断路器分、合闸回路监视功能的改进

付振强，王 舒，胡宇先，齐志铭

（1.国网鞍山供电公司，辽宁 鞍山 114001；2.国网辽宁省电力有限公司检修公司，辽宁 沈阳 110006）

经验交流

断路器分、合闸回路监视功能的改进

付振强1，王 舒1，胡宇先1，齐志铭2

（1.国网鞍山供电公司，辽宁 鞍山 114001；2.国网辽宁省电力有限公司检修公司，辽宁 沈阳 110006）

通过对标准断路器操作回路监视功能的改进，解决了其不能全时段、全工况对操作回路进行监视的问题，避免了特定状态下控制回路断线时不发报警信号，保证了断路器动作的可靠性。

断路器；分闸回路；合闸回路；监视回路；直流断线

随着电网技术的不断进步与发展，对相应电力设备的安全性、可靠性及稳定性要求越来越高。近年来，智能化变电站、无人值守变电站等应用广泛，对一次设备的可靠性和稳定性的要求更高，这不仅包括设备本身的稳定性和可靠性，还包括二次控制部分的稳定性和可靠性。

电力系统的控制对象主要包括断路器、隔离开关等设备，其中断路器是用来连接、控制电力系统设备及线路的关键设备之一［1］，其可靠动作对保证电力系统的稳定运行尤为重要，只有其可靠动作，正确执行继电保护及自动装置的命令，才能在电力系统故障时避免事故的发生，减少事故的蔓延和扩大［2］。

在断路器故障中，二次控制部分故障率占总故障率的75%以上，是主要的故障源［3］。因此，要保证断路器的稳定性，首先要提高二次控制部分的稳定性。断路器操作回路在继电保护设备中起着辅助和保护的作用，是保护装置与断路器之间的接口装置［4］，合理设计断路器操作回路能显著提高断路器动作的正确性和可靠性。为提高供电质量，准确掌握断路器运行状态，对二次控制回路中的分、合闸主回路必须进行在线监视，以确保二次控制回路操作的可靠性，保证保护正确动作［5－6］。

1 标准断路器操作回路

1.1 操作回路原理

标准断路器操作回路原理图如图1所示。

图1 标准断路器操作回路原理图

当断路器处于合闸位置时，断路器辅助接点的常开触点DL闭合，如果合闸位置继电器HWJ励磁，说明包括辅助接点、分闸线圈及连接回路良好，合闸位置继电器HWJ经分闸线圈TQ、断路器辅助常开触点DL形成回路，即可监视分闸线圈，整个分闸回路处于合闸位置继电器HWJ的监视之中。此时，断路器辅助接点中的常闭触点DL处于分位，断开了断路器的合闸线圈回路，分闸位置继电器TWJ回路处在断开状态，分闸位置继电器TWJ处于失磁状态。

当断路器处于分闸位置时，断路器辅助接点的常闭触点DL闭合，如果分闸位置继电器TWJ励磁，说明包括辅助接点、合闸线圈及其连接回路良好，分闸位置继电器TWJ经合闸线圈HQ、断路器常闭触点DL形成回路，即可监视合闸线圈，整个合闸回路处于分闸位置继电器TWJ的监视之中。此时，断路器辅助接点中的常开触点DL应分开，断开断路器分闸线圈回路，合闸位置继电器HWJ回路处在断开状态，合闸位置继电器HWJ处于失磁状态。

在正常情况下，断路器在合闸位置时合闸位置继电器HWJ监视分闸回路，分闸位置时分闸位置继电器TWJ监视合闸回路。

当断路器处于分闸位置时，分闸位置继电器TWJ动作，合闸位置继电器HWJ不动作，若合闸回路发生断线，则分闸位置继电器TWJ返回。当断路器处于合闸位置时，合闸位置继电器HWJ动作，分闸位置继电器TWJ不动作，若分闸回路发生断线，则合闸位置继电器HWJ返回。由此可知，分闸位置继电器TWJ和合闸位置继电器HWJ本身具备监视分、合闸回路的特性［7－8］，因此，可将分闸位置继电器TWJ和合闸位置继电器HWJ常闭触点串联构成直流断线报警回路。

1.2 分、合闸回路监视功能存在的问题

当断路器处于合闸位置时，合闸线圈HQ的状态失去监视。对于合闸回路，如果此时断路器辅助接点中的常闭触点DL至直流负02之间的合闸线圈HQ及连接回路出现断线，则标准的断路器操作回路对此没有监视能力，一旦出现上述断线，当故障分闸后断路器势必失去重新合闸的能力。

当断路器处于分闸位置时，分闸线圈TQ的状态失去监视。对于分闸回路，如果此时断路器辅助接点中的常开触点DL至直流负02之间的分闸线圈TQ及其连接回路出现断线，则标准的断路器操作回路对此没有监视能力，一旦出现上述断线，当断路器合闸到故障相时，断路器将失去分闸能力，比失去合闸能力后果更严重。

标准断路器操作回路中，合闸位置继电器HWJ不能监视常开触点DL至直流负02之间的分闸线圈TQ及连接回路是否出现断线，分闸位置继电器TWJ不能监视常闭触点DL至直流负02之间的合闸线圈HQ及连接回路是否出现断线。一旦出现上述故障，均将造成严重的后果，因此，需对标准断路器操作回路进行改进。

1.3 操作回路断线的危害

正常情况下断路器在合位时，合闸位置继电器HWJ监视分闸回路，断路器在分位时，分闸位置继电器TWJ监视合闸回路。但断路器处于合闸状态时监控系统无法监视合闸回路，处于分闸状态时监控系统无法监视分闸回路，上述情况下发生操作回路断线不能及时报警，系统发生故障将造成断路器拒分或拒合事故。

断路器处于合闸位置正常运行状态时，当断路器合闸回路发生断线，正常监视回路不发报警信号，如果线路发生故障保护动作跳开断路器后，自动重合闸动作及手动合闸都不能将断路器合闸，恢复线路供电，甚至造成变电站全停事故，系统曾发生过此类事故。断路器处于热备用状态或准备合闸送电时，断路器分闸回路发生断线，正常监视回路不发报警信号，如果断路器合闸送电发生故障，此时保护动作，但断路器不能跳闸，将导致越级跳闸扩大事故，甚至造成电网失稳等情况。

2 改进断路器操作回路

标准断路器操作回路监视功能存在一系列问题，为避免断路器在关键时刻无法合闸或分闸而造成电网失稳，在断路器处于某种状态时能及时发现该状态控制回路是否断线。因此，对图1相关回路进行改进，改进后的断路器操作回路原理图如图2所示。

图2 改进断路器操作回路原理图

2.1 改进后的断路器合闸线圈监视回路

在与合闸线圈HQ串联的断路器辅助接点常闭触点DL上，并联了由HJJ及限流电阻RHJJ串联组成的合闸线圈回路。

当断路器处于合闸状态时，与合闸线圈HQ串联的DL常闭触点接通，HJJ被DL常闭触点短路，相当于处于失磁状态。此时，由分闸位置继电器TWJ监视合闸回路。如果分闸位置继电器TWJ失磁，说明合闸回路存在断线情况，应发出直流断线警报。

当断路器处于分闸状态时，与分闸线圈TQ串联的DL常开触点断开。当分闸回路处于正常状态时，HJJ应处于励磁状态。DL常闭触点断开后，要求分闸位置继电器TWJ必须失磁。因此，要求分闸位置继电器TWJ与HJJ串联工作时，分闸位置继电器TWJ必须处于失磁状态。当合闸回路出现断线时，HJJ因回路断线而处于失磁状态，应发出直流断线警报。

2.2 改进后的断路器分闸线圈监视回路

在与分闸线圈TQ串联的断路器辅助常开触点DL上，并联了由HJJ及限流电阻RHJJ串联组成的分闸线圈回路。

当断路器处于合闸状态时，与分闸线圈TQ串联的DL常开触点接通，TJJ被DL常开触点短路，相当于处于失磁状态。此时，由合闸位置继电器HWJ监视合闸回路。如果合闸位置继电器HWJ失磁，说明分闸回路存在断线情况，应发出直流断线警报。

当断路器处于分闸状态时，与分闸线圈TQ串联的DL常开触点断开。当分闸回路处于正常状态时，TJJ应处于励磁状态。DL常开触点断开后，要求合闸位置继电器HWJ必须失磁。因此，要求合闸位置继电器HWJ与TJJ串联工作时，合闸位置继电器HWJ必须处于失磁状态。当分闸回路出现断线时，TJJ因回路断线而处于失磁状态，应发出直流断线警报。

通过对分、合闸线圈监视功能的改进，实现了断路器处于合闸位置或分闸位置时均能对断路器操作回路断线进行监视，实现了对断路器分、合闸线圈的全时段、全工况的监视。通过实时了解分、合闸操作回路状况，有效避免了标准监视回路在断路器合闸时只能监视分闸回路、分闸时只能监视合闸回路，防止断路器在合闸状态时合闸回路有故障及在分闸状态时分闸回路有故障不能及时发报警信号，保证了断路器可靠正确动作。

3 结束语

高压断路器操作回路的稳定性和可靠性关系到断路器动作的正确性，操作回路异常将造成断路器无法及时分、合闸，进而对电网产生较大影响，因此，设计具备全时段、全工况监视功能的分、合闸操作回路，提前发现操作回路存在的异常，具有非常重要的意义。本文以高压断路器分、合闸线圈回路为例，分析了目前高压断路器分、合闸线圈监控功能存在的问题，结合现场实际，针对该问题提出了相应的解决办法。通过对监视回路的优化和改进，使监视功能更完善，能帮助运行人员判断分析绝大部分操作回路异常情况，并及时采取措施，避免造成电力安全事件，保证断路器的安全稳定运行，提高电力系统安全稳定性。

［1］ 周华良，夏 雨，邹志杨.带分闸回路监视的断路器操作回路设计与实现［J］.江苏电机工程，2011，30（6）：41－44.

［2］ 王长春.一种特殊运行方式下的保护方案［J］.东北电力技术，2010，31（4）：27－29.

［3］ 陈冬霞，吴东升.500 kV莞城变电站失灵保护的实现［J］.东北电力技术，2006，27（12）：20－23.

［4］ 吴丽颖.保护控制回路与断路器操作机构回路的配合［J］.东北电力技术，2010，31（10）：35－36.

［5］ 薛丽丽.发电机出口断路器分合闸监视回路分析［J］.电力安全技术，2013，15（11）：59－61.

［6］ 胡学海，唐海燕.高压断路器控制回路断线监视方案比较及功能优化［J］.电工技术，2013，34（2）：53－55.

［7］ 熊启新，汪旭峰，彭淑明.变电站二次回路识图与分析［M］.北京：中国电力出版社，2012.

［8］ 张洪涛，高文强，李晓刚.高压断路器分、合闸监视回路研究与改进［J］.黑龙江科技信息，2014，18（24）：141－142.

Improvement on Monitoring Function of Breaker Tripping and Closing Loop

FU Zhen⁃qiang1，WANG Shu1，HU Yu⁃xian1，QI Zhi⁃ming2
（1.State Grid Anshan Electric Power Supply Company，Anshan，Liaoning 114001，China；2.State Grid Liaoning Maintenance Company，Shenyang，Liaoning 110006，China）

In this paper，the monitoring function of breaker＇s operation circuit is improved to solve the problems which can not whole time，all condition monitoring for circuit.It avoids no alarm signal under specific condition，ensuring the reliability operation of the circuit breaker.

Breaker；Tripping loop；Closing loop；Monitoring loop；DC disconnection

TM561

A

1004－7913（2015）10－0039－03

付振强（1962—），男，高级技师，从事电力系统继电保护工作。

2015－06－20）