一起断路器控制回路的异常分析及解决方案

赵文龙，林立锴

(广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000)

一起断路器控制回路的异常分析及解决方案

赵文龙，林立锴

(广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000)

针对220kV大港变电站在验收110kV线路时断路器控制回路中出现的问题，简单分析了电力系统中保护装置防跳与断路器机构防跳的原理及其在控制回路参数配合上出现的异常现象，并在此基础上，探讨了可能的解决方案及其优缺点，并最终给出较为成熟和经济的改造方案。

断路器；控制回路；保护防跳；机构防跳；寄生回路；参数配合

1 前言

断路器(以下称开关)是电力系统中重要的一次设备，而防跳回路是开关控制回路的一个重要组成部分。开关跳跃是指因开关合闸接点粘连或其他原因导致开关短时间内重复分合闸，如果不采取可靠措施，可能导致故障电流多次冲击电力系统，使开关的遮断能力下降，更甚者的还可能引发爆炸，威胁人身设备安全。因此要采取有效措施防止开关发生跳跃，提高设备的可靠性和使用寿命，保障电力系统的安全可靠健康运行。

开关发生跳跃主要有两种情况，一种是当开关合闸时，刚好线路有故障，保护装置动作跳开开关，若此时由于合闸接点粘连等原因导致合闸脉冲还保持住，开关将再次合闸，如此反复分合闸，将导致开关发生跳跃，针对此种情况可使用保护装置防跳加以防止；另一种情况是开关机构有问题(如机构脱扣等)，不能使开关正常合闸而发生偷跳等，如此时开关合闸脉冲还保持住，也将导致开关反复分合闸而发生跳跃，针对此种情况应该使用开关机构防跳加以防止。

2 两套防跳回路功能简析

2.1 保护装置防跳

如图1所示，当手合开关KK接通或者合闸继电器HJ接通后，开关将合闸，此时如果线路有故障，保护装置动作跳闸，BTJ接点闭合，使跳闸保持继电器TBJ励磁，TBJ常开接点闭合并使TBJ保持励磁直至开关跳开。此时，如果发生手合开关KK未复归或发生HJ、HBJ结点粘死等情况， 跳闸保持继电器的电压线圈TBJV将发生自保持，TBJV的常闭接点断开，切断合闸回路。只有当合闸脉冲解除或粘连接点复归或操作电源断电后，跳闸保持继电器的电压线圈TBJV才会断电复归，此时合闸回路重新导通。

2.2 开关机构防跳

如图2所示，开关机构防跳功能由机构内的防跳继电器K11实现：当合闸脉冲发出后，如果发生上面2.1所述的合闸接点粘连等原因导致合闸命令一直保持，同时如果由于开关机构上的原因，断路器合闸轴转动合闸后发生脱扣而没有停留在合闸后位置，则机构仍旧返回到分闸状态，此时防跳继电器K11励磁并自保持，K11的常闭接点断开从而切断合闸回路。一直到合闸脉冲解除或者合闸接点粘连复归，K11继电器的自保持回路才得以解除，开关才能再次合闸。

图1 保护装置防跳回路图

在这种情况下，保护防跳无效，因为TBJ电流线圈并未启动，TBJV常闭接点不能切断合闸回路。

图2 开关机构内防跳回路图

2.3 分析比较

综上所述，保护防跳是当合闸于故障电力系统时，为避免短路电流反复冲击电气元件而扩大故障的有效措施；而机构防跳是当开关机构本身发生故障时，为避免开关主触头承受反复的多次合闸冲击而采取的有效措施。

3 运行中出现的异常现象及分析

3.1 问题

于20世纪90年代初投产的珠海供电局220kV大港变电站在2016年进行110kV线路综合自动化改造时发生了一个异常现象：改造完进行开关分合传动试验时，发现开关合闸后出现分合闸指示灯同时亮的故障情况。而且当手动分掉开关后，开关无法再次合闸。只有在断开开关控制电源后，开关合闸回路才重新接通。经继保人员现场检查分析后发现，该异常现象由开关二次控制回路的寄生回路导致。

3.2 原因分析

为了弄清这次异常现象的寄生回路是怎么形成的,继保班人员对相关继电器进行实测并进行相应分析,结果如图3所示。

开关合闸后，开关常开接点闭合，此时跳闸位置监视继电器TWJ—电阻R—开关常开接点—防跳继电器K11之间形成了一个寄生回路，若TWJ线圈和K11线圈之间的参数匹配不合适，则有可能使得TWJ线圈励磁，分闸指示灯亮，同时断路器又在合闸位置因而合闸指示灯也亮，结果就出现分合闸指示灯同时亮的异常情况。

事实上，该控制回路的直流电压为220V，开关机构防跳继电器K11的返回电压为45V，在开关合闸位置时，测得防跳继电器K11两端的电压为143V，因而K11会通过自己的常开接点一直保持励磁并断开断路器合闸回路，直到失去控制电源才失磁重新开放断路器合闸回路。而跳位监视继电器TWJ两端的电压为79V，也刚好能励磁，所以出现开关在合位但分合闸指示灯同时亮的情况。

4 解决方案及其优劣分析

方案一：如图4所示，通过断开a、b两点之间的跳线，取消机构防跳，此时防跳继电器K11将不会再励磁。这种方法虽然彻底消除了寄生回路，不会再出现因参数配合不好导致的分合位同时亮的异常现象，但当断路器机构自身出现脱扣等异常问题时，由于保护没有动作则保护防跳不起作用，开关可能发现跳跃，致使开关损坏甚至爆炸，危害人身以及设备安全，所以该处理方法不够理想。

图3 开关二次回路中存在的寄生回路

方案二(实际采用的方案)：通过对开关控制回路存在的问题进行深入分析，发现问题的关键在于如何消除跳闸位置监视继电器TWJ与机构防跳继电器K11之间存在的寄生回路。在查阅相关资料并综合考虑该线路相关继电器参数的配合，给出了如下图五所示的优化改造方案：在跳闸位置监视继电器后同时串入机构防跳继电器K11的常闭接点和开关的常闭辅助接点，可以彻底消除该寄生回路的存在。

图4 取消开关机构内的防跳回路

该方案二在二次回路上改动量小，不需额外增加其它电气元件，在之后反复的调试传动试验中也证明，跳闸位置监视继电器TWJ与机构防跳继电器K11之间存在的寄生回路已彻底被消除，不会再出现开关合位时分合闸指示灯同时亮，以及开关分闸后无法再次合闸的异常现象。同时，开关的机构防跳功能也被完好的保留。

图5 保留机构防跳功能的优化改造方案

5 结束语

防止开关发生跳跃对保障电力系统的安全可靠运行有着很重要的意义。处理好保护防跳与机构防跳的配合问题，消除寄生回路的存在，使开关控制回路更趋合理与完善，应该在设计初期就妥善考虑。继保工作人员也应在验收过程中细心排查试验，确保防跳回路能有效动作，可靠运行，为设备的安全运行保驾护航。

[1] 魏存良，熊志宏.微机保护和断路器防跳跃回路的比较与应用[J].电工技术,2009(10).

[2] 冯杨州.关于保护装置防跳回路与操作机构防跳回路的分析[J].电气传动自动化,2005.

[3] 石卫华.消除有防跳的断路器控制电路寄生回路的方法[J].浙江电力,2002(3).

[4] 郭华君.断路器防跳回路的异常及解决方案[J].广东输电与变电技术,2008.

The Analysis and Solving Plan of the Circuit Breaker Control Loop Anomaly

ZHAOWen-long,LINLi-kai

(Zhuhai Power Supply Bureau,Guangdong Grid Company,Zhuhai 519000,China)

For the problem of the circuit breaker control loop of 110kV line of Dagrang 220kV substation acceptance,the unusual phenomenon of the principle and its control loop parameter match of the protector antitrip and circuit breaker mechanism antitrip in the power system has been analyzed. And on the basis of this,discuss the plan to be solved and strong and weak points.Finally gioe out improved plan.

circuit beraker;control loop; protection antitrip;parasitic loop;parameter match

1004-289X(2016)05-0095-04

TM56

B

2016-07-05

赵文龙：助理电气工程师，电子科技大学电气工程及其自动化专业，现在珠海供电局变电管理所继保班工作; 林立锴：助理电气工程师，上海交通大学自动化专业，现在珠海供电局变电管理所继保班工作。