断路器控制回路与开关机构的现场配合应用

周 健

（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东 肇庆 526060）

断路器控制回路与开关机构的现场配合应用

周 健

（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东 肇庆 526060）

分析了断路器控制回路与开关机构的现场配合存在问题，对于断路器的防跳与保护装置防跳配合时产生的寄生回路，列举多种解决方案进行优缺点分析比较，提出了一种较为合理的改进方案建议。

控制回路；防跳跃；应用

笔者参加了电力系统的开关无油化改造以及多项保护微机化改造技改工程的安装和调试，以下对断路器控制回路现场配合应用遇到的问题进行分析探讨。

1 问题的提出

1996年某站引进的第一台合资厂的开关进行开关改造，安装完毕在做开关整组传动试验时，当用KK操作合上断路器后，发现操作电路板合位以及分位发光二极管都亮，控制屏仅红灯HD亮。当用KK操作断路器分闸时，断路器操作机构分闸正常。但是，分闸后出现控制回路断线信号，而操作电路板跳位发光二极管亮，但控制屏红﹑绿灯都没有亮的异常现象。当时将控制电源断开，再重新投入电源时跳闸位置指示全部正常。

2 原因的分析

查找原因发现存在寄生回路如图1，在控制室进行远方合闸时，S4打到远方位置，其1﹑2接点接通，当合闸命令发出，断路器合上后，DL常开接点闭合，跳闸位置继电器TWJ是通过DL常开接点及断路器防跳继电器K3线圈形成回路使跳位发光二极管亮，由于TWJ的直流电阻为20kΩ动作电压为130V，K3的直流电阻40kΩ动作电压为125V，串联分压原理得TWJ线圈上的电压为73V，K3线圈上的电压为147V，因而防跳继电器K3动作，TWJ线圈由于电压不足而不动作，控制屏上的绿灯不亮。而开关的合闸回路已经由DL常闭接点以及K3的常闭接点断开了。当开关分闸后由于防跳继电器K3通过其常开接点与TWJ线圈形成回路，一直在动作将合闸回路断开并自保持， TWJ线圈上的分压继续不足以动作。而断路器又在分闸位置其常开辅助接点DL将分闸回路断开，合位HWJ继电器返回，因此，出现控制回路断线信号。当控制电源断开后，K3自保持会因失电而返回。重新投入控制电源时，合闸回路已经恢复正常，TWJ跳闸位置继电器动作故灯光显示恢复正常。

3 解决的方案

如何取消这个寄生回路，基于传统的控制回路防跳跃功能已经在电路板构成整体，并兼顾跳保持作用暂不打算取消，曾考虑过以下四种简单的解决措施。

方法一：保留保护装置内的TBJ防跳回路不变，取消开关机构的防跳功能。断开断路器操作机构内的防跳继电器K3的线圈，并短接其串在合闸回路中的常闭接点，具体如图2所示。

方法二：跳闸位置继电器TWJ线圈及其发光二极管单独引出增加7回路电缆芯，经过断路器的常闭辅助接点接到负电源，如图3所示。

方法三：跳闸位置继电器TWJ线圈及其发光二极管单独引出增加7回路电缆芯，经过断路器及跳跃的常闭辅助接点接到合闸回路，如图4所示。

方法四：远方合闸回路 “7” （包含跳闸位置监视）经过断路器的常闭辅助接点接到合闸回路，如图5所示

图1：控制回路与断路器防跳存在寄生回路的展开图

图2：方法一展开图

图3：方法二展开图

对于四种解决方法的分析比较：

第一种方法，虽然取消了寄生回路，但牺牲了断路器操动机构内的防跳功能，在就地操作的时候没有防跳跃功能不太合理。

第二种方法，也取消了寄生回路，但同时也失去了对合闸回路监视的功能，有点顾此失彼。有些专业人员认为：合闸回路不监视问题不大，对进口断路器更是如此，只要保证接线正确，合闸线圈断线机率是很小的。对这种观点，原能源部西北电力设计院编写的《电力工程电气设计手册》中指明了原则：“为了保证控制回路的可靠性，防止由于震动使端子接线脱或辅助触点不良而引起断路器拒动而扩大事故，建议仍然设电源及跳﹑合闸回路完整性监

视为宜。”为此，笔者认为这种以取消监视合闸回路的完好性为代价的解决方法也不是很合理的，而且对于无人值班变电站普及的今天，断路器合闸回路完整性监视更为重要，其反映的信息可以让集控人员了解断路器是否可以随时合闸，从而对电网的事故进行快速判断处理。

第三种方法，同时保留两套防跳跃功能都运用，通过串联断路器常闭辅助接点以及防跳跃继电器的常闭接点解决了位置监视与开关防跳跃继电器的寄生回路，对断路器的跳合闸回路完好性有监视，存在防跳跃功能的重复，需要增加控制电缆芯﹑防跳跃继电器和断路器的常闭接点，曾被一些设计部门采用。

第四种方法，同时保留两套防跳跃功能都运用，通过在远方合闸回路串联断路器常闭辅助接点解决了位置监视与开关防跳跃继电器的寄生回路，对断路器的跳合闸回路完好性有监视，存在防跳功能的重复，无须增加电缆接线，但应考虑该串联辅助接点的返回时间是否足够与开关合闸时间能否匹配等问题，也曾被一些设计部门采用。

经过设计部门基于不重复设置电气防跳跃回路并保留合闸回路监视功能的考虑，对第一种方法进行了改进，保留保护装置内的TBJ防跳回路作为开关的远方/就地把手在远方位置时的防跳跃功能，将开关内部的K3防跳跃功能作为远方/就地把手在就地时的防跳跃功能，如图6所示。两者各尽所能互不干扰，回路简单明了。在老站改造现场实际操作运用比较简单，具体方法是将530与531回路的连片解开，将531连接到611操作把手上。该方法被开关改造时所采用。

4 遗留的问题以及改进建议。

每一个设计的考虑思路以及现场条件限制都可能会存在一些缺点，从我们在开关改造中采取消除防跳寄生回路的办法来看，主要在远方操作时保留了传统的防跳跃功能，但是，在合闸脉冲长期带电时，由于机械上的原因造成断路器合闸后又不能保持在合闸状态，而自动脱扣跳闸的现象。因TBJ没有跳闸脉冲电流不能动作而起不到防跳作用，造成断路器重复合闸。然而开关每一次合闸都会将弹簧能量释放，BW接点会将合闸回路断开，待储能约15秒后才能第二次合闸。此现象对于无人值班站影响比较大。因为操作人员在远方合闸发现此现象，要到现场处理的时间是比较长的。此时每隔15秒储能后开关都自动合闸又脱扣分闸一次，不仅对开关的灭弧影响，而且会造成机械疲劳损伤。另外当保护屏到开关的控制电缆正电源与合闸回路“7”芯线击穿短路时，传统的防跳跃回路即使在跳闸回路有电流都根本起不到防跳跃作用。出现这种两种现象的几率是极少的，但从分析上看是客观存在的。

对于遗留问题的解决建议，一是在条件许可的情况下对于老设备改造尽量采用方法三，二是在新建的变电站设计时，要求保护厂家进行定型控制电路板的改装，引出经保护防跳以及不经保护防跳的合闸回路接线端子供现场选择使用，且两种接线都保留TBJ跳闸保持功能。达到功能上不会重复，而且最大范围发挥了防跳跃的作用，相对比较可靠完善。

图4：方法三展开图

图5：方法四展开图

图6：方法一的改进展开图

结语

断路器防跳回路实现原理简单，但是作用非常大，传统的防跳跃原理久经考验，怎样将其功能在现场充分发挥，是要靠我们继电保护工作者的不断锐意创新去实践和积累经验改进的。本文是根据笔者的工作经历整理的，所持的观点难免有错误之处，敬请批评指正。

[1]原电力部1994年颁发．电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点[Z]．

[2]电力系统继电保护实用技术问答,第二版[M]．北京：中国电力出版社．

[3]北京ABB开关厂．BLK2222操作机构二次原理图[Z]．

TM77

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