合。

4 结束语

在工程设计中完善继电保护与断路器操作机构控制回路的配合对保障电力系统的安全运行具有重要的意义，电气设计人员在设计中碰到类似问题时，应根据继电保护、断路器生产厂家及运行人员的要求及时改进和优化设计，使断路器的运行和控制更合理、可靠。

[1]徐春新.防跳继电器触点卡滞导致断路器反复跳跃的问题[J].电力系统控制与保护，2009，37(12):115－117.