断路器防跳回路接线原理与应用.doc

断路器防跳回路接线原理及其应用 断路器是电力系统中重要的一次设备。目前国内生产厂家很多, 其灭弧原理、操作机构和控制回路也是多种多样, 各有特点, 尤其是防跳回路的设计更是千差万别。如何把控制回路和防跳回路很好地结合起来, 是工程技术人员最关心的问题。本文根据多年的现场经验和应用实践, 对目前比较流行的防跳回路接线和原理给予介绍, 并就应用中出现的问题进行探讨。 1防跳回路的作用 a1 防止因控制开关或自动装置的合闸接点未能及时返回<例如操作人员未松开手柄, 自动装置的合闸接点粘连> 而正好合闸在故障线路和设备上, 造成断路器连续合切现象。 b1 对于电流启动、电压保持式的电气防跳回路还有一项重要功能, 就是防止因跳闸回路的断路器辅助接点调整不当<变位过慢> , 造成保护出口接点先断弧而烧毁的现象。这种现象对于微机保护装置来说是不可容忍的, 而这一点却常被人们忽视。 2防跳回路的典型接线 常用防跳回路有串联式防跳回路、并联式防跳回路、弹簧储能式防跳回路、跳闸线圈辅助接点式防跳回路等。国产断路器多采用串联式防跳回路断路器多采用并联式防跳回路。其中串联式防跳回路最合理, 应用也最广泛, 它除具有防跳功能外, 还具有防止保护出口接点断弧而烧毁的优点, 这也是应用微机保护装置不可缺少的技术条件。其他防跳回路只具有防止断路器跳跃的功能, 跳闸线圈辅助接点式防跳回路在执行防跳功能时, 跳闸线圈长期带电有可能烧毁。 2.1串联式防跳回路所谓串联式防跳, 即防跳继电器TBJ 由电流启动, 该线圈串联在断路器的跳闸回路中。电压保持线圈与断路器的合闸线圈并联。当合闸到故障线路或设备上, 则继电保护动作, 保护出口接点TJ 闭合,此时防跳继电器TBJ 的电流线圈启动, 同时断路器跳闸, TBJ 的常闭接点断开合闸回路, 另一对常开接点接通电压线圈并保持。若此时SK <58> 或HJ 接点不能返回而继续发出合闸命令, 由于合闸回路已被断开, 断路器不能合闸, 从而达到防跳目的。另外,当TBJ 启动后, 其并联于保护出口的常开接点闭合并自保, 直到"逼迫"断路器常开辅助接点变位为止,有效地防止了保护出口接点断弧。串联式防跳回路.如图1 所示。2.2并联式防跳回路 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 所示>。例如一个持久的合闸命令存在时, 合闸整流桥输出经Y3, S2, S3, S1, KO <21> 接通。断路器合闸后, 并联在合闸回路的辅助接点S3闭合, 启动防跳继电器KO , KO 接点即由21 位置切换到41 位置, 断开合闸回路并保持。若此时线路或设备故障, 继电保护动作跳闸。但由于合闸回路已可靠断开, 从而防止了开关跳跃。2.3弹簧储能式防跳回路 如图3, 当一个持久合闸命令到来时, 合闸电流经SK 或HJ 通过S3, K1, K1, S2, S1, YA 1 接通开关合闸。合闸后弹簧机构开始储能, 并联在合闸回路的弹簧储能辅助开关S3 常闭点接通防跳继电器K1, K1 的常开点自保, 常闭点断开合闸回路。若此时线路或设备故障, 继电保护动作跳闸, 由于合闸回路已可靠断开, 有效地防止了开关跳跃。 2.4跳闸线圈辅助接点式防跳回路 如图4 所示, 在合闸过程中出现短路故障时, 保护装置使断路器跳闸, 由跳闸线圈操动的常开辅助接点TQ 2 闭合, 保持跳闸线圈继续通电。跳闸线圈的常闭辅助接点TQ 1 断开, 切断合闸回路, 如果此时合闸命令继续存在, 也不会使断路器再次合闸。合闸命令解除后, 跳闸线圈失电, 接线恢复原来状态。 3应用过程中需注意的问题 a1 对于没有防跳装置的断路器应加装电气防跳回路, 串联式防跳回路性能最优, 应优先采用, 可收到一举两得的效果。 b1 串联式防跳继电器的启动电流线圈应按灵敏度不小于2 选型, 且安装时应注意电流线圈与电压线圈的极性一致。 c1 当保护装置内部和开关操作机构都有电气防跳回路时, 推荐采用保护装置内部的防跳回路, 而将操作机构中的防跳回路甩掉, 这样使用可靠, 维护方便。 d1 对于弹簧储能式操作机构, 有人认为其储能机构本身已具有防跳功能, 似乎不必再加电器防跳回路。但储能机构并不能防止因合闸接点粘连而造成的开关跳跃, 又没有防止保护出口接点断弧烧毁的功能, 所以还是加装电气防跳回路为好。550kV HPL断路器防跳回路缺陷分析来源：时间：2009-09-02 责任编辑：葛红波标签：高山1 卞超2<1 XX省电力公司 210024 2 XX省电力试验研究院 210036> 摘要 本文就ABB公司550kV HPL断路器现场检修中发生的一次跳跃现象.分析了故障发生的原因.比较了断路器采用的几种防跳回路接线.并提出了改进的现场检查试验方法。 关键词 断路器 防跳回路 跳跃现象 1 故障的发生20XX1月19日.XX省某500kV变电站对运行编号为5043的一台HPL550TB2断路器<ABB公司20XX7月出厂.20XX2月投运>进行检修.当操作该断路器中控箱内的"远方/就地"切换开关至"就地"位置时.该断路器B相出现了自行合闸.2.5s后非全相保护动作跳闸.合闸弹簧储能完成后又自行合闸.此后发生了连续分合闸的跳跃现象.在2min55s时间内该B相断路器连续分合了15次<现场SOE信号记录>。现场运行值班员发现情况后立即断开该断路器的控制和储能电源。约10min后再恢复该断路器的控制和储能电源进行试验检查.该异常现象却没有重现。 信息请登陆:输配电设备网检修人员当时对该断路器进行了全面的检查.未发现有寄生回路.控制箱内端子排绝缘电阻也正常。且经上百次的动作试验.断路器的防跳功能正常.故障现象没有再现.异常现象自然消失。 2 缺陷的进一步检查处理用户与ABB公司进行了多次商讨.一致同意应对该断路器进行详细检查。2月9日再次检查时发现.当短接中控箱<见图1>内分合闸操作开关S1的5、6接点端子后.再将中控箱内的"远方/就地"切换开关切至"就地"位置时.该B相断路器的跳跃现象再次发生。进一步检查还发现分合闸操作开关S1操作过程中有卡涩感。据此判断1月19日的故障现象可能是S1的5、6接点短时粘连造成的.更换该S1开关后.断路器操作恢复正常。 <S1分合闸操作开关、S4远方就地切换开关、K8弹簧未储能闭锁继电器> 信息来自:输配电设备网3 故障原因分析经过分析.认为故障发生的原因是由于中控箱分合闸操作开关S1的5、6端子粘连.使远方就地转换开关S4的5B端子带上直流正电源.当现场操作人员将S4操作把手打到"就地"时.该开关的5B-6B接点接通.中控箱内B相合闸回路接通.X-B610端子带上操作电压.该B相断路器就自行合闸。经2.5s后.非全相保护动作使之跳闸。而该相断路器合闸操作后.弹簧未储能闭锁继电器K8接点24、21打开.合闸回路随即被切断.X-B610端子失去操作电压.导致分控箱内防跳继电器K3失电复归.K3接点24-21断开.接点12-11闭合.具备了再次合闸的条件.没有起到闭锁分控箱内合闸回路的作用<见图2>。 信息请登陆:输配电设备网<Y3合闸线圈、K3防跳继电器、K9密度继电器、BW1弹簧储能位置接点、BN计数器> 当B相合闸弹簧储能完毕后.中控箱内K8接点24-21闭合.但加在K8的24端子上的操作电压没有消失.于是再次施加到端子X-B610上.此时合闸回路保持接通状态.因此B相断路器再次自行合闸。即K8的24-12接点在这里起到了一个合闸操作把手的作用.致使B相断路器每15s左右<合闸弹簧储能时间>进行一次合闸操作.在合闸操作过后2.5s.因非全相保护动作分闸.循环往复.造成多次分合闸跳跃的异常现象。 4 防跳回路存在缺陷的原因及处理在分析故障原因时技术人员发现.这次故障发生的重要原因是断路器的防跳回路设置存在缺陷.即只能实现在分控箱操作时的防跳功能.而在远控或中控箱操作时.若发生合闸正电一直存在的异常情况.则无法实现防跳功能。厂家技术人员表示该公司分控箱内的防跳回路接线有三种标准接线.一种为远方操作使用保护防跳、就地操作使用机构防跳.如图2接线.这也就是目前采用的接线;一种为远方和就地操作均使用机构防跳接线.如图3;另一种为只采用保护防跳。目前华东地区的550kV断路器均优先采用机构防跳.在没有机构防跳时才考虑采用保护防跳.两者不能同时使用。但厂方和设计单位在协调上的脱节导致现场出现上述故障。 信息请登陆:输配电设备网在现场运行中.图2的防跳回路设置因失去远方防跳功能必然存在事故隐患。例如当三相处于正常合闸运行状态时.如线路发生单相永久性故障.保护发出单相跳闸命令.故障相断路器跳闸.经延时后保护发单相重合闸命令.该相断路器重合.若线路存在永久故障.则保护发出三相跳闸命令使断路器跳闸。如果此时故障相重合闸回路在发单相重合闸命令时发生接点粘连.即断路器三相跳闸后.仍将持续存在合闸命令.一当合闸弹簧储能完毕.故障相断路器还会再次合闸。由于合闸相有永久性故障.断路器再次跳闸。重复上述过程.造成断路器带故障线路跳跃事故。 信息来自:输配电设备网为排查其他断路器可能存在的类似缺陷.厂家提供了现场的简易判断方法<见图4照片>.即观察断路器分控箱中X3端子排上112、113间是否有短接片.如有.则采取的是图3的接线.如没有.则采取的是图2的接线。根据厂家提供的这种简易方法对全省的HPL断路器进行了初步排查.共发现有3个500kV变电站的 17台该型断路器存在同样问题.现已全部按图3接线进行了整改。 另外.我们根据图纸对该型断路器的控制回路进行检查.结果又发现某变电站有5台HPL断路器的防跳回路接线存在问题.其二次控制回路中没有112-113端子间短接片.但也没有中控箱531端子到分控箱531端子间的连线.即断路器的机构防跳回路没有正电不起作用.在现场进行了更正.消除了隐患。 5 现场试验方法的改进如果HPL型断路器采用目前图2的防跳接线方式.或者采用图3接线但没有中控箱531端子到分控箱531端子间的连线.相当于防跳功能存在缺陷或没有设置就地防跳功能。但在现场调试时按现有防跳试验方法进行试验是无法发现该缺陷的.因为现场防跳试验时.保持合闸把手在合闸位置<或短接其接点>的时间太短.只有合闸命令持续时间较长且超过弹簧储能时间<约15s>时.才可能检测到断路器的上述异常跳跃现象。 根据上述情况.我们改进了HPL断路器防跳回路的现场试验方法.针对其弹簧未储能接点会断开防跳回路正电的情况.要求在断路器合闸后.保持合闸把手在合闸位置<或短接其接点>的时间必须超过合闸弹簧储能时间.如断路器确实没有合闸.才能确认防跳试验通过。同时.还要求对其他550kV断路器进行防跳试验时.进行同样的改进。 6 结束语信息来自:输配电设备网<1>今年1月对一台HPL550TB2断路器检修中.发现其B相存在分合闸跳跃异常.故障原因是由于中控箱内分合闸操作开关S1接点粘连引起。 <2> 经深入研究分析.认为该型断路器的防跳回路接线方式存在先天不足.当远方发出持续合闸信号时.如有接点粘连的情况.会导致断路器发生跳跃现象。 <3> 就地和远方操作应该尽量使用断路器机构箱的防跳回路.不宜使用保护装置的防跳回路。这样可解决"由于微机保护装置退出运行.因无保护造成的一次设备停运及断路器就地操作无防跳回路"的现象.可靠性比较高。 <4> 对采用图2防跳接线方式的550kV HPL断路器.应尽快更改为图3接线方式.同时应对照设计图纸进行认真核对.消除可能的事故隐患。 <4>原有HPL断路器防跳回路的现场试验方法可能无法得出正确结论.应该改进。试验时应要求保持合闸把手在合闸位置<或短接其接点>的时间大于合闸弹簧储能时间.并应推广应用到其他断路器的防跳试验中。 <5>当采用图3的防跳接线方式时.远方操作的防跳已经完全可以实现。但是就地操作时.该防跳回路的设计仍有缺陷。在检修状态下如果分控箱内分合闸操作开关S1接点发生粘连.操作分控箱内"远方/就地" 开关切换至"就地"位置时.仍会发生类似的跳跃现象。在断路器检修过程中应加以注意.并采取防范措施.避免损坏设备。同时.制造厂应考虑对该回路做进一步的改进。 7 / 7