小议电力继电保护中断路器压力闭锁

高东

[摘 要]断路器压力闭锁直接关系到保护动作行为是否正确及跳、合闸能否顺利执行。断路器设备和继电保护装置分属两个行业，双方各自的恰当设置与密切配合顯得尤为重要。现就有关问题进行分析。

[关键词]继电保护；闭锁

一、继电保护的装置

继电保护装置能反映电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动进行调整，或将那些会引起事故的电气设备予以切除。

当被保护的元件发生故障时，该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度的减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。

二、断路器操动机构的分类

弹簧储能操动机构是由电动机将弹簧拉紧或者是压缩弹簧储能，合闸时弹簧释放，将断路器合上。

气压操动机构和液压操动机构是利用气压或液压储能操作断路器分、合闸。当气压或者液压低于规定值时，启动气泵或者油泵电动机储能，气压或者液压高于规定值时，气泵或者油泵电动机停止。

三、断路器压力闭锁与继电保护的配合

重合闸压力闭锁接点必须引入继电保护装置，主要原因如下：

第一，若系统内发生永久性故障，保护装置动作跳开相关断路器后，断路器进行一次重合闸，然后加速再次跳开该断路器，此时断路器完成一次“分―合―分”的循环过程，断路器操动机构的压力会降低，如果压力值降低至闭锁合闸的范围，就会断开合闸回路，断路器操作箱内的TWJ（跳位继电器）就会失磁返回，保护装置就会认为断路器在合位（因为现在多数微机保护装置都是以TWJ接点返回来判别断路器在合位），重合闸开始充电。如果断路器操动机构的打压时间大于重合闸充电时间，重合闸就会在断路器操动机构恢复至正常压力前充满电，为再次重合做好准备，若没有把闭锁重合闸接点引入保护装置，待到断路器操动机构压力恢复至正常值时，合闸回路接通，TWJ重新励磁动作，接点闭合，保护装置会判定断路器由合位变为分位，重合闸会再次动作，使断路器错误的再次重合于故障，然后断路器再次加速跳闸，从而出现类似于“跳跃”的现象，进而损坏断路器。因此必须将闭锁重合闸接点引入保护装置。

第二，对于分相操作的断路器，断路器采用单相重合闸或综合重合闸方式时，压力闭锁还关系到保护的跳闸逻辑。当断路器操动机构压力降低到闭锁重合闸（或闭锁合闸）定值以下时，一方面闭锁重合闸，一方面沟通三相跳闸回路，使不对称故障也三相跳闸。

基于以上两个原因必须将断路器重合闸压力闭锁接点接入重合闸闭锁回路。若断路器操动机构没有闭锁重合闸的接点，则必须优先将合闸压力闭锁接点接至保护装置。

现阶段保护操作回路多直接利用操动机构内闭锁重合闸接点作为微机保护装置的闭锁重合闸的开入量，闭锁保护装置的重合闸；同时也有采用操作箱内重合闸压力闭锁继电器2YJJ常闭接点作为微机保护装置的闭锁重合闸的开入量，开入保护装置来实现的。当断路器操动机构的操作压力降低至闭锁重合闸的范围，断路器闭锁重合闸压力接点闭合，重合闸压力闭锁继电器2YJJ失磁，2YJJ的常闭接点返回闭合，微机保护装置检测到闭锁重合闸开入端有开入，重合闸放电，从而实现闭锁重合闸。

四、实现断路器操动机构压力闭锁的最佳位置

断路器操动机构压力降低闭锁重合闸应作为微机保护装置的开入量在微机保护装置中实现功能。

断路器操动机构的压力降低闭锁合闸、闭锁跳闸、禁止操作三个功能的最佳实现位置是在断路器操动机构内部来实现，这样可以减少电缆的连接，减少中间环节，断路器的操作回路最简单，压力闭锁的可靠性最高。但是当断路器操动机构内部只有一套压力降低闭锁合闸、闭锁跳闸、禁止操作接点，为了能够实现压力闭锁的同时还能发信号告警通知运行人员，就只能将这三付接点引入保护屏的操作箱启动相应的YJJ回路，来同时完成上面的两个功能。

五、操作箱内压力闭锁回路接线分析

现场实际是将断路器操动机构内部的压力降低闭锁重合闸、闭锁合闸、闭锁跳闸、禁止操作的四付接点分别引入保护屏的操作箱。压力降低闭锁重合闸的接点接入4Q1D43端子与负电源之间；闭锁合闸的接点接入4Q1D44端子与负电源之间；闭锁跳闸的接点接入4Q1D42端子与负电源之间；禁止操作的接点接入4Q1D40端子与正电源之间（如图1所示）。由图1可知，1YJJ、2YJJ、3YJJ是常励磁的，只要操动机构内的压力闭锁接点动作接通，就会短接相应的YJJ的励磁线圈，使其失磁返回；而4YJJ正常时是不励磁的，当操动机构内禁止操作的接点接通，4YJJ励磁动作。

当断路器操动机构合闸压力闭锁在操动机构执行而重合闸压力闭锁在保护装置内执行时，3YJJ接点不执行闭锁任务，但不必将3YJJ接点断开，宜维持厂家原有接线不变。这样，正常手动合闸时，3YJJ和2YJJ接点并联会使合闸回路更加可靠。

当操动机构只有一个合闸压力闭锁接点而无闭锁重合闸的接点时，闭锁合闸的接点优先接入重合闸压力闭锁回路（应将操动机构内闭锁合闸的允许压力适当提高至闭锁重合闸的允许压力）。此时，合闸闭锁也在操作箱执行，应将闭锁合闸继电器3YJJ的励磁线圈短接，使3YJJ失磁返回，断开3YJJ接点，这样才能通过2YJJ接点实现闭锁合闸。

六、断路器操动机构压力闭锁回路中存在的问题

现在在220 kV的电网中，为了防止保护拒动，保证满足继电保护可靠性的要求，保护进行了双重化配置，为防止由于断路器拒动而启动失灵保护使故障的影响范围扩大，220 kV及以上电网中应用的断路器的跳闸操动机构、跳闸回路操作箱、操作电源也都进行了双重化配置。可是操动机构内压力闭锁接点只有一套，现阶段只能控制一套压力闭锁继电器，也就是说虽然两套操作回路分别独立使用一组操作电源，但是压力闭锁继电器只能使用其中一组操作电源，可靠性降低。

七、结语

为了能够实现直流电源、跳闸回路、压力闭锁接点、压力闭锁继电器彻底双重化，断路器制造厂家的断路器操动机构应该至少提供两套同样的压力闭锁接点，分别控制两组压力闭锁继电器；保护装置制造厂家的操作箱内部也应该提供两套完全独立的闭锁回路。

参考文献：

[1]电力工程电气设计手册（电气二次部分）.中国电力出版社

[2]电力系统继电保护实用技术问答（第二版）.中国电力出版社

[3]华北电网继电保护标准化设计.中国电力出版社