断路器跳位监视回路与防跳的配合实例分析

何 熙，黄 炜，可 可

(国网重庆市电力公司 市区供电公司，重庆 400010)

在变电站继电保护及二次操作回路的调试过程中，给断路器做防跳试验[1]时，常有在防跳逻辑已经退出的情况下，断路器依然无法合闸或断路器位置显示异常等现象。经过分析与验证发现，异常是在相应防跳方式下，二次回路中跳位监视回路的接线方式不对导致的。在实际的电力工程中，变电站断路器防跳优先选择断路器机构防跳，但目前大部分变电站一次设备都未更新，很多机构不具备防跳功能，防跳仍然使用的是保护防跳。故在实际生产运行中对新投运的断路器采用机构防跳，以往不具备机构防跳的断路器采用保护防跳。

文献[2-4]中分析与讨论了断路器两种防跳方式——保护防防跳与机构防跳的原理及运用。文献[5-7]中分析了断路器跳位监视回路与合闸回路间的3种接线方式——跳位监视回路直接接入合闸回路、串断路器常闭接点后接入合闸回路、串断路器常闭接点与防跳常闭接点后接入合闸回路。

上述研究未全面地将跳位监视回路与防跳回路结合在一起进行讨论，有必要将两者结合进行进一步的理论分析和工程验证。目前实际工程中跳位监视回路与防跳回路常常是分开设计的，忽视了二者之间在二次操作回路中的配合，从而出现前文所述的异常现象。因此，本文就断路器现行主要的两种防跳(保护防跳、机构防跳)与主要的3种跳位监视回路接线方式之间的配合进行了分析和探讨。最后本文给出了正确的配合方式，希望为以后的工程实践提供更多的参考经验。

1 继电保护与二次操作回路简介

1.1 继电保护

继电保护的作用是在电力系统出现故障时，能正确判别故障，并快速、灵敏、可靠、有选择地作用于相应断路器，使其分闸或合闸，从而实现对故障的隔离或切除。

1.2 二次操作回路

二次回路是由二次设备(对一次设备的工作进行控制、调节、保护、和监测的设备)相互连接组成的电气回路，其工作电源为直流220 V。

二次操作回路(属于二次回路的一部分，主要用于对断路器的控制及监视)由两部分组成，一部分与保护装置集成在一起(微机保护)，叫保护的操作回路；另一部分在断路器机构处，包括分合闸线圈等。这两部分通过电缆线连接，一起构成了断路器的整个二次操作回路。

1.3 继电保护与二次操作回路

继电保护的基本原理是对电力系统各种运行量进行分析(比如电流、电压等)，当系统出现故障，保护安装处检测到的电气量会随之变化，当故障电气量达到继电保护装置的整定值时，相应的保护继电器就会动作。保护继电器的辅助接点串在对应断路器二次操作回路的分闸(或合闸)回路中，当保护继电器动作，其接点就会导通分闸(或合闸)回路，最终作用于分闸(或合闸)线圈，从而实现电力系统发生故障时断路器的分闸(或合闸)。

继电保护用于判别系统故障，然后通过二次回路作用于断路器进行分、合闸，进而切除故障。因此二次回路的完好性和正确性，对继电保护动作后能安全可靠地实现跳、合闸起决定性作用，对于电力系统的安全稳定运行有着重大意义。

2 跳位监视回路与防跳回路简介

2.1 跳位监视回路

跳位监视回路是二次操作回路中用于对断路器跳位监视的回路，接于保护操作回路的合闸回路中。当断路器位置在跳位时，跳位监视回路和合闸回路是导通的(即此时有跳位显示，且操作回路中有合闸脉冲时就合上断路器)。故跳位监视回路一方面用于指示断路器在分位，另一方面可以监视合闸回路的完好性。

2.2 防跳回路

防跳回路是二次操作回路中用于防止断路器反复跳跃的回路。当操作回路中合闸回路出现了故障(即合闸接点发生粘黏等)，若此时断路器所在一次回路出现故障从而保护动作跳闸，但因合闸脉冲一直存在，断路器又会被合上，如此反复，使断路器不停地分合。为了防止断路器这种反复分合情况的发生，工程中在二次操作回路中设置了防跳回路，其基本原理是当合闸脉冲一直存在时，断路器分闸后，合闸回路能被其断开，使断路器在持续的合闸脉冲消失前不能再次被合闸。

而断开合闸回路的方式通常有两种，在保护的操作回路中断开，或在断路器机构的二次操作回路中断开。当防跳功能启用时，在保护的操作回路中断开合闸回路，叫保护防跳；在断路器机构的二次操作回路中断开合闸回路，叫机构防跳。下文将对上述两种防跳情况进行进一步的分析。

3 跳位监视回路与防跳的配合分析

3.1 采用机构防跳时，05回路直接接入07回路

如图1所示，虚线左侧是断路器二次操作回路的保护操作回路部分，右侧是机构回路部分，回路中SH、ST分别为手合、手跳把手，TWJ、HWJ分别为跳位、合位继电器，05、07、37分别为跳位监视、合闸、跳闸回路编号，KF为机构防跳继电器，QF为断路器辅助接点，HQ、TQ分别为合闸、跳闸线圈。该断路器采用机构防跳，为了便于分析，对保护操作回路部分(虚线左侧)进行了简化。当合闸后手合把手(SH)的接点发生粘黏，此时机构防跳继电器(KF)启动，其辅助接点KF1由图1中的(2)变位到(1)，断开合闸回路的同时导通了跳位监视回路，此时断路器在合位，合位灯亮，但TWJ因KF1的变位而导通，进而TWJ动作，跳位灯也亮(跳位灯与合位灯分别受TWJ与HWJ控制，TWJ启动则跳位灯亮，HWJ启动则合位灯亮)。通过图1中(1)的回路结构可以看出，当机构防跳继电器(KF)被启动后，KF通过跳位监视回路一直处于导通状态，无法自动复归。 即使SH粘黏接点返回，断路器断开后，此时合闸回路也由于KF带电而被断开，操作回路无法再次进行合闸，须重启操作电源让KF返回后，方可恢复机构操作回路的正常状态进而实现合闸。

图1 采用机构防跳时，05回路直接接入07回路

通过上述分析可以看出，当断路器采用机构防跳，如果05回路直接接入07回路，防跳功能被启动，断路器在合位时装置会有合、分双位置指示(合位灯和跳位灯同时点亮)；且即使粘黏接点返回，防跳继电器因一直在导通回路中而无法返回，断路器分开后也无法再合上。

3.2 采用机构防跳时，05回路串断路器常闭接点后接入07回路

如图2所示，当合闸后手合把手(SH)接点粘黏，此时机构防跳继电器KF启动，其辅助接点KF1由(2)变位到(1)，断开了合闸回路，跳位监视回路此时由于被断路器常闭接点QF4断开，故TWJ不会因机构防跳启动而被导通。但断路器断开后QF4也会闭合，KF会通过跳位监视回路被保持，此时即使SH粘黏接点返回，KF还是会一直被启动，合闸回路始终被断开，无法合闸，需重启操作电源让KF返回后方可合闸。

图2 采用机构防跳时，05回路串断路器常闭接点后接入07回路

通过上述分析可以看出，当断路器采用机构防跳且05回路串断路器常闭接点后接入07回路时，断路器在合位时有双位置的问题得以解决；但若断路器断开前机构防跳未返回，则断开后即使SH粘黏接点返回了，合闸回路还是会被防跳断开而无法合闸。

3.3 采用机构防跳时，05回路串断路器常闭和机构防跳常闭接点后接入07回路

如图3所示，当合闸后SH发生接点粘黏，此时机构防跳继电器KF启动，其辅助接点KF1由(2)变位到(1)，断开了合闸回路，同时KF2也断开跳位监视回路，跳位监视回路此时被常闭接点QF4、KF2断开。当断路器分开后，QF4闭合，但只要SH接点一直粘黏，KF就一直启动，合闸回路和跳位监视回路一直断开，此时无法合闸且无跳位指示。当SH粘黏接点返回后，KF返回，KF2闭合，跳位监视回路被导通，KF1由(1)变位到(2)，能进行合闸。

图3 采用机构防跳时，05回路串断路器常闭和KF常闭接点后接入07回路

通过上述分析可以看出，当断路器采用机构防跳，05回路串断路器常闭和KF常闭接点后接入07回路时，如果断路器SH接点发生粘黏，断路器分开后无跳位显示且无法进行合闸，在粘黏接点恢复后，断路器跳位监视回路恢复正常，且能进行合闸。该种接线方式能够正确显示开关位置，同时满足防跳的要求。

3.4 采用保护防跳时，05回路直接接入07回路

如图4所示，该断路器采用保护防跳，同理对机构操作回路部分(虚线后侧)进行了简化，回路中TBJ为跳闸保持继电器，TBJV为保护防跳继电器，在SH接点粘黏后，断路器手分或保护跳时，TBJ动作(TBJ常开触点闭合)，TBJV被启动，其常闭接点TBJV1断开合闸回路，常开触点TBJV2闭合使保护防跳回路形成自保持，从而使断路器无法再合闸。此时TWJ带电，跳位显示正常；在SH粘黏接点返回后，TBJV失电返回，TBJV2断开，TBJV1闭合，当再合闸时，合闸回路被导通从而合上断路器。

由于此时断路器未采用机构防跳，无论05回路是按照图2、图3还是图4接入07回路，其动作结果是一样的，为避免回路冗杂，一般采用最简单的方式接入，即05回路直接接入07回路。

图4 采用保护防跳时，05回路直接接入07回路

4 实例验证

为了验证理论分析的正确性，本文对上述几种接线方式进行了工程实例验证。断路器机构选择大连三友电器设备KYN28A-12型交流金属封闭开关，保护选择东方电子DF3360EA-F型装置。

通过将合闸把手短接(手动将分合把手一直置于合闸位置)来模拟合闸接点发生粘黏，然后给保护装置加入故障状态模拟量使保护动作跳闸，观察断路器的分合及位置指示灯的变位情况。最后断开短接的把手(模拟粘黏的合闸接点复归)，再对断路器进行分合操作，观察断路器的指示与分合情况。断路器的分合指示和分合闸结果如下所示。

4.1 采用机构防跳时，05回路直接接入07回路

断路器采用图1中的防跳原理，合上断路器后，将合闸把手短接，启动机构防跳功能(此时采用机构防跳，保护防跳被停用)。此时保护装置上断路器合位指示灯(红色)、分位指示灯(绿色)均点亮，如图5所示(图中左边为保护装置，右边为开关柜一次设备实际位置指示器)。

图5 断路器在合位时，分、合双位置指示

与此同时加入故障量，保护动作跳开断路器，断路器跳开后未再重合，防跳功能正确。退出合闸短接线(机构防跳返回)，再进行手动合闸，断路器无法合上。现象如图6所示，试验现象和理论分析一致。

图6 防跳返回后手动合闸效果

4.2 采用机构防跳时，05回路串断路器常闭接点后接入07回路

断路器采用图2所示的防跳原理，合上断路器并短接合闸把手，此时保护装置上位置指示正确(在合位，且无双位置)，如图7所示。

图7 断路器在合位时，合位指示

与此同时保护动作跳开断路器，断路器跳开后未再合闸，防跳功能正确。退出合闸短接线后，再进行手动合闸，无法再合闸。结果同图6。

4.3 采用机构防跳时，05回路串断路器常闭和机构防跳常闭接点后接入07回路

断路器采用图3所示的防跳原理，合上断路器后，短接合闸把手(启动机构防跳)，保护装置位置指示正确。保护动作跳开断路器后，断路器未重合(防跳正确)，且无跳位指示(此时合闸把手仍短接，防跳逻辑未退出)，如图8所示。

退出合闸短接后(防跳逻辑退出)，跳位指示恢复正确，如图9所示。

再操作分合把手，对断路器进行合闸，此时断路器能正常合上，且合上后，合位指示正确。如图10所示。

4.4 采用保护防跳时，05回路直接接入07回路

断路器采用图4所示的防跳原理(采用保护防跳，此时机构防跳被停用)，合上断路器后，合闸把手短接，此时断路器位置指示正确，现象同图7。保护动作跳开断路器后，断路器未重合，且跳位指示正确，现象同图6(区别在于，此时把手是一直置于合位，图6是把手从合位断开后再置于合位)。退出合闸短接，再进行合闸，断路器正常合上，且合位指示正确，现象同图10。

图8 断路器在分位时位置指示

图9 断开合闸把手短接后跳位指示

图10 断路器能正常合闸位置指示

在启用保护防跳时，05回路按图2、图3接入07回路，其验证结果均与上述相同，故此处不再重复叙述。

4.5 结果统计

上述各组试验的统计如表1所示。

表1 试验结果统计表

从表中的试验现象可以看出，方式3、4、5、6皆可用于断路器的防跳，方式5、6与方式4作用效果一样，但接线更冗杂，故不适合在现场实际中使用。因此，工程实际中应该采用方式3或4作为断路器防跳功能的接线方式。

5 结论

综合以上6种情况分析，当断路器采用机构防跳时，跳位监视回路05应采用串断路器常闭接点和机构防跳继电器常闭接点后接入07回路；当断路器采用保护防跳时，可采用最简单、直接的接线方式即将跳位监视回路05直接接入07回路。这两种方式的区别就在于，防跳被启动且断路器分开后，用机构防跳无跳位显示，用保护防跳则有跳位显示。

在工程实践中，采用上述的两种配合方式，能消除二次操作回路的接线冗杂、防跳启动后位置指示异常、防跳返回后无法合闸等问题，确保二次操作回路的完好，对断路器能正确地实现防跳功能有重要意义，进而使一次系统能更安全、稳定地运行。