高压断路器控制回路常见问题分析及改进

冯涛

（中国铁路武汉局集团有限公司信阳供电段，河南 信阳 464000）

1 引言

断路器是铁路牵引变电所的一项重要电气设备，这对于接通或断开电路具有极大的帮助，特别是在牵引供电系统发生短路故障时，断路器能否迅速动作将故障点切除，与断路器的电气、机械性能有着一定的联系，还关系到其控制、保护及二次回路接线的合理性。因此，对于高压断路器控制回路，必须要制定切实可行的改进措施来保证供电系统的安全运行。

2 断路器控制回路原理

以高铁牵引变电所220kV等级的断路器控制回路为例，现阶段，断路器分、合闸二次控制回路得到了广泛的应用，断路器在合闸命令发生过程中，如果断路器辅助接点没有返回，合闸回路会一直处于导通的状态。

在实际运行过程中，断路器在合闸操作过程中极容易出现以下问题：首先，在断路器分、合闸过程中，断路器机构和辅助开关配合不合理问题经常出现，进而导致在分、合闸过程中，断路器分、合闸到位辅助开关触头难以断开；其次，断路器机构自身的灵活性严重缺失，卡涩现象较为常见[1]。在断路器分、合闸操作过程中，虽然分、合闸回路导通，但是由于受到机构问题的影响，很难合上断路器。

3 高压断路器控制回路常见问题分析

3.1 跳闸操作箱误发跳闸信号

针对跳闸操作箱误发跳闸信号问题，值班人员必须要明确断路器跳闸的原因是因为正常操作跳闸导致的，还是事故跳闸导致的。针对这一问题，相关工作人员必须要进行深入的分析和探讨。

图1属于某厂生产的分相操作箱原理接线图的一部分，这在220kV和以上断路器的控制回路中得到了广泛的应用，但是在手动正常操作断路器跳闸过程中，极容易误发保护动作出口跳闸信号。比如：以A相为例，在手动操作断路器跳闸过程中，手动继电器STJa励磁，其接点STJa闭合，如果接通了跳闸回路，极容易导致断路器出现跳闸。在这个过程中，对于“防跳”继电器的自保护回路来说，接通了保护动作出口跳闸信号继电器TXIJa电流线圈回路，导致其励磁动作，进而不利于运行人员的正常操作和运行。

在图1中，对于手动继电器STJa的接点，如果在TXIJa电流线圈两端进行了并接，在STJa发生动作时，会大大增加TXIJa电流线圈短路问题的发生概率，但是，针对TXIJa动作电流这一问题，要对断路器跳闸电流进行全方位、多角度的分析，以此来为设计提供可行的参考依据，其动作具有高度的灵活性，而且线圈直流电阻也不大。此时，STJa接点已经将其电流线圈短路，但是仍然会流经一些跳闸电流，进而存在于TXIJa电流线圈[2]，进而使其动作。因此，结合现场实际调试经验，在TXIJa继电器选择和调试过程中，要将这种动作的灵活性保持在合理范围内，而且在保护动作出口过程中，还要确保电路器能够跳闸，并发出信号。

图1 A相断路器第一组跳闸回路示意图

3.2 断路器拒动不能及时断开回路

对于进线为220kV等级牵引变电所的高压断路器，大都设置了两组跳闸线圈，在手动跳闸时，所接通的跳闸线圈仅有一组，而要想满足自动装置动作跳闸的保护要求，要将两组跳闸线圈进行接通处理，旨在确保断路器动作跳闸的稳定性和可靠性，及时将故障点切除掉，避免事故范围的扩大，将电力系统故障的危害降至最低，从而促进电力系统的健康运行。

以330kV牵引变电所为例，在电气调试施工过程中，对于进线保护带断路器联动试验工作的开展，必须予以高度重视。在试验过程中，断路器拒动现象较为常见，也就是说，针对手动操作断路器分合闸，其运作状态是非正常的，而保护装置动作出口以后，断路器没有出现跳闸现象。基于此，反复校对和分析断路器控制回路和保护回路接线，但是并没有发现异常问题。要想充分掌握拒动的成因，相关工作人员在试验时，可以任意采用一组跳闸线圈回路断开，这时，断路器拒动现象便消失不见，如果两组跳闸线圈同时接入断路器，便会出现拒动现象。经过查找和分析发现，两组跳闸线圈套在了同一铁芯上（见图2），在这两组线圈中，其匝数是相同的，保护装置在发出跳闸指示以后，流经两线圈的电流也是相同的，进而产生的磁通为Ф1=Ф2。在图2中，铁芯中的合成磁通 Ф=Ф1+Ф2=2Ф1，其中，产生了诸多电磁力，这远远比一组跳闸线圈工作效率要高，很难使断路器出现跳闸现象，但是针对两组跳闸线圈的实际接线，仍然需要进一步改进。

图2 两组跳闸线圈正确接线

由图3可以了解到，两组跳闸线圈产生的磁通Ф1和Ф2数值是相同的，但是方向上是不相同的，所以，铁芯中合成磁通Ф=Ф1-Ф2=0，所产生的电磁力也是0，进而造成保护装置动作出口跳闸，断路器拒动。对于这种错误的接线方式，必须要予以高度重视。

图3 两组跳闸线圈错误接线

4 改进措施

4.1 合闸回路中增设超时时间继电器

在断路器分、合闸回路中，对于分、合闸超时时间继电器SJ的增设是至关重要的。在断路器合闸过程中，在开启合闸线圈以后，要启动超时时间继电器SJ，其正常合闸时间并不长，极容易导致超时返回继电器SJ延时触点动作出现滞缓现象。在合闸回路中，如果存在故障问题，如果合闸保持时间与断路器正常操作时间存有差异，则开关辅助接点出现断开现象的概率较高。超时闭合触点SJ-1动作将中间继电器ZJ开启，开启以后，其闭合触点ZJ-1断开合闸回路，ZJ-2断开超时继电器SJ启动回路，避免在控制回路中烧坏各个元件，其保护作用十分显著。在SJ启动过程中，开入量回路中ZJ继电器的一对常开触点的运作状态是闭合的，借助硬接点信号向监控后台发送故障信号。

4.2 合理选择继电器

对于时间继电器来说，继电器必须要保证较高的精准度，而且也要避免由于时间继电器的接入，进而使分、合闸回路参数的准确性难以保证，从而导致分、合闸线圈的动作电压和功率降低，要结合控制回路电压等级来确定时间继电器的电压等级。

5 结语

综上所述，针对高压断路器控制回路的常见问题要予以高度重视，并制定配套可行的改进措施，最大程度地避免分、合闸回路电器元件和保护装置元器件出现烧坏现象，将变电所维护费用控制在合理范围内，落实好节约化原则，并为设备的安全运行创造良好的条件，以满足变电所的内在需求。其中，对于保护装置生产厂家，还要合理化设计断路器控制回路，进而满足用户需求。