断路器防跳回路的比较与选用

刘一璠（广东电网有限责任公司江门供电局，广东　江门　529300）

断路器防跳回路的比较与选用

刘一璠
（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门529300）

断路器发生跳跃，将使断路器承受多次故障，严重影响电网安全稳定运行，因此防止断路器跳跃具有十分重要的意义。一般断路器防跳功能的实现方式有串联防跳、并联防跳、同时使用以上两种防跳、机械防跳等。在长期实践中，机械防跳已证明并不可靠，其他电气防跳方式存在继电器参数匹配、辅助接点竞争、保护范围不全面等问题。本文通过分析各防跳实现方式的特点，结合具体案例，提出断路器防跳方式的选择策略。

防跳；断路器；控制回路；操作箱；配合

1　引言

当断路器手动或自动合闸于永久性故障线路时，继电保护装置将动作于跳闸。此时，如果因为某种原因（重合闸装置的接点未复归，或重合闸的脉冲时间大于保护动作时间），导致断路器仍能收到合闸命令，断路器将再次合闸。由于此时线路的故障为永久性故障，继电保护装置将再次动作于跳闸，如此循环往复，继而出现多次“跳—合”现象，这种现象称之为“跳跃”。此时，一方面断路器主触头将受到连续多次的合闸冲击，容易损坏；另一方面故障电流将多次冲击电力系统，严重影响系统安全稳定运行。

因此，必须采取措施防止断路器的跳跃。“防跳”就是指，利用操作机构本身的机械闭锁或在操作回路上采取措施以防止断路器跳跃的发生。一般地，断路器防跳的实现方式有串联防跳、并联防跳、同时使用以上两种防跳、组合防跳、机械防跳等。

多年来的实践证明，机械防跳并不可靠。断路器防跳由断路器控制回路中的电气防跳回路来实现，需要注意操作箱、机构箱中相关继电器的配合。

2　防跳回路

2.1串联防跳

串联防跳是指，当保护启动时，串联在跳闸回路中的防跳继电器动作，以其触点将合闸回路断开的方式，一般由设置在保护屏柜中的断路器操作箱实现，该种防跳回路作为断路器操作箱中操作回路的一部分。

如图1所示，为南瑞继保线路保护装置RCS-943A的断路器操作回路简图。

当断路器操作箱接到保护跳闸命令后，TBJ常开触点合上。若此时断路器合闸触点粘连，合闸脉冲一直存在，即1D40端子带正电，防跳电压继电器TBJV得电启动。一方面合闸回路的TBJV常闭触点动作，断开合闸回路，使断路器跳闸后不再合闸；另一方面防跳回路中的TBJV常开触点动作，使TBJV继电器自保持。

可以看出，这种防跳回路的作用条件有二个，一是合闸触点发生粘连，二是保护动作。所以，在正常情况下，保护跳闸接点不动作，防跳继电器不会长期启动，有助于延长其使用寿命。另外，由于串联防跳回路一般在室内操作箱中，工况环境较好。

但是串联防跳有明显的缺点，在以下两种情况将失效：

（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。

2.2并联防跳

并联防跳是指，当合闸触点粘连时，用断路器常开触点启动与合闸线圈并联的防跳继电器，以其触点将合闸回路断开的方式，称之为“并联防跳”，一般由断路器机构的二次回路实现。

如图2所示，为西门子公司3AP1-FG（245kV）型断路器操作回路简图。

当断路器合闸后，若合闸脉冲一直存在（无论远方或就地合闸触点粘连），正电由X1-620，经由断路器常开辅助触点S1等到达机构防跳继电器K75。K75带电，一方面合闸回路的K75常闭触点动作，断开合闸回路；另一方面防跳回路中的K75常开触点动作，使其自保持。

可以看出，这种防跳回路的作用，只需合闸触点发生粘连。由于该种防跳回路存在于断路器机构中，因此能够在断路器就地合闸和机构本身故障发生跳跃时发挥作用。

但是并联防跳方式存在以下问题：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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。

（6）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。

2.3同时使用两组防跳

即在同一断路器的控制回路中，同时使用串联防跳和并联防跳。这种防跳方式在很多省份的规范中明确禁止。但实际上，只要解决好TWJ与机构防跳继电器的寄生回路问题，两种防跳同时使用可以进行优势互补。

2.4组合防跳

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。

在图2中，解开断路器防跳回路中的X1-990与X1-991的短线，即可由远方/就地方式把手S8的常闭触点实现组合防跳方式。

3　防跳回路的选用

目前，高压断路器及其操作回路的工艺和设计越来越成熟，TWJ继电器和合闸保持继电器与机构防跳继电器的匹配问题已基本得到解决。如部分设计的解决方法是，将操作箱中的TWJ继电器与断路器机构常闭触点、机构防跳继电器常闭触点串联，再接入机构箱合闸回路；还有如北京四方的操作箱使用自适应方式的自保持回路，可以很好地实现与各大厂家断路器机构防跳回路的配合。但如果仅使用一种防跳，仍然会出现上文提到的问题。

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。

在2014年广东电网某220kV变电站的断路器更换工程中，4组220kV断路器均采用了组合防跳的方式。

结语

防跳回路是保证断路器可靠工作，电力系统稳定运行的重要手段，在工程运行实践中防跳回路出现的故障却不在少数。究其原因在于设备产品工艺不成熟，回路设计未充分考虑各防跳回路与其他回路部分的配合，断路器操作箱厂家与机构箱厂家不一致等。随着设备工艺和回路设计的逐步成熟和完善，相关问题逐步减少，使用组合防跳可以很好地保证防跳回路的完整性和正确性。当然，在变电站技改工程中，仍需根据实际情况并考虑以上问题，选取合适的防跳方案。

[1]毛晨炜.断路器防跳回路的配合问题及优化措施研究[D].华北电力大学，2013.

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