高压断路器控制回路断线研究

班玉峰

摘 要：高压断路器是电网系统中的主要设备，其稳定性与可靠性直接关系到电力系统的安全、稳定运行。高压断路器除用于正常切换线路外，还用切断故障电流。在切断故障电流时需要继电保护和断路器的配合，而近期某一省电力公司反馈，平高生产的配CYT液压机构断路器产品与继电保护不匹配，进行分、合闸操作时，保护发出控制回路断线信号，影响整个电站的安全、可靠运行。

本文主要对继电保护发出断线信号进行研究并给出解决措施。

关键词：断路器；控制回路断线；继电保护；辅助开关

1 控制回路断线分析

正常情况下，在分闸（或合闸）位置时，断路器的合闸回路（或分闸回路）处于导通状态，为断路器下一次动作做好准备。目前继电保护对断路器分、合闸控制回路进行监视，来显示断路器动作的可靠性。分、合闸回路通断的切换是通过辅助开关来实现的，断路器分、合闸时活塞杆、信号缸带动辅助开关转动、切换。

辅助开关的触点分为常开和常闭两种触点，两种触点可以根据转换角度进行切换。为防止控制回路短路、分合闸过程中发生非全相，辅助开关转动时触点切换的顺序是常闭触点先断开、常开触点后闭合。如图1所示：辅助开关的切换角度是90°，接触角度是10°。辅助开关从初始位置转动10°后，常闭触点变常开，继续转动80°后常开触点变常闭，辅助开关转动过程中存在一段70°的行程，在这一行程中2对辅助开关触点同时处于断开状态，而触点同时断开的时间与辅助开关转动速度有关。

兩对辅助开关触点被接到回路中，断路器分、合闸过程中就会出现分、合闸回路同时断线的现象。如上所述，控制回路同时断线的时间与辅助开关触点接触行程及转换速度有关。如果继电保护的灵敏度可以监测到断线信号，就会发出控制回路断线报警信号。

2 断线时间研究

上文已经分析影响控制回路断线的时间有两个因素，一是触点接触角度，二是辅助开关的转动速度。辅助开关触点的接触行程越长，断线的行程越短。受辅助开关尺寸、触点爬距以及触点开断电流的影响，在转换角度已定的情况下 ，触头的接触行程不能设计的太长。经开断试验和绝缘试验验证，转换角度为90°的辅助开关触头断线角度不能小于60°，否则辅助开关切断电流时将出现拉弧现象。平高配CYT液压操动机构的断路器，控制回路串接信号缸上的辅助开关触点，通过辅助开关的转换速度来调节断路器的合分时间。因此，信号缸上的辅助开关转动速度不仅影响控制回路断线时间，也影响断路器的合分时间。控制回路辅助开关的切换速度，对机构分、合闸时间没有影响，只影响断路器的合分时间。以平高CYT液压机构断路器为例，在合分时间上下限（50ms-60ms）测量F6系列辅助开关控制回路断线时间如下：

合分时间51ms时，单分、单合测量数据如表1

合分时间为59ms时，单分、单合测量数据如表2：

从以上数据分析，三次测量的断线时间数值变化不大，合分时间的变化对控制回路断线时间影响较小，由于合闸速度慢、时间长，合闸断线时间比分闸断线时间长。

为研究不同机构控制回路断线的时间，对ABB公司生产的HMB-4.3型碟簧机构的断线时间进行测量，在合分时间上下限测量数据如下：

合分时间下限41ms时，单分、单合测量数据如表3

合分时间上限49ms时，单分、单合测量数据如表4：

从表3、表4中的数据可看出， HMB-4.3型碟簧机构分、合闸过程中存在断线现象，由于HMB-4.3机构辅助开关通过活塞杆带动转动快、断线时间短。

3 断线时间与继电保护匹配研究

控制回路断线发生在分、合闸过程中，断路器的分、合闸速度、时间及合分时间在开发产品已经确定。通过数据统计分析，调整分、合闸速度对断线时间影响不大。为了保证

断路器的合分时间，辅助开关的转换速度不易过快，否则会出现合闸过程动触头未到位，辅助开关切换、分闸回路导通，断路器就出现分闸现象。

综上所述，在断路器分、合闸过程中出现控制回路断线是客观存在的，不能通过调整辅助开关触点切换顺序消除；在保证合分时间的前提下，通过调整断路器的分、合闸速度，也不能有效缩断线时间。

根据以上分析，在控制回路断线不能消除，而断线时间又不能有效缩短的情况下，需要继电保护断路器配合，调长继电保护分、合闸回路监视的时间，使其覆盖控制回路断线时间。

4 控制回路断线影响分析

控制回路断线发生在分、合闸过程中且先于分、合闸动作结束，而断路器连续操作（如重合闸）的前提是上一次分闸（合闸）动作结束后，才具备进行下一次合闸（分闸）的条件。因此，控制回路断线对断路器本身的正常操作没有影响。

继电保护监测到控制回路断线时，保护监测电源会出现闪烁，可能对保护产生不良影响。因此，在设计继电保护保护时，需要考虑控制回路断线时间，调整监测时间使保护监测不到控制回路断线信号。

5 结束语

以上研究表明，断路器操作过程中，发生控制回路断线是必然存在的现象。即使调整断路器、辅助开关，断线时间变化也不能消除和有效缩短，需要调整继电保护的监测时间，才能解决问题。因此，在变电站设计阶段，断路器生产厂家应将控制回路断线时间告知设计院或保护生产厂家，根据断路器的特性设计保护，避免电站交接试验时保护发出控制回路断线信号。