浅析断路器防跳回路的应用及常见的故障

2020-09-04张美莲

科技与创新 2020年17期

张美莲

（施耐德电气（厦门）开关设备有限公司，福建厦门361000）

断路器正常运行时可以把高压电路的空载电流和负荷电流切断，当系统出现故障时，断路器要配合继电保护装置及时将超负荷电流切断。电力系统主要由断流设备和灭弧结构组成。

1 断路器“跳跃”的危害

在永久性故障电路中，当故障反复闭合时，会使故障扩大，进而发生事故，尤其是保护跳闸信号的原因是断路，更会产生严重的后果，如断路器爆炸或者人身安全事故等；断路器主触头的行程小，6 kV电压下的真空断路器主触头大约为10 mm，真空包无法承受持续性的合闸冲击。另外设计分合闸线圈属于短时工作体系，在数次的“跳、跃”的分合闸下，合闸线圈容易受损。因此，这种现象在电力系统中不可能出现，运行回路要制订防跳措施。

2 防跳回路的作用和断路器合闸

避免由于自动装置或者控制开关合闸点未返回，闭合断路器设备或线路产生断路器持续性跳闸的情况，如工作人员未放开手柄，自动装备合闸点连接在一起。

电流启动和电压维持式电气防跳功能是，避免由于跳闸回路断路器的接点调整不合适，产生保护出口断弧、烧毁的情况。此种情况无法保护微机装置，但常常被人忽略。

断路器在工作过程中，能够切断高压回路中的负载电流和空载电流，同时也能使两种电流闭合。系统在出现故障后，应结合继电保护装备切断断路电流和过载电流，并且也要完善灭弧结构。断路器在合闸时，因保护装备和控制手柄上的合闸接点无法及时返回，当线路发生故障后，继电保护装置会向断路器发放跳闸动作指令，使断路器处在反复跳闸和合闸过程中，此种现象通常也被人们称作“断路器跳跃”。若断路器在故障状态下，反复分闸、合闸，不但会使断路器受损，同时也会使电网运行受到影响，威胁电网安全。由此可知，组织断路器在跳跃式二次回路中的重要功能。

3 防跳回路的工作原理和应用

断路器二次操作回路由两部分组成，包括操作回路以及内部回路，操作回路源于保护装置制造厂，内部回路源于断路器制造厂。两厂家电互相扶持和帮助，进而满足机构开闭操作需求。在操作电路中，包含着跳合闸线圈监测电路以及防跳电路。一般情况下，断路器本体的操作机构和保护装置的操作箱均设有“防跳”回路，保护装置的操作回路也设有跳闸继电器和合闸继电器，两者监视跳合闸回路如何协调好防跳回路，若操作不当，则会使断路器产生不可靠动作。

3.1 串联式防跳回路

串联防跳继电器TBJ由电流启动，此线圈会和断路器跳闸回路串联在一起。电压保护线圈并联在断路器合闸线圈上。若是合闸有设备或者线路故障出现，继电保护动作和出口接点会相继闭合。若此时启动防跳继电器电流线圈，并使断路器跳闸，则TBL的常闭触点打开闭合电路。此外，要始终保持电压线圈连接至常开触点。如果此时KK或HJ接点无法返回，继续发出合闸指令。因合闸回路被断开，断路器无法合闸，进而起到防跳闸的作用。在启动TBL后，其与保护出口并联的常开触点闭合并自我保护，直到“强制”断路器的常开辅助触点移位。串联防跳回路如图1所示。

图1串联防跳回路

3.2 并联防跳回路

并联防跳如图2所示。并联防跳指防跳继电器的电压线圈和断路器合闸回路并联在一起。比如，当存在永久闭合命令时，闭合整流桥的输出通过Y3、S2、S3、Si和KO连接。断路器闭合后，闭合回路的辅助触点S3'并联闭合，启动防跳继电器KO。KO触点由2-1位置变为4-1位置，闭合电路断开并保持。如果此时线路或设备发生故障，继电会保护动作跳闸。但是因闭合电路已断开，从而防止了开关跳脱。

3.3 保护装置防跳原理

保护装置防跳原理如图3所示。保护装置防跳原理是断路器合闸控制把手5、8接点粘死或者将HZJ触点粘死，线路出现手动跳闸或者是永久故障。BTJ或者是6、7点闭合，跳闸回路接通，TBJ启动跳闸，当控制把手的5接点和8接点在粘死情况下，TBJ点闭合，启动TBJV，维持电压不变，TBJ需要位置自身触点，使闭合回路中的常闭触点TBJV串联断开，切断闭合回路。断路器在跳开后，纵然断路器合闸控制手柄的触点5接点、8接点粘死，一旦向合闸回路发出指令，断路器不会再次合闸，即消除了断路器的“跳变”。电网出现故障时，保护防跳装置可防止电气设备因多次冲击增加故障范围。机构防跳是保证，若机构存在问题，则迫使开关仅能跳一次，防止断路器产生数次合闸冲击。

图3保护装置防跳功能解除图

4 常见故障探讨

4.1 接线错误

接线错误如图4所示。自动线路容易引发故障跳闸，启动TBJ电流线圈得电后，电压线圈无法自主完成工作，导致防跳装备失灵。若KK5-8触头有粘死或者是无法解除合闸脉冲的情况，则线路会发生永久性故障，会频繁出现分闸和合闸，俗称跳跃。

图4接线错误

4.2 电压和TBL线圈间绝缘性下降

绝缘性性能下降故障如图5所示，深色曲线代表电压和电流的线圈绝缘被击穿，经过HD灯、电压线圈等一系列操作，TBJV闭接点维持顿开，同时确保合闸段路已断开，由此可知，当事故跳闸后，无法合闸。

图5绝缘性性能下降故障图

4.3 接反防跳继电器极性

由图1可知，在接通控制开关KK5-8后，断路器合闸，若是出现保护动作，断路器跳闸。当TBJ线圈带电时，会触发TBI触电闭合。当未解除合闸脉冲情况下，能够维持TBJ电压线圈不变。TBJ电压线圈失电，然后恢复至初始状态。若是接反TBJ的电压线圈，在跳闸回路后，虽然未解除和闸脉冲，但也无法使TBJ电压线圈保持不变。让TBJ的接点断开再闭合，无法断开回路。比如出现永久性故障时，会发生多次合闸与分闸。

5 防跳功能解除法和验证功能法

解除断路器机构防跳，只需要从回路中把FTJ继电器取出或者将串联合闸回路的FTJ常闭点堵住、去除断路器接点，此做法是为了确保让合闸回路的FTJ继电器接点始终闭合。解除保护装置防跳，剪掉内防跳回路电阻，串联在合闸回路接点，其作用是将合闸回路的常闭接点串联在一起，使其永远闭合。

验证保护防跳的方法是手合断路器，将手放在合位，直至储存完弹簧。同时要保护跳接点，确保断路器经过时，能够保护跳闸装置，断路器需要跳一次。验证机构防跳的方法也是手合断路器，将手放在合位，直至弹簧储蓄完能量，同时要及时接正电路，除去跳闸线圈，断路器需要跳一次[1]。新建变电站数量在不断增加，验证时断路器防跳起着重要的作用，需要掌握验证方法与原理，便于把寄生回路消除，使电网稳定运行。若在新建变电站中发现未处理好断路器防跳回路，则会使断路器的合位操作位置出现指示错误，无法进行合闸。