电力系统高压断路器防跳回路策略

电力系统高压断路器防跳回路策略

张增明 孟震

济南新立达人力资源管理服务有限公司 山东省济南市 250000

摘要：本文对电力系统高压断路器防跳回路原理进行了阐述，对保护装置防跳与本体防跳原理进行了对比。对目前电力系统应用中的高压断路器采用保护、本体防跳回路所存在的故障现象进行了分析，并以典型回路为例对其进行了分析与说明，创新性提出了高压断路器保护防跳与本体防跳切换配合的解决方案。

关键词：高压断路器；保护；切换配合；防跳

引言

目前，高压断路器在电力系统中普遍使用，是电力系统重要的电力控制设备。系统正常运行时，高压断路器能够承受电路和各种电气设备的空载和负载电流，当系统发生故障时，它能够配合继电保护系统，及时迅速切断故障电流，以防止事故范围的扩散。因此，保证高压断路器的正常运行对减少电力系统的停电时间，保证电力系统的安全穩定运行具有十分重要的作用。然而，如果高压断路器在运行中出现跳跃现象（断路器跳跃是指断路器连续、反复分闸、合闸的现象），很可能会造成高压断路器的绝缘下降、遮断能力降低、温度上升，严重时甚至引起断路器爆炸事故的发生，危及人身及设备安全，为企业造成重大损失。本文就高压断路器典型的保护防跳与本体防跳工作原理进行了分析，指出两套防跳回路的优缺点、以及这两种防跳功能同时使用时存在的问题以及改进措施。

1.电力系统高压断路器跳跃现象造成的危害

电力系统高压断路器在运行中频繁出现跳闸、合闸现象，对于电力系统的运行造成了严重的影响，造成的危害主要体现为高压绝缘降低或失效、设备短路烧毁、大范围电力事故及经济损失。电力系统在运行中出现高压断路器跳跃现象，主要表现为高压断路器在运行中稳定性较差，出现异常闭合-开启-闭合的现象，影响了断路器的实际应用效果，并且带来一定的安全隐患，造成高压断路器跳跃现象的主要原因为电气回路故障、机械部分故障。电气回路故障表现为直流电压过低、电气控制元件接触不良、存在断线以及线圈短路等现象、引起高压断路器跳跃现象。机械部分故障表现为跳闸顶杆脱落或卡劲、合闸缓冲偏移，开关本体与合闸线圈卡劲，机械结构间油污杂质过多，最终引起的电力系统高压断路器跳跃现象。

1.1高压绝缘降低或失效

高压绝缘效果降低或高压绝缘失效是电力系统中高压断路器出现跳跃现象造成的危害之一。高压绝缘降低或高压绝缘失效造成的主要危害体现在以下几个方面：危及区域电力操作人员及居住人员的生命安全，对于区域电气工程的安全稳定运行造成了较大的危害，影响了电力系统的稳定供电，对用电户安全稳定用电、用电户电器设备的安全稳定应用造成了危害。

1.2设备短路烧毁

电力系统中高压断路器出现跳跃现象，从电气性能方面分析，主要造成的危害为设备短路烧毁。以变压器为例进行分析，变压器正常运行时上级高压断路器频繁出现合闸、跳闸现象，变压器在运行中出现短路，或系统运行电压异常引起的断路现象，极大影响了设备的安全稳定运行。严重时造成设备内部线路荷载出现问题，引起设备短路烧毁、起火、爆炸现象，极大影响了电力系统的安全稳定运行。

1.3大范围电力事故及经济损失

由于电能介质的特殊性，电力系统在运行中出现电力故障现象，造成的影响范围较大。从电能的传输供应母线端头分析，上级高压断路器装置频繁出现跳跃现象，造成的直观危害为大范围的电力事故及经济损失现象。具体表现为供电区域内出现了大面积的停电现象，且恢复周期长，造成的经济损失大。高压断路器在运行中出现跳跃现象，对于电网运行中的可靠性也造成了一定的危害，不利于区域经济的稳定发展和区域社会秩序的良性发展。

2.断路器机构防跳回路

2.1断路器机构防跳原理分析

断路器机构防跳回路通过并联在合闸回路中的防跳继电器实现，属于“并联防跳”。断路器合闸脉冲发出后，处于分位状态的断路器在合闸瞬间启动防跳继电器。断路器在合闸的过程中，由于机构本身故障无法成功合闸，因此断路器又返回分闸状态，若此时合闸脉冲未解除，则由持续的合闸信号使防跳继电器自保持，再通过串联在合闸回路中的防跳继电器常闭节点切断合闸回路。只要故障合闸信号存在，该状态将一直保持，与断路器的状态无关。

2.2断路器机构防跳回路介绍

目前不同的高压断路器厂家设计的防跳回路各有不同，本文简单介绍国内主流厂家常见的几种接线形式。

第一类220kVGIS断路器的防跳回路。与操作箱配合的具体方法为：在跳闸位置继电器TWJ的跳位监视回路中，串入断路器的常闭辅助接点和机构防跳继电器FTJ的常闭接点后，接入合闸回路。当防跳回路启动，串联在跳位监视回路中的FTJ常闭辅助开关断开跳位监视回路，使得断路器在分位时，TWJ不能励磁启动，绿灯不亮。而断路器在分闸位置，其常开接点将分闸线路断开，合闸位置继电器HWJ返回，因此出现了控制回路断线及红绿灯都不亮的现象，不能正确显示断路器的状态，失去断路器监视的功能。

第二类220kVGIS断路器的防跳回路。该回路与第一类的不同之处在于将跳位监视接点接到防跳回路之后，但该回路依然在跳位监视回路中串联了FTJ常闭接点，不能完全躲过防跳回路，同样存在断路器分闸状态防跳启动时，跳位监视回路断开，不能正确显示断路器状态的问题。

第三类220kVGIS断路器的防跳回路。该回路与前两种情况的不同之处在于跳位监视回路中未串入防跳继电器常闭接点，即机构与保护装置配合时，将跳位监视回路和防跳回路分开，操作箱的位置继电器TWJ经断路器常闭接点、合闸线圈作为单独的跳位监视回路。该配合方案不仅可准确反映断路器的真实位置，保持了监视合闸回路的完整性，又避免了当断路器分位、防跳继电器启动时TWJ不能正确显示断路器状态的问题。

3.防跳及跳位监视回路的选择

由以上断路器机构防跳回路的分析可知，当采用机构内防跳继电器时，只要断路器开始合闸，机构内的防跳继电器就励磁启动，即使发生故障跳闸或合闸脉冲未消除的情况，断路器也只能合闸一次，即不论合闸成功与否，断路器合闸线圈不会第二次带电，从而保证断路器的安全运行。随着断路器技术性能的不断进步，机构防跳比操作箱防跳简单，工作状况也更加可靠。相较于操作箱防跳，机构防跳具备安全稳定、操作简单的优点，因此推荐采用机构内防跳继电器实现断路器防跳。

跳位监视回路应具有监视开关分闸位置和合闸回路完整性的作用。通过对国内几个厂家断路器机构防跳回路的分析比较，可看出若跳位监视回路中串联防跳继电器的常闭接点，如第一类方案和第二类方案，当防跳回路启动时，会出现控制回路断线及红绿灯都不亮的现象。若将跳位监视回路与防跳回路完全独立设计，如第三类方案，即跳位监视回路应完全躲过防跳回路，位置继电器TWJ经断路器常闭接点、合闸线圈形成单独的跳位监视回路，可避免相关问题的发生并实现跳位监视的完整性，故推荐选择第三类方案。

结语

实际应用表明，该方案有效实现了断路器防跳的功能，解决了跳位监视回路存在的问题，在变电站运行中收到了良好的效果。

参考文献

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[2]刘淼淼，郭琰，陈江涛，郭丽丽，马文恒.一起220kV线路保护控制回路设计缺陷分析及改进[J].电世界，2018，59（02）：26-30.