一种新型的断路器操作箱控制回路

高 波

(江苏省电力设计院，江苏 南京 211102)

随着我国电力工业的发展，电气设备的安全可靠运行已经受到普遍的关注。作为电气设备中最为常见也最为关键的断路器，其控制操作的安全可要性更是成为了重中之重。在现行的国家标准、行业标准中对断路器的控制都有着明确的规定和建议性要求。本文从现行的各类规程规范出发，结合目前断路器控制回路的现状进行分析，提出了一种新型的断路器操作箱控制回路。

1 各类规程、标准的要求

《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程(DL/T5136－2012)》中规定：“5.1.14 对断路器及远方控制的隔离开关，宜在就地设远方/就地切换开关。”。而在此规程的条文解释中写到“本条为原条文第7.5.11条。”原条文指的是被其代替的2001版《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》。2001版规程的7.5.11条与新版规程的5.1.14条完全一致，但其条文解释中明确：“在正常运行时，远方/就地切换开关切至远方位置，接收DCS命令。仅就地检修、调试时切换至就地位置，此时应切断与DCS间的I/O信号。保护量不受远方/就地切换开关的控制，保护量直接接入强电回路可提高工作可靠性，又能简化I/O量。” 据此我们可以得到3点结论：(1)在断路器就地宜设置远方/就地切换开关；(2)远方/就地切换开关切至远方位置时接收DCS命令，切换至就地位置时应切断与DCS间的I/O信号；(3)保护量不受远方/就地切换开关的控制。

《继电保护和安全自动装置技术规程(GB/T14285－2006)》中规定：“4.1.16 跳闸出口应能自保持，直至断路器断开。自保持宜由断路器的操作回路来实现。”

下文，将从目前断路器常见的控制回路入手，对其是否符合规程规范进行分析比较。

3 断路器控制回路的现状与分析

目前，国内绝大多数断路器，尤其是高压断路器，其控制操作均通过断路器操作箱完成。通过对各厂家的断路器操作箱分析发现，其原理是大致相同的。本文以某厂家的三相机械联动双跳圈断路器操作箱为例，进行分析，其接线图详见图1。

图1 三相机械联动双跳圈断路器操作箱接线图

从图1不难看出断路器第一组跳闸回路的构成：手动跳闸回路(4n107)、保护跳闸回路(4n113)在操作箱上并联后，通过跳闸保持继电器TBJ保持后，经一点(4n115)接入断路器第一组跳闸线圈。第二组跳闸回路与此类似。

基于这样的操作箱，目前断路器的控制回路大致有以下几种接线方式：

(1) 接线方式一：完全根据操作箱回路接线，由操作箱完成手动跳闸和保护跳闸的自保持后，经断路器就地设置的远方/就地切换开关，接入断路器的远方跳闸回路。

这种接线方式是目前最为常用的一种方式，尤其在变电站和发电厂的升压站中被普遍采用。它满足了保护跳闸出口由断路器的操作回路来实现自保持的要求，但其缺点在于保护跳闸受远方/就地切换开关的控制，在断路器就地运行时，保护回路也被切断。这与《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》的要求是不一致的，而且在这种接线方式下，这一缺陷是无法解决的。

(2) 接线方式二：手动跳闸回路经过操作箱手动跳闸回路(4n107)，由操作箱完成手动跳闸自保持后，经(4n115)接入断路器的远方跳闸回路；保护跳闸不经操作箱，并且不经断路器就地设置的远方/就地切换开关，直接接入断路器的跳闸回路。

这种接线方式是对接线方式一的一种改进，其优点在于手动跳闸由操作箱自保持，并仅在断路器远方控制时有效，而保护跳闸回路不受远方/就地切换开关的控制，在任何时候都有效。但其缺点也显而易见，保护跳闸回路没有自保持。这与《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求是不一致的，会造成在断路器尚未断开时，跳闸出口接点会断开。从而损坏保护出口继电器接点，导致保护跳闸不成功。

(3)接线方式三：保护跳闸回路经过操作箱手动跳闸回路(4n113)，由操作箱完成保护跳闸自保持后，经(4n115)接入断路器，不经断路器就地设置的远方/就地切换开关，直接接入断路器的跳闸回路；手动跳闸不经操作箱，但经过断路器就地设置的远方/就地切换开关，接入断路器的远方跳闸回路。

这种接线方式是对接线方式一的另一种改进，其优点在于保护跳闸由操作箱自保持，并不受远方/就地切换开关的控制，在任何时候都有效。与接线方式二相反，其缺点是手动跳闸回路没有自保持。同样与《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求是不一致的，会造成在断路器尚未断开时，手动跳闸接点有可能断开。从而，损坏手动跳闸继电器，导致手动跳闸不成功。

(4)接线方式四：在接线方式二的基础上，对保护出口继电器进行改造，使用电流保持型继电器或LOCKOUT继电器，使得保护跳闸回路自保持。

这种接线方式要求对包括母线保护、断路器保护在内的所有保护设备均统一保护跳闸出口，改造量较大，电流保持继电器选型困难，LOCKOUT继电器造价高、安装体积大，难以执行。并且这样的保持并非“由断路器的操作回路来实现”，同样不满足《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求。

通过对目前断路器常见的几种控制回路进行分析，我们发现，这几种控制回路都存在或多或少的缺陷，并且不能完全满足现行的规程规范要求。其根源在于目前的断路器操作箱无法将手动跳闸回路与保护跳闸回路分开保持，然后分别接至断路器的操作回路。

3 断路器控制回路的改进措施

根据上文的分析，我们设计出了一种新型的断路器操作箱控制回路，其接线图详见图2。

图2 新型的三相机械联动双跳圈断路器操作箱接线图

本操作箱在每个跳闸回路中分别新增了一个跳闸保持继电器TBJ12、TBJ22，用于保护跳闸的自保持。

手动跳闸回路(4n107)，通过跳闸保持继电器TBJ11保持后，经(4n115)接入断路器，并经断路器就地设置的远方/就地切换开关接入断路器第一组跳闸线圈。第一组保护跳闸回路(4n112)，通过跳闸保持继电器TBJ12保持后，经(4n117)接入断路器，并不经断路器就地设置的远方/就地切换开关直接接入断路器第一组跳闸线圈。第二组保护跳闸回路(4n125)，通过跳闸保持继电器TBJ22保持后，经(4n127)接入断路器，并不经断路器就地设置的远方/就地切换开关直接接入断路器第二组跳闸线圈。

根据改进后的断路器操作箱进行断路器控制回路的接线，可以很好地满足现行各类规程规范的要求，确保电气设备更加安全可靠的运行。而且，这样的改造成本较低，不需要对所有保护的出口进行逐一更改。

4 结语

本文针对目前常见的断路器操作箱控制回路进行了分析，指出了各接线的不足之处。在此基础上，提出了一种改进的断路器操作箱接线方式，并已申请了专利。在今后的工程设计中，可以参考借鉴。

[1]GB/T14285－2006，继电保护和安全自动装置技术规程[S].

[2]DL/T5136－2012，火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程[S].

[3]DL/T5136－2001，火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程[S].