一种优化的组合防跳方案

宋海涛

摘要：电力系统中因为合闸接点黏连可能导致跳跃现象发生。跳跃会引起断路器爆炸及事故扩大等后果。本文首先对传统的串联防跳和本体防跳进行分析，然后提出了一种组合防跳，该防跳方案通过远方、就地把手保证满足只有一套防跳投入的要求，并通过分析验证了组合防跳的可能性。

关键词：跳跃 串联防跳 并联防跳 组合防跳

一、断路器“防跳”概念的引入

1.断路器产生“跳跃”现象的原因。断路器是电力系统应用较多的设备。发电机、变压器、高压输电线路、电抗器、电容器等设备的投运或停运都是由相连断路器的合闸或分闸来实现的。运行中一次设备发生故障时，继电保护装置动作，跳开（分闸）离故障设备最近的断路器，使故障设备脱离运行电源。断路器是电力系统中操作较频繁的设备，断路器的控制回路随着断路器的型式、操动机构的类型及运行上的不同要求而有所差别，但基本接线相类似。当控制开关或者重合闸的接点未能及时返回（例如手动合闸继电器接点粘连、重合闸装置出口接点粘连）而此时正好合闸于故障线路和设备上，造成断路器不断跳合。而且由于断路器合闸后操作把手在未复归状态，若此时发生故障使断路器跳闸，由于合闸脉冲未解除，促使断路器再次合闸，如果合闸脉冲始终不能解除，断路器将出现多次的跳-合现象，这种现象称为跳跃。

2.手动合闸于故障线。电力系统中，早期传统架空线检修的具体步骤是：检修人员故障检修前首先向调度申请停电，调度审核后将检修线路停电，检修人员验电以确保安全，然后挂接地线，找出并排除故障，然后拆接地线，最后向调度申请送电，调度审核后送电。但实际工作中，检修人员排除故障后有时会忘记拆接地线而直接申请送电，导致调度送电时，带接地线合闸。还有就是值班员误将停电待检修的故障线路送电，或手动合闸于永久性故障，这些情况下断路器都会出现反复跳合的跳跃现象。

3.手动合继电器接点粘连。电力系统中断路器的控制，通常是通过电气回路来实现的，为此必须有相应的二次设备。在主控制室的控制平台上，应有能发出跳、合闸命令的手动控制开关和按钮，在断路器上应有执行命令的操作机构，即跳、合闸线圈。手动控制开关和操作机构之间是通过控制电缆连接起来的。控制回路按操作电源的种类，可分为直流操作和交流操作（包括整流操作）两种类型。直流操作一般采用蓄电池组供电，交流操作一般是由电流互感器、电压互感器和所用变压器供电。此外，对断路器的控制，按所采用的接线及设备又可分为强电控制和弱电选线控制两大类。在三相断路器中，若某相手动合闸继电器的一对常开接点粘连，在操作电源接通时，由于该相手动合闸继电器接点粘连，该相合闸，而此时其余两相处在分闸位置，断路器非全相保护动作，将该相断路器跳开，此时该相手动合闸继电器接点依然粘连，该相再次合闸，从而使该相断路器多次合-分闸，即称为跳跃。

4.重合闸装置出口接点粘连。在电力系统中，架空输电线路的故障大多数是瞬时性故障，如果自动重合闸装置能把跳开的线路再次重新合闸，就能恢复正常供电。自动重合闸装置按其功能可分为三相重合闸及综合重合闸。110kV及以下线路采用三相自动重合闸，即不论线路发生单相接地（110kV以下线路除外）或相间故障，都由继电保护装置动作把断路器的三相跳开，然后由重合闸装置动作把该三相自动合闸;220kV及以上线路采用综合重合闸，即综合考虑单相自动重合闸和三相自动重合闸。若重合闸装置出口接点粘连，一旦操作电源接通，断路器便会合闸，若故障依然存在，继电保护装置动作，断路器跳闸，但由于重合闸装置出口接点粘连，断路器再次合闸，从而造成断路器多次合-分，即称为跳跃。

5.断路器“跳跃”的危害。如果断路器发生跳跃，势必造成断路器的绝缘下降，油温上升，缩短断路器的使用寿命以致造成断路器的毁坏，严重时会引起断路器爆炸。加上由于反复合闸于永久性故障电路，很容易引起故障扩大并导致事故，特别是保护跳闸信号源自于短路时，会引发断路器爆炸的严重后果，甚至导致人身安全事故。

二、传统防跳方案简介

在电力系统的安全运行中，防止开关跳跃非常重要，防跳回路一直都是继保验收的重点。内蒙电网的事故反措要求是为避免开关本体和操作箱之间出现配合不当导致串电致使出现不正常现象，一般要求两者选用一套. ，其中以采用操作箱防跳较多。但在实际的应用中，选用一套防跳会出现覆盖范围不全的情况。

图1所示的保护装置典型防跳回路也被称为串联式防跳回路。即防跳继电器TBIJ 由电流启动，该线圈串联在断路器的跳闸回路中，电压保持继电器TBVJ 与断路器的合闸线圈并联。当合闸到故障线路或设备上，则继电保护动作，保护出口接点TJ 闭合，此时防跳继电器TBIJ 的电流线圈启动，同时断路器跳闸，TBIJ的1對常开接点接通TBVJ继电器并保持，TBVJ的1对常闭接点断开合闸回路。若此时继续发出合闸命令，由于合闸回路已被断开，断路器不能合闸，从而达到防跳目的。同时，防跳继电器TBIJ启动后，其并联于保护出口的常开接点闭合并自保，直到“逼迫”断路器常开辅助接点变位为止，有效地防止了保护出口接点断弧。

所示为典型的断路器本体防跳，即防跳继电器KO的电压线圈并联在断路器的合闸回路上。断路器分闸状态，1个持久的合闸命令出现时，合闸回路接通，断路器合闸后，并联在合闸回路的常开辅助接点闭合，启动防跳继电器KO 并自保持，与合闸线圈串联的KO常闭断开，断开合闸回路。若此时继续发出合闸命令，由于合闸回路已可靠断开，从而防止了断路器跳跃。

（1）就地操作。此时即使串联防跳继电器动作，不能断开就地合闸脉冲，防跳失效。

（2）机构本身故障造成跳跃。断路器合闸后发生触点粘连，此时断路器由于机构故障（三相不一致或偷跳等）或其二次回路故障返回至分闸状态，由于保护不动作，则防跳继电器不启动，断路器将继续合闸分闸，发生跳跃。

（3）正常手合时间稍长，防跳继电器就会动作。继电器动作频繁将缩短其使用寿命。

（4）由于防跳回路中辅助触点先于合闸回路辅助触点动作，而导致防跳回路与合闸自保持回路联通，又由于断路器操作箱合闸保持继电器与机构防跳继电器参数匹配不好，防跳继电器分压误动，导致控回断线。

（5）因重合闸脉冲展宽时间较长，一般大于开关变位时间，故需考虑操作箱合闸保持继电器HBJ与机构防跳继电器的参数匹配问题。

（6）当断路器分位监视继电器TWJ与操作箱合闸出口并接时，断路器若在合位，需考虑TWJ与机构防跳继电器所在的寄生回路问题。常见案例中，由于TWJ继电器与防跳继电器参数匹配不合适，导致合位时均分压启动，造成断路器分合闸指示灯均不亮，同时控制回路断线，甚至继电器因长期动作烧毁。

（7）机构防跳并接范围应跨过弹簧未储能接点，以防止该接点抖动（开关机构跳闸震动等）或合闸后弹簧未储能触点短时断开时，防跳回路失效。

（8）线路遇永久性故障，先合侧合闸后发永跳，后合侧非故障相可能因重合闸和跳闸时间间隔小，机构防跳来不及启动。

三、组合防跳的提出

保障高压断路器正确可靠动作关系到电网的安全稳定运行，断路器防跳回路设计是保证断路器安全的重要措施之一，因断路器本体与其保护自动控制装置分属一、二次设备，一般由不同的厂家设计、制造，而在实际运行中两者又联系紧密，工程设计中有效地将两有机结合显得尤其重要。

通过分析各防跳实现方式的特点，结合具体案例，提出组合防跳的防跳策略。

组合防跳，即通过断路器机构箱的远方/就地方式把手，实现远方控制时使用操作箱中的串联防跳，就地控制时使用断路器机构中的并联防跳。在任何时候，断路器均只有一套防跳回路，能够满足相关规定的要求，且发挥两种防跳回路的优势。

在“一个断路器只使用一套防跳”的要求下，需要断路器在任何时候均可实现防跳功能，且性能稳定，所以采用组合防跳方式为宜。一方面，断路器正常运行时，使用操作箱防跳回路（串联防跳），集成回路和室内环境能保证其工况稳定;另一方面，就地作业或操作时，使用机构箱防跳回路（并联防跳），防止就地合闸于故障又发生合闸接点粘连导致跳跃;另外目前高压断路器工艺已较成熟，因机构本身故障连续多次跳开的概率较低，可不予考虑。

该方案在取得断路器跳位和防止断路器防跳误启动闭锁合闸回路的同时，保证了断路器运行、检修和试验时防跳功能的正常投入，同时也降低了防跳继电器的通电时间，提高了防跳回路的可靠性。

参考文献：

[1]朱兴文，谭志宇，贯士虎.断路器防跳回路异常问题分析及处理[J].电工技术，2016（06）：57-59

[2]陳川，石帅，夏传帮.断路器防跳回路缺陷分析及处理[J].电工技术，2012（08）：72-74.