500 kV断路器跳跃现象的原因分析和思考

2016-05-10周金刚苏展陈开达

湖南电力 2016年1期

关键词：接点合闸插件

周金刚，苏展，陈开达

(国网湖南省电力公司检修公司，湖南长沙410015)

500 kV断路器跳跃现象的原因分析和思考

Causes analysis of 500 kV circuit breakers jumping phenomena

周金刚，苏展，陈开达

(国网湖南省电力公司检修公司，湖南长沙410015)

介绍了应用于500 kV断路器防跳的原理以及由于跳闸电流太小造成防跳失效的原因及处理方法；同时介绍了跳闸电流的计算方法，并给出了通过试验得出的测试结果和波形。

断路器；防跳；跳跃；额定电流；启动

倒闸操作是电网日常工作中常见的工作，当进行送电倒闸操作时，如果手动合闸在故障线路时，继电保护装置将会加速三跳，切除故障，但由于手扳的KK把手未及时返回，故开关会再次合闸于故障，再次跳开，这样就会形成多次跳跃，不但会造成开关损坏，严重时还会由于开关多次灭弧，造成开关爆炸〔1〕。为了防止发生这种情况，所有的继电保护操作箱(或操作插件)以及断路器机构上都配置防跳继电器，当开关跳闸后，断开合闸回路，将开关闭锁在分闸状态。

1 防跳的2种实现方式

目前防跳功能主要有2种实现形式〔2〕:

一是通过断路器操作箱(或操作插件)中的防跳继电器实现，当跳闸命令发出后，启动防跳继电器电流线圈TBJI，通过防跳继电器电流线圈辅助接点启动跳闸保持继电器，使TBJa电压继电器保持励磁，从而使TBJa3、TBJa4断开，这种方式是以往传统变电站普遍采用的方式，以某公司生产的FCX－22J为例，其操作箱防跳回路如图1所示。

二是使用断路器机构内的防跳继电器，也就是常说的防跳就地实现，其原理是当分闸回路导通时，同时启动机构内的防跳继电器，而防跳继电器的常闭接点串接于机构内的合闸回路中，防跳继电器动作后常闭接点断开，从而使合闸回路断开，防止开关再次合上〔3〕。这种防跳方式目前广泛应用于国家电网公司“六统一”变电站。

图1 FCX－22J操作箱回路图

2种防跳方式不能同时使用，只能选取一种，如果选用操作箱(操作插件)实现，则应该在断路器机构内拆开防跳继电器的启动回路，并短接其常闭接点；如果使用断路器机构内防跳回路，则应该取消操作箱(操作插件)内的合闸回路中防跳。

不管采用哪种防跳，都必须保留操作箱内的HBJ，由于保护装置的出口接点是瞬时动作返回的，通常闭合时间只有10 ms左右，不能完成一次分闸，必须依靠HBJ的辅助接点进行保持，然后通过断路器机构的常开接点切断跳闸回路，也就是说分闸回路中的常开接点因为其容量足够大，所以它还起着熄弧的作用，如果防跳回路配合不好，会造成操作箱(操作插件)内的HBJ接点去息弧，由于其接点容量小，常常会烧坏接点甚至会烧坏插件，因此这种情况必须避免。

2 实例介绍

某500 kV变电站在进行线路保护换型后的整组试验时发现，该线路的2台开关(采用3/2接线方式)防跳功能无法实现，开关出现明显的“跳跃”现象，通过对操作箱和断路器机构内的控制回路检查，并未发现二次回路上的错误，断路器的其他传动试验均正常，动作行为正确。该断路器操作箱型号为FCX－22J，此型号的操作箱跳合闸电阻不能整定。一次设备断路器为3ATE型断路器。

结合停电对3ATE型断路器进行了RC加速回路改造，将原来的快速动作线圈更换为普通的动作线圈，快速线圈阻值较小，阻值为4.5 Ω，故动作电流较大；改造后的普通线圈阻值为140 Ω，动作电流较小〔4〕。

FCX－22J型操作箱的跳合闸电流为2 A，经确认跳合闸电流为2 A，因属早期产品，不能调节和整定〔5〕，或许是跳闸时跳闸电流过小，导致防跳继电器没有启动。为了验证这一结论，采用了DL750型钳形表式示波器，测试保护跳闸时的跳合闸电流。

2.1 测试方法

在断路器保护屏跳闸回路二次线上加入示波器电流钳，在线路保护屏上用继电保护试验仪加入故障电气量，保护动作的瞬间，录波器记录下动作电流波形，试验条件如下:

试验仪器:DL750型示波器、ONLLY A460继电保护测试仪，断路器型号为3ATE，主副分闸线圈阻值为145 Ω。操作箱型号:FCX－22J，站内直流额定电压为±110 V。

2.2 测试结果

结果如图2，3，所示:

图2 5012 A相断路器跳闸时动作电流波形

从图2可以看出，A相断路器动作电流值为0.7 A，因为本次共有2组断路器进行了RC加速回路改造工作，故对另一组开关的A相也进行了相同的试验，经放大后的录波图如图3所示:

图3 5013 A相断路器跳闸时动作电流波形

图3 可以看出，5013 A相的动作电流为0.6 A，本次对2组断路器共6相断路器进行测试，测试数据见表1:

表1 断路器动作电流测试结果

3 试验分析

3.1 测试数据分析

根据国家电网公司反措要求，电流型中间继电器的启动电流应为额定电流的1/2以上，由于FCX－22J型操作箱的跳合闸额定电流为2 A，故串在该回路中的防跳继电器TBIJ最小启动电流应该在1 A以上，从表1的数据中可知，现场实际电流均在0.8 A以下，很明显，由于电流未达到启动值，防跳继电器没有启动。从而导致防跳回路不能可靠闭锁合闸回路，防跳功能形同虚设。

根据公式(1)理论计算，跳合闸电流计算值为0.76 A，与实际测得的电流值一致。

从图1的控制回路图中，我们可以看到，跳闸回路中还串有跳闸信号继电器，由于电流过小，同样也没有启动，也就是说在开关跳开的过程中，操作箱上的跳闸信号灯没有点亮。

3.2 防跳继电器不启动的危害分析

保护的出口动作接点一般是瞬时动作的脉冲，由于时间太短，为了完成跳闸，常常需要TBJ来保持，然后开关分开后，通过断路器的常开辅助接点来断开跳闸回路，因为跳合闸电流通常为1～2 A左右，在断开点会产生电弧，因此跳合闸回路必须依靠开断容量相对较大的开关的辅助接点来断弧，而不能利用保护装置内的出口继电器接点来断弧，因其容量较小，容易烧坏〔7〕。

本例中由于防跳继电器没有启动，故跳闸保持继电器TBJ不会启动，保护装置的出口继电器接点可能会起到断弧的作用，这样保护屏上的出口插件会有烧坏的危险，本例之所以没有烧插件还得益于西门子断路器的快速动作线圈，经现场测试，其开关动作相应极快，从发出跳闸命令至开关跳开只需要30 ms，略快于保护动作时间，否则会导致出口插件极易烧坏。

4 现场处理措施

根据实验结果和对数据以及波形的分析，我们找到了此次2组断路器合闸于故障上时断路器跳跃的原因，针对这种情况，提出2种改进办法，一是取消此次RC回路改造工作，将跳闸线圈恢复原样；另一种方法是提前对断路器保护装置操作箱进行更换，更换为跳合闸电流可以整定的操作箱，并在操作箱内的PCB电路板上将跳合闸电流整定为2 A。最终采用了第一种方法，换回原线圈后，再次进行开关防跳试验，跳跃现象消失，操作箱上的跳闸信号灯也能正确的被点亮，证明防跳回路功能正常。