断路器防跳回路异常分析及解决方案

许建兵，吴昊，孙守国，张建广

（国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

断路器防跳回路异常分析及解决方案

许建兵，吴昊，孙守国，张建广

（国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

针对实际变电站工程二次调试过程中发生的断路器防跳回路异常现象，进行原理分析，确认保护装置跳位监视回路和断路器本体防跳回路的相互影响是产生本次故障的主要原因。断路器合闸后，跳位监视回路通过防跳回路与负电源连通。一方面使得防跳继电器上分得的电压大于其返回电压而自保持，另一方面可能导致跳位监视继电器始终不返回。提出针对该异常现象的解决方案，并在现场修改接线方式后重新对断路器进行试验，证明所提方案的有效性。

断路器；防跳；二次回路；继电器

0 引言

断路器是电力系统安全稳定运行中重要的一次设备。在实际运行中，当合闸回路的触点粘连，合闸展宽时间或手动合闸时间较长时，如果合闸于永久性故障，则保护动作使相应的断路器分闸；如果合闸触点仍然闭合，则断路器会再合闸，由此发生断路器不断的分合闸的“跳跃”现象［1-2］。断路器发生“跳跃”，会降低断路器的绝缘水平和遮断容量，甚至可能造成断路器的损坏及爆炸，影响人身、设备和电网的安全。因此，必须设计相应的防“跳跃”回路来防止此类事故发生。

目前防跳回路的设计主要有机械防跳和电气防跳［3-5］。机械防跳回路设计在断路器本体操作机构内部，电气防跳回路设计在保护装置（或操作箱）内部。由于保护装置和断路器一般为不同厂家生产，时常会发生控制回路中保护装置和断路器操作机构参数配合选择不当的情况，造成断路器本身防跳回路冲突或引起其他故障［3］。因此，在投入运行前，必须对断路器进行相关防跳试验，动作情况正确后方可投入运行。

1 机械防跳和电气防跳的原理

图1为含有电气防跳和机械防跳的控制回路原理图。其中FTJ是保护装置内部的防跳继电器，TWJ是跳位监视继电器，TBJ是跳闸保持继电器，HWJ是合位监视继电器，HBJ是合闸保持继电器，HQ是合闸线圈，TQ是跳闸线圈，K0是断路器本体的防跳继电器，QF为断路器的辅助触点。

电气防跳的原理。断路器合闸后，合闸回路中的常闭触点QF断开，跳闸回路中的常开触点QF闭合。假如重合在永久故障上，则保护动作使触点BTJ闭合，跳闸保持继电器TBJ动作，其对应的常开触点TBJ2闭合，紧接着防跳继电器FTJ动作，其对应的常开触点FTJ1闭合自保持，串接于合闸回路中的常闭触点FTJ2断开，从而断开了合闸回路，防止断路器发生“跳跃”［1-2］。

图1 控制回路原理

机械防跳的原理。断路器合闸后，断路器本体防跳回路中的断路器常开触点QF闭合，此时合闸电压仍然存在，防跳继电器动作后其对应的触点K02闭合形成自保持回路，K01断开，从而断开操作机构内部的合闸回路，当重合于永久故障保护动作跳开断路器，合闸回路中断路器辅助常闭触点闭合，由于K01断开，即使合闸电压一直存在，断路器也不能合闸，有效地防止断路器发生“跳跃”。

2 防跳回路故障及分析

2.1 故障现象

为避免断路器机构本身故障时，合闸脉冲一直存在导致的断路器跳跃，根据反措要求，应该拆除保护装置的防跳，使用断路器本体的防跳回路。某变电站35 kV开关柜在拆除保护装置防跳回路，进行防跳试验时，发现如下故障。

断路器初始在分位状态，指示灯绿灯亮。断路器合闸再分闸后，绿灯不亮，断路器无法合闸。拉合控制电源后，重复上述操作，故障情况相同。

断路器初始在分位状态，指示灯绿灯亮。合闸后，指示灯绿灯和红灯同时亮；跳闸后，绿灯亮断路器无法合闸。拉合控制电源，重复上述操作，故障现象相同。

2.2 原因分析

通过对比试验，发现当使用开关本体的机械防跳后，在进行合闸分闸操作的过程中，防跳继电器K0启动并一直保持。表1给出了合闸分闸各阶段对应的控制回路以及相应的继电器的动作情况。

从表1可知，断路器合闸后，跳位监视回路与断路器本体防跳回路存在寄生回路，当保护装置中跳位监视回路和断路器本体防跳回路参数配置不合理时，一方面会导致防跳继电器K0上分得的电压大于其返回电压，防跳继电器一直保持而不返回，从而导致断路器分闸后再不能合闸；另一方面又可能导致TWJ上分得的电压大于其动作电压，造成断路器合闸后指示灯绿灯亮。

表1 合闸分闸过程所对应的控制回路及状态

2.3 理论验证

通过查阅相关技术资料及现场实测，为了对防跳回路故障进行更深层次的理论分析，得到如下数据。现场控制回路所用直流电源电压为220 V，实际测量得到跳位监视继电器串联电阻R10=28.9KΩ，均压电阻R0=11.8KΩ，防跳继电器电阻RK0=12.1KΩ。跳闸线圈和合闸线圈的电阻均为200Ω。合闸保持继电器HBJ和跳闸保持继电器TBJ电阻较小，可以忽略。防跳继电器的技术参数如表2所示。

表2 防跳继电器K0的技术参数V

断路器合闸时，防跳继电器K0分得的电压

由于111.38V＞71.5V，故此时防跳继电器动作。

合闸后，由于寄生回路的存在，防跳继电器K0分得的电压为

由于UKO=32.66 V＞27.5 V（返回电压），故防跳继电器一直处于吸和状态。合闸后，跳位监视继电器TWJ分得的电压为

若TWJ的返回电压大于77.47 V，则TWJ返回，绿灯不亮，对应故障现象一；反之，TWJ不返回，绿灯一直亮，对应故障现象二。

3 故障问题的解决方案

1）方案1。将控制回路中的跳位监视回路通过断路器常闭节点QF接至负电源，如图2所示。这样既可以保证跳位监视回路的跳位监视作用，同时又断开了断路器防跳继电器的自保持回路，使K0在启动后能够及时的返回。并且当断路器在合位时，通过QF常闭触点的断开使得TWJ返回。此种解决方案接线简单，便于工程实现。现场修改接线后重新进行控制回路检查以及防跳试验，结果断路器的动作特性及防跳功能正常。但该方案却失去了原来跳位监视回路对于合闸回路的监视作用。

图2 解决方案1

2）方案2。在跳位监视回路后串联断路器常闭辅助触点，断路器合闸后常闭辅助触点断开，从而使防跳继电器和跳位继电器返回，如图3所示。模拟防跳试验，断路器合闸后，SHJ一直闭合，防跳继电器动作，K01断开，K02闭合，断路器跳闸后，跳位监视回路的断路器常闭QF闭合，SHJ断开后，寄生回路仍然存在，断路器不能合闸。

图3 解决方案2

3）方案3。在跳位监视回路中再串联防跳继电器的常闭触点，如图4所示。防跳继电器动作后通过其常闭触点K01断开寄生回路，从而使得防跳继电器在SHJ合闸脉冲消失后及时返回。修改接线方式后，断路器动作特性和防跳功能恢复正常。

图4 解决方案3

方案3很好的解决了保护装置和断路器本体防跳回路的配合问题，在某110 kV变电站及220 kV变电站的实际调试中，通过串联断路器和防跳继电器的常闭触点很好的解决了保护装置和开关本体防跳回路的参数配置不当而引起的问题。

4 结语

针对调试过程中发生的保护装置与断路器本体防跳回路配合问题进行分析，找出故障原因，研究一种适用于解决现场问题的方法，为今后工程调试过程中有效地解决保护装置和开关本体防跳元器件参数配置提供参考和借鉴，对于工程应用和理论研究都有一定的意义。

［1］何永华.发电厂及变电站的二次回路［M］.北京：中国电力出版社，1997.

［2］兀鹏越，董志成，陈琨，等.高压断路器防跳回路的应用及问题探讨［J］.电力自动化设备，2010，30（10）：106-109.

［3］郭伟，杨东海.“防跳”回路的重叠与比较［J］.继电器，2007，35（15）：62-63，66.

［4］刘永兴.断路器操作回路中防跳继电器灵敏度的选择［J］.电力系统保护与控制，2009，37（9）：116-119.

［5］王轶成，刘波.断路器防跳回路的典型接线及其应用［J］.电力系统自动化，2001，25（1）：69-70.

Analysis and Solutions of the Abnormal Phenomenon on Breaker Anti-tripping Circuit

XU Jianbing，WU Hao，SUN Shouguo，ZHANG Jianguang
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

In view of the abnormal phenomenon of the breaker anti-tripping circuit which happened in the process of the secondary debugging in substation.Detailed analysis shows that the fault was mainly caused by interference between tab monitoring circuit and the anti-tripping circuit.After the circuit breaker was closed，the tab monitoring circuit was connected to the negative power source through the anti-tripping circuit.As a result，the voltage of anti-tripping relay was greater than its release voltage.It is also possible that tab monitoring relay may never be returned.A solution to this abnormal phenomenon is proposed in this paper.Experiments performed on circuit breaker verified the validity of the proposed solution.

circuit breaker；anti-tripping；secondary circuit；relay

TM561

B

1007－9904（2015）06－0072－03

2015-01-10

许建兵（1989），男，工程师，主要从事变电站电气安装，电力系统继电保护调试与研究工作；

吴昊（1971），男，高级工程师，主要从事电力生产管理工作；

孙守国（1971），男，高级技师，主要从事继电保护方面工作；

张建广（1964），男，工程师，主要从事变电安装及电力系统保护方面工作。