断路器本体防跳与微机保护装置防跳回路分析

山西航空产业集团有限公司 景城城 庞新乐

0 引言

断路器是电力系统中重要的一次设备，断路器的“跳跃”是指当断路器合闸后，合闸信号一直未解除（如控制开关机构卡死，自动装置触点粘连），如遇到一次系统永久性故障，继电保护动作使断路器跳闸，则会出现多次“跳闸—合闸”现象。如果断路器发生多次跳跃现象，会使断路器损坏，造成事故扩大，所以在断路器的控制回路中增设了防跳回路，用以防止出现断路器跳跃现象。

目前，微机保护装置中防跳回路和断路器（弹簧操作机构的真空断路器，如VS1、ZN63）本体防跳回路都是为防止断路器跳跃现象而设计，微机保护装置采用串联式防跳原理，断路器多采用并联式防跳原理，两种防跳工作原理有着本质的区别，通过对这两种防跳回路的分析，选择出最有效最可靠的防跳回路，从而保证断路器安全平稳运行。

1 防跳工作原理

1.1 微机保护装置防跳工作原理

目前，我国的微机保护厂家众多，如北京四方、北京清大、河南许继、南京南瑞等等，其控制、防跳回路的设计基本相通，微机保护装置中的防跳回路原理基本上是沿用老式国产断路器串联式防跳工作原理。所谓串联式防跳，即防跳继电器的电流线圈TBJ1串联在断路器的跳闸回路中，电压保持线圈TBJ2经自身的常开触点与断路器的合闸回路并联，其动断触点则串入合闸回路中。

如图1，当利用控制开关SA或微机保护合闸出口进行合闸时，如果合在短路故障上，微机保护跳闸出口动作，使得断路器跳闸，跳闸电流流过防跳继电器的电流线圈TBJ1使其启动，并保持到跳闸过程结束。其间动合触点TJB1闭合，如果此时合闸脉冲未解除，即SA触点5～8或微机保护合闸出口触点卡死，则防跳继电器电压线圈TJB2得以自保持，动断触点TBJ2断开，切断整个合闸回路，使断路器不能再合闸。只有在合闸脉冲解除，防跳继电器的电压线圈TJB2失电后，整个电路才能恢复正常。另外，当TBJ1启动后，其并联于保护跳闸出口的常开接点闭合并自保持，直到“逼迫”断路器常开辅助接点变位为止，有效地防止了保护跳闸出口接点断弧。

图1 微机保护装置防跳原理

1.2 断路器本体防跳工作原理

我国著名的高压断路器厂家有常州森源、常熟电气、西开电气、上海人民等等，国外品牌有ABB、施耐德、西门子，其控制、防跳回路的设计基本相通，老式的国产断路器多采用串联式防跳，现在所生产的断路器基本上都采用并联式防跳。所谓并联式防跳，即防跳继电器KO的电压线圈并联在断路器的合闸回路上。

如图2，当有一个持续的合闸信号时，断路器合闸的同时，断路器QF辅助常开触点闭合，防跳继电器KO带电工作，KO节点断开合闸回路，同时接通防跳闭锁回路，防跳继电器KO在持续合闸信号下自保持，使合闸回路保持断开状态，直到持续合闸信号消失，KO失压恢复。

图2 断路器本体防跳原理

1.3 两种防跳原理的区别

微机保护装置的防跳是通过跳闸信号分断断路器的同时，启动TBJ继电器并由持续的合闸信号使TBJ自保持来完成切断合闸回路，由其他信号启动，合闸故障信号保持。断路器本体防跳是通过断路器合闸的瞬间启动KO继电器，由持续的合闸信号使KO继电器自保持来完成切断合闸回路，由合闸故障信号启动并通过合闸故障信号保持。

2 微机保护装置与断路器本体防跳共存时的关系分析

微机保护装置和断路器密不可分，微机保护装置是用来完成对断路器的监视、控制和保护功能的设备，因此微机保护装置的二次控制回路与断路器本体的二次控制回路存在着不同的关系，由于生产厂家的选用设备不同，R1、R0分压电阻的设置、继电器的动作电压、返回系数不同以及控制母线电压的高低不同，决定微机保护装置的跳位监视继电器TWJ和断路器的防跳继电器KO的动作状态可能存在以下几种不正常的状况，如图3。

2.1 正常合/分闸时的工作关系

正常合闸时，当合闸信号消失后，在正常的控制电压作用下，此时TWJ和KO继电器可能都保持动作状况。由于TWJ和KO动作状况的保持，控制回路表现为：断路器合闸后，微机保护装置上的合分位指示同时亮，保护装置控制回路断线信号发出；断路器跳闸后，信号反映正常，断路器再次合不上闸，需要停电复位KO。

图3 微机保护装置防跳+断路器本体放跳

2.2 合闸信号持续时的工作关系

合闸信号持续存在时，断路器合闸后，因有持续的合闸信号存在，断路器防跳闭锁环节已起作用，断开了合闸回路，而保护装置的防跳还未能动作，TWJ两端电压相差不大，不动作，保护装置信号正常；断路器跳闸后，由于持续的合闸信号作用，保护装置的防跳动作，断路器不会再次合闸，此时无论断路器的防跳保持与否，保护装置信号都会反应正常。

3 应用中的问题及防跳环节的改进

两种防跳设置虽然都完成了防跳功能，但由于微机保护装置的TWJ与KO继电器的不同状况及持续合闸信号的影响，以及两者间不同的防跳原理及与控制间的关系造成控制和信号回路反映不能对应，给故障分析及处理带来很大麻烦。

3.1 应用中的问题

正常合闸后，保护装置出现控制回路断线信号的发生，则是因为跳位监视继电器TWJ和防跳继电器KO同时动作而产生的寄生回路，不能简单地断开控制电源，使信号消除后，再恢复电源。

正常情况下，信号反映正常，断路器再次合不上闸，可能是断路器防跳环节未复归，或者是持续的合闸信号存在（微机防跳已起作用），此时应予以注意。

3.2 防跳环节的改进

在电气设计中，传统的做法往往是取消断路器本体的防跳功能，利用微机保护装置中的防跳，此种做法虽然取消了寄生回路，但牺牲了断路器操作机构内的防跳功能，增加了断路器本体故障，影响了断路器的安全运行。

我们进行了控制回路的简单改进，在跳位监视继电器TWJ后串入断路器的常闭接点（如图4），从而取消了寄生回路的影响，保证了控制回路的完整性。

图4 整体防跳的改进

4 结束语

综上所述，在电气设计和使用中，最好是采用双防跳功能。若采用两者共存的方式，则应合理的设置TWJ、KO继电器及其分压电阻R1、R0，并综合考虑控制电压的高低，或者对防跳环节进行改进，使得断路器正常分闸时，KO继电器能够可靠复归，不致影响信号的正常反映。