某变电站断路器改造过程中异常现象的探讨

严宇航

（国网宁夏电力有限公司 宁东供电公司，宁夏 灵武 750411）

0 引 言

断路器是电力系统中最重要的设备之一，在进行合闸操作时，由于操作把手未及时松开和粘连等原因，导致合闸接点在合闸完成后仍导通。此时发生故障，断路器跳闸后将再次重合，多次出现跳、合的现象，称为断路器的“跳跃”[1,2]。如果不采取措施防止断路器“跳跃”的发生，就可能使断路器通断能力下降，甚至损坏断路器，威胁电力设备和人生安全，对电力系统造成严重损坏。因此对断路器必须采用“防跳”回路来杜绝“跳跃”现象的发生。

目前，市场上存在的断路器机构箱和保护装置型号、种类繁多。不同设计单位和地区对防跳回路的应用也有很大差别，这样导致在变电站机构箱更换过程中，可能因为断路器防跳回路不匹配出现开关位置分合指示灯同时亮和断路器跳闸后重合闸失败等诸多问题。本文结合对35 kV线路机构箱改造过程中发现的问题，通过研究分析断路器防跳回路，找到症结并提出解决问题的办法。

1 断路器机构更换时出现的问题

变电站改造是提高电力系统运行安全必不可少的部分。在2019年10月份对某110 kV变电站35 kV部分断路器改造时，采取对户外老式机构箱进行整体更换。安装配线完成调试时发现，在断路器机构处进行分、合闸实验完全正确，但当在保护装置处对断路器进行防跳实验时，断路器合闸后，分、合闸指示灯均亮，并且断路器只能合、分一次，只有当操作电源断电重新送电后，才能再次合闸，否则无法再操作。此种情况无法使断路器完成重合闸，不能在现场投运，必须消除此种缺陷。

2 断路器防跳的原理及原因分析

2.1 断路器防跳回路的原理

常见的典型电气防跳回路有串联式和并联式两种[3-5]。虽然接线方式不同，但其原理都是在合闸回路中串接防跳继电器的常闭接点，当防跳回路启动时断开常闭接点来阻止断路器的再次重合。

2.1.1 串联式防跳回路

串联式防跳回路如图1所示，图中HC为合闸线圈，TQ为跳闸线圈。防跳继电器TBJA由电流启动，该线圈串联在断路器的跳闸回路中，防跳继电器TBJV与断路器的合闸线圈并联。

当手动、遥控或者重合闸动作后，HHJ继电器动作，合闸回路导通。如果保护动作或者其他原因使断路器跳闸，那么防跳继电器的TBJ的电流线圈带电，其接点TBJA-1和TBJA-2导通。如果此时合闸脉冲未解除，出现手动开关接触时间太长或者操作把手接点卡塞等情况，防跳继电器TBJ的电压线圈自保持，那么其接点TBJV-2断开合闸线圈回路，阻止断路器再次合闸。只有当合闸脉冲消失，防跳继电器TBJ的电压线圈失电后，TBJV-2接点恢复闭合，合闸回路恢复，才能达到防跳的目的。另外，当防跳继电器TBJ启动后，其并联于自动装置跳闸的常开接点TBJA-2闭合，达到防跳继电器TBJ的自保作用，直到断路器常开辅助接点变位为止，有效地防止了自动装置跳闸出口接点断弧。此回路具有防止保护出口接点断弧而烧毁的优点，常应用于微机保护装置中[6]。

2.1.2 并联式防跳回路

并联式防跳回路如图2所示，图中S1为断路器的位置辅助接点。在断路器分合闸过程中，触点进行转换，即动合触点闭合，动断触点断开。S8为机构箱内远方/就地切换把手，K10为断路器SF6压力闭锁继电器的辅助开关。S16为断路器合闸弹簧储能的辅助开关，当合闸弹簧未储能时，动合触点断开，闭锁合闸。S9为机构箱合闸操作开关。

当切换把手在远方时，S8的43、44接点闭合，电源正电通过S8的43、44触点，S16的43、24触点以及S1的41、62触点供给合闸线圈，电源负电通过K10触点的14、13，防跳继电器的82、61触点供给合闸线圈负电，断路器完成合闸。此时由于S8的51、52触点断开，机构防跳回路不起作用。

当断路器机构箱就地合闸后因合闸开关S9触点粘黏时，正电通过切换把手S8的21、22触点，S9的13、14触点，断路器的辅助接点31、32，S8的51、52，接通K75防跳继电器动作，并通过K75的31、32接点自保持，合闸回路中的K75常闭触点断开，切断合闸回路。防止断路器合于故障跳开后马上合闸，出现断路器多次“跳跃”的现象[7,8]。此种防跳回路多用于断路器机构箱处。

2.2 原因分析

对于改造中发现的问题，首先检查了断路器机构行，并没有发现故障。其次按照断路器接线图对机构内的二次接线进行核对和紧固，也没有发现接线错、断线、松懈以及短路等现象[9]。同时在断路器机构处进行分、合闸实验一切正常，对防跳继电器进行试验也没有发现损坏或者触点异常现场。最后按照厂家建议，结合保护装置控制回路，分析断路器防跳回路和合闸回路，寻找问题。

图3为现场使用保护合闸及断路器防跳二次原理图。

图中选线框所示分别为微机保护装置和断路器机构。图中S8为断路器机构远方/就地切换把手；S1为断路器的位置辅助接点；K10为断路器SF6压力闭锁继电器的辅助开关；S16为断路器合闸弹簧储能的辅助开关，当合闸弹簧未储能时，动合触点断开，闭锁合闸；K75为防跳继电器；Y1为合闸线圈；KM为控制电源。当合闸脉冲发出后，合闸线圈Y1启动，断路器合闸，S1常闭接点断开，常开接点闭合，K75防跳继电器动作并自保持，回路中的K75常闭接点断开，切断了合闸回路，防止了开关重合，但如果此时保护装置发出重合闸命令，将导致重合闸失败。此时，由于K75常开继电器闭合，TWJ1和TWJ2继电器动作，导致出现红、绿灯同时亮的现象。如果控制电源断电后，K75防跳继电器失电，常闭接点闭合，那么合闸回路恢复正常，再次合闸将成功。

通过分析发现，上述情况的发生主要是因为K75防跳继电器的自保持作用，使断路器合闸成功合闸脉冲解除后，常开接点和常闭接点无法恢复，造成断路器位置指示灯全亮，断路器重合闸失败的现象。

3 解决方案

查到原因之后，对该断路器机构箱中的防跳回路二次部分进行了更进，如图4所示。将断路器机构箱处的远方/就地切换把手的常闭接点串接在防跳回路中，如图4虚线框所示。当S8切换到远方时，虚框中的常闭接点断开，合闸线圈Y1动作后，虽然S1的常开接点闭合，但机构箱防跳回路已断开，断路器机构处的防跳回路已不起作用，避免了K75防跳继电器自保持情况的发生。

当远方就地切换把手S8切换到就地时，虚框中S8接点闭合，断路器机构箱处防跳回路起作用，保护装置中防跳回路由于S8常开接点的断开而不起作用。此种设计保证了任何情况下都有一套防跳回路起作用，并互相不干扰[10]。

4 效果评价

在重新设计了整体的防跳回路后对断路器重新进行了检测，发现无论是在断路器机构箱处还是在保护装置处进行分、合闸、重合闸以及防跳实验等都正确无误，很好地解决了机构和保护装置回路不匹配的问题，符合使用要求。在其他的断路器更换时，借鉴此种改进方法，极大地提高了试验调试时间和工作效率。

5 结 论

防跳回路是断路器保护中最重要的回路之一，对于保障电力系统的安全运行，保证设备运行人员安全和防止设备损坏等起着重要作用，因此必须确保断路器防跳回路的正确可靠。由于设计上的差异，对于改造时保护装置和断路器机构箱处均有防跳回路的情况，两者往往无法正确配合。因此在改造过程中，一定要结合保护装置防跳回路来统一规划设计。在原则上一般建议对断路器机构箱和保护装置的防跳回路二选一，具体使用机构箱处的防跳回路还是保护装置的防跳回路，应根据现场情况作出选择。