断路器操作箱防跳回路优化措施研究

黄潇恺

摘 要： 断路器跳跃现象是断路器最恶劣的故障之一，会严重影响断路器设备、破坏电网系统的稳定运行，而防跳回路就是为了防止断路器发生跳跃现象而设计出的回路。本文分析了断路器操作箱防跳回路的工作原理，提出了目前使用的操作箱防跳回路的两个隐患问题，在不影响断路器正常运行功能的情况下，结合实际对操作箱防跳回路的隐患问题提出了解决方案。

关键词： 断路器操作箱;控制回路;防跳回路

1 引言

随着社会各界对供电的需求日益增大，对电力系统的稳定性要求越来越高。在电网运行中，断路器扮演着非常重要的角色。断路器是一种控制电力线路通断的电气设备，在正常的情况下，断路器可以按照控制指令接通或断开输电线路，而当电力系统发生故障时，断路器在继电保护装置的配合下可以迅速切断故障电流，从而防止事故扩大。断路器的性能直接关系到配电线路的稳定及电气设备的安全。在电力系统运行时，断路器能够可靠及时地执行分合闸命令是十分重要的。

在断路器的运行过程中，如果遇到合闸回路出现触点粘连、机构卡死等故障，或是当断路器机构出现机构脱扣，发生偷跳等问题时，会导致断路器无法正常合闸。如果此时断路器的合闸脉冲仍未解除，就有可能会使断路器发生反复分闸合闸的情况，这种情况就称为跳跃现象。跳跃现象会使断路器的机械结构受到频繁的冲击，导致断路器寿命急剧缩短，甚至直接报废。而防跳回路就是为了避免跳跃现象而设计的，让断路器在持续收到合闸脉冲的同时如果发生故障可以可靠分闸。

2 操作箱防跳回路原理

以南瑞继保CZX-12R2型操作箱的控制回路为例。如图1，图中：TWJ继电器为合闸回路监视继电器;HBJ继电器为合闸保持继电器;FTJ继电器为防跳继电器;HWJ继电器为跳闸回路监视继电器;TBJ继电器为跳闸保持继电器;HJ节点为合闸命令节点;TJ节点为跳闸命令节点。

断路器操作箱启动跳闸时，如果合闸回路发生如节点粘连等故障，会导致合闸命令HJ节点误导通，此时如果发生故障，保护将会跳闸，TJ节点闭合励磁跳闸保持继电器TBJ，接着经跳闸保持接点TBJ启动防跳继电器FTJ，防跳继电器FTJ励磁后断开串接在合闸回路中的常闭接点FTJ，从而将合闸回路断开。这时，即使合闸命令始终存在，也可以保证合闸回路可靠断开，实现防跳功能。[[[]于胜洋，谭志聪，许晓阳，刘秀甫，陈文娟.断路器跳位监视回路与防跳回路间寄生回路的危害分析及改进意见.机电信息，2019（26）]]

3 防跳回路存在的隐患问题

虽然操作箱防跳回路从原理图纸上看已经可以避免断路器发生反复跳跃的情况。但在现场实际运行时的情况是与我们理论设计是有很大差别的，在与其他功能回路相配合时，就会暴露出许多隐患问题，影响断路器的正常分合闸功能。

根据图1、图2分析，采用操作箱防跳回路时可能有以下问题：

1、合闸回路中：仅能防止合闸命令接点误导通造成的断路器跳跃问题，如果发生端子排击穿，出现跨过合闸回路的异常正电，直接与合闸线圈短接到一起，防跳回路就会失去作用。[[[]董超，胡楠楠.断路器防跳回路失灵案例分析及改进措施.南方电网技术，2012（01）]]

2、跳闸回路中：例如，当断路器本体三相不一致繼电器动作启动跳闸时，会直接越过操作箱跳闸回路，跳闸保持继电器TBJ不会励磁[[[]曾祥智.220kV断路器三相不一致保护与防跳回路冲突问题分析与处理.电工技术，2019（15）

进而无法合上TBJ常开节点励磁防跳继电器FTJ，防跳回路失去作用。如果此时合闸脉冲一直发出，就无法防御断路器的跳跃现象。

4 操作箱防跳回路隐患问题解决方法

4.1 解决操作箱跳闸回路中的隐患问题

由于三相不一致跳闸回路越过了操作箱跳闸回路，导致TBJ继电器不会励磁，也就无法启动防跳继电器FTJ，防跳功能就会失去。

为了解决这个问题，我们可以在操作箱跳闸回路中，跳闸命令TJ的两端并联一个三相不一致跳闸常开接点，让三相不一致跳闸时TBJ即会励磁，进而励磁防跳继电器FTJ，防跳功能正常启动。如图3所示，

4.2解决操作箱合闸回路中的隐患问题

要解决直接越过合闸回路的异常正电问题，要点在于：当我们需要正常合闸时，HJ节点闭合，防跳继电器FTJ可以正常工作;而当我们不希望断路器合闸时，比如发生端子排击穿，出现越过合闸回路的异常正电时，整个操作箱回路依然具有防跳功能。

为了能够解决异常合闸问题，同时不影响正常情况下合闸回路正常运行。我们可以在合闸命令HJ节点后接一个ZJ继电器到负电端，再将ZJ常开接点串至合闸回路后。

此时，即便有异常正电直接跨过合闸回路，由于没有合闸命令，ZJ继电器不会励磁，常开节点不会闭合，合闸回路被断开无法合闸，防跳功能正常。同时当我们想正常合闸时，合闸命令HJ节点闭合，ZJ继电器励磁，ZI常开接点励磁，合闸回路导通，可以正常合闸。

此时，在加入了ZJ继电器的合闸回路中，会有以下两个不足之处：

1、ZJ继电器回路没有防跳功能。

2、合闸回路监视继电器TWJ无法正常工作。

对此提出以下改善方法：

（1）为ZJ继电器回路增加防跳功能：

如果出现合闸节点粘连等情况导致合闸脉冲一直发出的同时，出现了跨过合闸回路的异常正电，此时发生故障保护跳闸时，ZJ继电器会一直励磁，导致ZJ常开接点闭合，异常正电接至合闸线圈导致断路器出现跳跃，防跳功能异常。为了解决这个问题，我们可以在ZJ继电器回路中也串入防跳继电器FTJ的常闭接点，如图5所示：

这时，我们在解决了异常正电的问题时，也完善了ZJ继电器回路的防跳问题。

（2）合闸回路监视继电器TWJ功能完善：

此时的合闸回路中，由于没有合闸命令时，HJ节点不会闭合，ZJ常开接点不会导通，这样就会断开合闸监视回路，TWJ无法发挥作用。为了使合闸回路监视继电器TWJ可以正常工作，我们可以将TWJ接至ZJ常开接点的后方，如图6：

此时，无论是三相不一致跳闸还是异常情况引起的跨过合闸回路的正电，都无法对防跳功能造成影响。同时操作箱内的其他回路也不会受到影响，可以正常工作。

5 结论

对目前使用的断路器操作箱防跳回路存在的一些隐患问题提出了解决方法。

当采用操作箱防跳时，我们需要在跳闸命令TJ两端并联三相不一致跳闸常开接点;同时在合闸命令HJ常开节点后串联一个ZJ继电器和防跳继电器FTJ常闭节点，再将ZJ常开节点串至操作箱合闸回路后方，将合闸回路监视继电器TWJ接至ZJ常开节点后方，如图7所示：

此方案解决了断路器操作箱回路存在的隐患问题，在不影响断路器操作箱回路正常工作的情况下，稳定可靠地避免了对断路器分合闸影响巨大的跳跃问题，提高了供电可靠性。