断路器防跳回路的分析与优化改进

吴海涛，任 佳

(深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000)

0 引言

通常造成断路器跳跃有以下2种情况：

(1) 高压电气设备发生接地或短路故障，保护动作跳开断路器，若此时操作箱内合闸脉冲未解除，会导致断路器反复跳合闸；

(2) 断路器机构箱内有问题，如合闸按钮粘死，此时手动分闸，也会导致断路器跳跃。

针对这2种跳跃情况，现主要采取保护操作箱防跳及断路器机构箱防跳方式加以应对，防止断路器跳跃。

1 保护装置操作箱防跳回路分析

保护装置操作箱防跳回路的接线情况，如图1所示。

当线路开关处于合位时，若此时线路发生故障，保护动作，跳闸脉冲从保护跳闸TJ接点引入后，跳闸保持继电器TBJ励磁，防跳继电器TBJV回路中的TBJ常开接点闭合；若此时发生手合接点粘死或HBJ卡死等情况，同时长期存在合闸脉冲，防跳回路导通，防跳继电器TBJV励磁并自保持。此时，合闸回路虽然有合闸正电，但由于串联防跳继电器TBJV的常闭接点断开，回路不导通，防止断路器一直合闸分闸而发生跳跃。只有当合闸脉冲解除，TBJV电压线圈断电后，其常闭接点闭合，合闸回路才恢复正常状态。

由此可见，保护防跳中TBJV只有在保护动作后才启动。

2 断路器机构箱防跳回路分析

断路器机构箱防跳回路如图2所示。开关机构防跳功能是由机构内的防跳继电器52Y实现的。其作用是：当合闸脉冲发出后，如果在操作箱中发生手合按钮粘死或HBJ卡死等情况，合闸正电长期存在，开关闭合后开关辅助接点的常开接点CB也闭合，使得防跳继电器52Y励磁并自保持。此时，合闸回路中52Y常闭接点断开。只要合闸正电一直维持，合闸回路就会一直断开，直到合闸正电消失后，52Y继电器自保持回路解除，合闸回路才会恢复正常。可见，在机构防跳中，只要开关在合位且存在合闸脉冲，防跳回路就会导通，防跳继电器就会励磁。

此方法因在机构箱内实现防跳功能，所以无论是保护操作箱内的故障或断路器机构箱内本身的故障均可以得到保护，保护范围大、可靠性强。目前，南方电网系统内均已解除操作箱防跳回路，而只使用机构防跳。

3 2种防跳方法的比较

由2种防跳方法可以看出，操作箱内防跳回路主要是防止当系统或断路器等一次设备发生短路故障时，避免断路器多次经受故障电流冲击而造成故障扩大，保护对象主要是断路器本身，而无法保护因机构箱内部故障导致的断路器跳跃。

机构箱防跳回路主要是当合闸指令保持时，避免断路器一次触头承受连续多次的合闸冲击。

图1 保护装置操作箱控制回路

图2 断路器机构防跳原理

保护装置防跳继电器是在主控室的操作箱中，而断路器机构防跳继电器是在断路器机构中，2者主要有以下不同。

(1) 当变电站运行人员需要在断路器机构进行就地操作时，断路器机构防跳依然能有效防止开关跳跃，保护防跳则失去防跳效果。

(2) 如果出现机构三相不一致保护动作情况，由于机构三相不一致保护跳闸在机构中完成，回路不经操作箱，所以此时保护防跳功能失效。

根据《广东省电力系统继电保护反事故措施》(2007版)中的规定，机构防跳与保护防跳中应有且只应有一套防跳回路有效，另一套应退出运行。由于考虑到尽量简化操作箱控制回路，对于同时拥有2套防跳回路的断路器，目前广泛采用机构防跳，退出保护防跳。

4 常见的防跳事件及优化方法

4.1 2种防跳回路共用的冲突及优化方法

4.1.1 事件经过

2013年，某220 kV变电站因未及时解除远方保护防跳，发生了2种防跳回路共用时因参数配合不当，造成因防跳回路构成寄生回路导致跳合闸监视回路红、绿灯同亮的现象。事件原因是：当时操作箱内防跳回路未及时解除，在操作110 kV GIS开关时，2套防跳回路共用。在远方操作断路器合、分闸1次后，监控红、绿灯全亮，并且断路器无法操作。在拉开操作电源并重新送上后或断路器改为就地操作后，上述情况消失。但再次操作断路器后，上述情况再次出现。

4.1.2 优化方法

经现场分析，发现因断路器机构箱内防跳回路的自保持，造成了操作箱内TWJ和HWJ同时带电的寄生回路。优化方法如下。

(1) 在操作箱跳位监视回路中串入断路器的常闭辅助接点。因操作箱TWJ继电器直接串于机构合闸回路中，经机构箱防跳回路的断路器常闭接点及防跳继电器构成了寄生回路。因此，在TWJ后串入断路器机构的常闭辅助接点，这样在断路器合闸后常闭辅助接点打开，可以完全断开此寄生回路。

(2) 在操作箱跳位监视回路中串入机构箱防跳继电器的常闭接点。在操作箱跳位监视回路中串入防跳继电器的常闭接点后，也可通过防跳继电器常闭接点打开来断开此寄生回路。

在保护装置防跳和机构箱防跳回路共用的情况下，可能产生寄生回路，造成各种缺陷。如何改善处理2者间的配合，使其共同作用，可靠发挥各自的保护功效，对于变电站正常稳定的运行很重要。

4.2 继电器长期励磁及优化方法

4.2.1 事件经过

2014年，在某220 kV变电站，当断路器合闸后，发生因合闸按钮弹簧锈死老化，使合闸保持继电器HBJ卡死，合闸信号无法返回，合闸正电长期存在。此时线路发生故障，保护动作，断路器反复合闸分闸，发生跳跃。

由于机构防跳在合闸回路，而合位监视在跳闸回路，并不对机构防跳起监视作用，所以当断路器合闸后，跳位灯灭，合位灯亮起，变电站运行操作人员无法马上发现手合发生粘死或者HBJ卡死情况，导致防跳继电器52Y与合闸保持继电器HBJ会长期励磁。直到这条线路发生故障或者进行倒闸操作要断开此断路器时，合位灯与跳位灯同时不亮，报控制回路断线时，操作人员才发现手合正电长期存在。

这种情况下可能存在以下2种弊端。

(1) 防跳继电器52Y与合闸保持继电器HBJ在无人发现的情况下长期励磁。加粗加黑标记的回路长期导通(见图2)。时间一长，运行状况会变坏，造成继电器寿命减少，甚至会使烧坏，造成开关防跳失效或开关无法合闸。

(2) 如果不能及早发现手合按钮粘死，会造成当线路发生非永久性故障时线路无法进行重合闸，产生不必要的用电负荷损失。当断路器保护动作时，开关跳开。由于此时手合按钮粘死故障没有得到处理，合闸正电始终存在，防跳继电器自保持，合闸回路一直断开，无法按照整定值进行重合闸，将使原本能够恢复用电的用户蒙受不必要的停电损失。

4.2.2 优化方法

在主控室保护屏处增设1盏机构防跳告警灯，机构防跳告警灯原理如图3所示。保护屏从机构箱采集防跳继电器52Y的常开接点作为开入量，串联防跳灯形成回路。当防跳继电器52Y不励磁时，防跳灯不亮；当52Y励磁时，防跳灯亮。

图3 机构防跳告警灯原理

有了这个设计后，一旦合闸后发生手合按钮粘死或者HBJ卡死情况时，运行人员就可以通过机构防跳灯告警判断并处理故障，不会造成52Y与HBJ长期励磁；且及时处理后使线路发生非永久性故障时能够重合闸，避免了用电负荷损失。

5 结束语

因断路器手动合闸粘滞或者其他原因会造成开关反复分合闸，产生断路器跳跃事件。如果不采取措施防止开关跳跃，就可能导致开关的开断能力下降，严重时会引起开关爆炸，威胁人身安全。因此，断路器控制回路中需要存在防止开关跳跃的机制。在电力系统中，开关控制回路的防跳回路是工程验收、定检中极其重要的回路，如何处理好该回路，具有重要的理论和实践意义。

参考文献：

1 王德武.一起母联断路器误跳闸的原因分析和对策[J].电力安全技术，2013，15(7):34-36.

2 胡 浩，侯慧军.断路器合闸线圈烧毁的原因分析与对策[J].电力安全技术，2014，16(4):26-28.

3 广东省电力调度中心.广东省电力系统继电保护反事故措施(2007)[M].北京：中国电力出版社，2008.