10 kV断路器防跳回路分析及改造

肖 尧，李 曼

(宁夏中宁发电有限责任公司，宁夏 中卫 755100)

0 引言

断路器防跳回路可以防止断路器因某些原因导致的反复分合闸，即断路器跳跃。如果防跳回路不完善，就可能使断路器的遮断能力下降、机构损坏，若合于故障点时，甚至可能引起开关爆炸，并对系统造成冲击，威胁人身及设备安全。断路器发生跳跃有两种情况。

(1) 当断路器合于故障点时，保护动作使断路器跳开，若此时合闸脉冲仍未解除，断路器将再次合闸，如此反复导致断路器跳跃。

(2) 当断路器机构有问题时，无法使断路器正常合闸，若此时断路器合闸脉冲仍未解除，将导致断路器反复合分闸，导致断路器跳跃。

1 断路器防跳设计原理

宁夏某发电公司的10 kV 断路器，除进线采用带防跳功能的ZN63 型外，其余均采用不带防跳功能的F—C 型，设计初衷是由微机式综合保护装置提供防跳功能，型号为PA100-M。

装置采用了串联型防跳设计原理，即当断路器处于合闸位置时，若保护跳闸出口接点BTJ 闭合或外部有跳闸指令开入时，TBJ 线圈励磁启动，启动电流应不小于100 mA，合闸回路常闭接点TBJV 断开，常开接点TBJ，TBJV 闭合，若此时合闸脉冲仍未解除或HBJ 接点粘死，TBJ 常开接点闭合使TBJV 线圈励磁，TBJV 常闭接点断开，切断合闸回路，使断路器不会再次合闸。只有合闸脉冲解除，TBJV 线圈断电后，控制回路才能恢复原来的状态。

2 存在问题

通过对10 kV F—C 型断路器进行防跳试验，发现存在以下两个问题。

(1) 综合保护装置防跳回路未起作用。就地按下合闸按钮1HA 并保持，断路器合闸后，按下分闸按钮1TA，断路器发生跳跃，反复分合闸，综合保护装置防跳回路根本未起作用。

(2) 断路器防跳回路功能存在缺陷。综合保护装置中的防跳回路并不能解决断路器本身合闸机构出现问题后因合闸脉冲未解除而导致断路器跳跃的问题，即10 kV F—C 型断路器防跳回路功能存在失灵、不完善等重大缺陷。

3 原因分析

针对10 kV F—C 型断路器防跳回路存在的问题，结合现场实测及试验进行分析，得出以下判断。

(1) 防跳回路不起作用的原因。根据综合保护装置防跳采用串联型原理，防跳继电器靠跳闸回路启动，且启动TBJ 线圈电流不能小于100 mA。结合图2 可知，综保跳闸出口X3—18 经断路器常开辅助接点，与分闸接触器KMO 线圈串联后，回到控制负电。整个跳闸回路看似不存在问题，但测量KMO 线圈阻值达到6.5 kΩ，若其他阻值忽略不计，使保护出口接点BTJ 闭合或短接外部跳闸指令，则流经综合保护装置跳闸回路的电流最大只有30 mA，而防跳启动电流不小于100 mA，显然，该综合保护装置防跳回路起不了作用。

综合保护装置分合闸回路最大可通入电流为8 A，10 kV F—C 型断路器分闸线圈阻值为185 ～200 Ω，断路器分闸电流在1 A 左右，故综合保护装置自身完全有能力直接接通分闸回路，且综合保护装置内部具有可靠的分闸保持回路，即保护出口接点BTJ 或外部跳闸指令开入后，TBJ 线圈启动，TBJ 接点闭合，由断路器常开辅助接点负责切断跳闸回路，避免断路器跳闸线圈和综保跳闸回路长时间带电，防止保护出口接点BTJ 拉弧。因此，只要断路器机构及辅助接点动作可靠，便不会对综合保护装置内接点和回路产生任何影响。

此外，由于综合保护装置内部采用串联型防跳原理，当遇到设备发生故障时，防跳回路启动，恰巧此时合闸指令未解除，可有效防止断路器再次合闸于故障点，避免电气元件受电流冲击而扩大故障范围。

(2) 采用并联式防跳回路解决合闸机构问题。对于断路器合闸机构出现问题后，如发生机构脱扣、合闸机构不能保持、偷跳等，即因综合保护装置防跳无法启动而导致断路器跳跃的问题，最有效的方法是采用并联式防跳回路。

并联式防跳回路的工作原理是当合闸脉冲发出后，断路器机构开始合闸，如因机构原因使断路器未停留在合闸后位置，机构仍返回至分闸位置，此时若合闸脉冲未解除，同时保护未动，保护装置内部的防跳继电器线圈不能启动，其串在合闸回路的常闭接点仍保持闭合。

在断路器机构合闸过程中，断路器常开辅助接点瞬时闭合，通过与断路器合闸回路并联的防跳继电器JZS 常开接点闭合后，使该防跳继电器励磁，最终合闸指令通过该防跳继电器常开接点闭合使其线圈自保持，其串在合闸回路的常闭接点断开，切断了合闸回路，使断路器不能再次合闸，只有合闸脉冲解除，防跳继电器JZS 线圈断电后，控制回路才能恢复原来的状态。

综合以上分析，10 kV F—C 型断路器防跳回路改造方案中，综合保护装置防跳的可靠性相对较高，但并联式防跳可防止断路器合闸机构故障而引起的跳跃，因此决定既保留综合保护防跳回路功能，也要对合闸回路进行改造，增加并联防跳回路。

4 改造方案

4.1 初步改造方案

(1) 取消跳闸回路接触器KMO。直接由综合保护跳闸出口X3—18 经断路器常开辅助接点后，直接启动断路器跳闸线圈，因TQ 阻值小，可保证TBJ 电流线圈起动。

(2) 改用并联式防跳回路。保留原合闸回路，采用并联式防跳回路，并确认继续保留合闸回路接触器KMC。因10 kV F—C 型断路器合闸线圈阻值在40 Ω 左右，合闸电流为5 ～7 A，虽然在综合保护分合闸回路允许电流范围内，但从综合保护装置内继电器接点可靠性角度考虑，决定保留合闸接触器KMC，以起到限制回路电流的作用。

(3) 并接防跳中间继电器JZS。在综合保护合闸出口回路上并接防跳中间继电器JZS。

合闸回路改造后进行了现场实际检验，期间发现2 个异常现象。

① 断路器在合闸状态下，分闸指示灯LD 不灭，且在断路器不论是分闸还是合闸状态时，均保持常亮。

② 断路器合闸后，防跳中间继电器保持励磁状态不返回，分闸后，不能再次合闸。

4.2 最终改造方案

原因查明后，决定将分、合闸指示灯LD 和HD 的作用简化如下。

(1) 取消其断路器分、合闸回路监测的作用，只是用来指示断路器的状态，采用可靠性更高的综合保护控制回路断线监测功能。

(2) 将综合保护装置X3-15 接线改至断路器合闸机构入口端子上，既可消除断路器合闸后的寄生回路，又可保证2 套防跳回路的正常使用。

(3) 对于并接的防跳中间继电器，考虑到其常开、常闭接点与断路器合闸回路辅助接点相配合的问题，不能因其接点动作过慢而导致断路器因机构故障出现多次合闸。

经过现场试验证明，断路器的合闸时间为40 ms 左右，而防跳继电器接点的动作时间不到20 ms,检验结果表明两者之间可以很好地配合。

5 结束语

通过对10 kV 断路器防跳回路的成功改造，提高了F—C 型断路器的可靠性和安全性，不仅积累了经验，掌握了方法，而且为更多F—C 型断路器控制回路的完善打下了坚实的基础。