高压开关的防跳和试验方法浅析

高压开关的防跳和试验方法浅析

吴伟 王坤

华能沁北电厂 河南济源 459000

摘要：目前我厂除灰、厂用空压机存在因远方合闸指令误发导致空压机故障跳闸后其6KV 电源开关频繁合、跳闸致使空压机损坏或事故扩大的安全隐患。为消除上述隐患，对目前空压机控制回路进行了改造(开关防跳回路是为了防止开关在遇到故障时出现的“跳-合-跳-合”跳跃现象。为防止这种现象发生，现场采用了在开关控制回路并接常开接点和常闭接点实现防跳回路)。在改造后做试验时，应根据开关型号不同进行不同形式的试验。

论文关键词：开关防跳回路,试验方法,操作注意

在发电厂的运行中，开关控制回路内部设计的不合理或者开关运行时间长会使开关合闸于故障后出现“跳-合-跳-合”跳跃现象，即当开关在手动合闸或自动重合闸装置动作后，如果操作控制开关未复归或控制开关接点、自动重合闸合闸接点粘住，此时因故障保护动作使开关跳闸会发生多次“跳-合”现象。针对这种现象，在开关控制回路里面设计了防跳回路。

由于操作机构的不同，在开关跳跃时表现出来的现象会有所不同，在对开关防跳回路进行试验时，如果不加以区分，可能会在试验、保护定检时造成误判，给运行带来隐患。

一、 防跳回路的接线方法及区别

方法1：

利用保护屏操作箱中防跳回路或开关操作机构本身的防跳回路来防止跳跃现象的发生。

利用操作箱的防跳回路的典型设计，如图1：

图1 开关防跳回路简化图

在这回路中，其防跳的实现原理是：手动分闸或保护跳闸接通接点TJ使防跳继电器电流线圈TBIJ带电，从而驱动其接点TBIJ接通，若合闸回路合闸接点粘死或合闸脉冲不返回时，防跳回路接通，驱动防跳继电器电压线圈TBUJ，继而TBUJ接点切断合闸回路，这样可有效防止开关进入跳合的死循环。

方法2：

利用开关机构箱的防跳回路的典型设计，如图2：

图2 开关机构箱合闸回路及防跳回路图

对于弹簧储能机构，其接线方式有两种，一种是将防跳设置在合闸回路弹簧储能辅助接点之前：如图2防跳回路分相控制箱将端子531与端子601短接；另一种是将“防跳”设置在合闸回路弹簧储能辅助接点之后：如图2防跳回路将开关分相控制箱内各相端子531与端子530短接。

其工作原理是：第一种接入方法，若远控回路一直有合闸脉冲（不返回），同时开关在合闸位置，这样防跳继电器带电，驱动自身接点构成自保持回路，它的另一个接点K3将合闸回路切断，这样可保证开关跳开之后即使合闸脉冲的不返回也不会有第二次合闸行为。第二种实现原理基本上与第一种相同，区别在于它接在接点K8、S4之后带来的影响。对于分相控制箱内S4远方/就地，在变电站现场运行规程是不允许通过该控制把手将开关在运行与热备用之间进行状态转变，只有在开关检修时方可动用该控制把手操作开关。因而对运行中的开关来说，只要该控制把手位置正确就不会产生任何影响。但在保护定检时，如果是在开关本体上试验该防跳回路就得特别注意该把手带来的影响，因为开关机构箱内部防跳回路是第一种接法的话，在开关本体上试验，S4打到“就地”位置，电源走就地合闸路径，防跳回路相当于被“架空”。对于弹簧储能接点K8，如果接在K8之后，开关在合闸后一段时间内弹簧处于储能状态，K8接点断开一直到三相储完能为止，在这段时间内，即使有不间断的合闸脉冲，但开关的防跳回路却起不了作用；接在K8之前，即使弹簧未储能而一直有合闸脉冲，这时，防跳回路会起作用，这样接点K3及K8两个断开点，更可靠保证开关合闸接点在粘连的情况下不合闸。

方法3：

目前我厂除灰、厂用空压机存在因远方合闸指令误发导致空压机故障跳闸后其6KV 电源开关频繁合、跳闸致使空压机损坏或事故扩大的安全隐患。为消除上述隐患，对目前空压机控制回路进行了改造。

改造前：空压机所有保护出口均通过K10继电器实现（包括电气保护、F-C开关保险熔断、事故按钮），空压机电源开关保护动作跳闸后为防止再次收到合闸指令第二次合闸，通过其本身的防跳回路实现闭锁，即电源开关只能合跳闸一次。但当空压机合闸指令为脉冲式或防跳回路故障后其电源开关防跳回路将无法实现闭锁，此时开关保护动作跳闸后将频繁合跳闸，冲击故障点，造成设备损坏或事故扩大。

改造后：在空压机保护回路中并接K10继电器的常开接点、实现保护动作后K10继电器的自保持，同时在其合闸回路中串入K10继电器的常闭接点，实现保护动作后因K10继电器自保持将其合闸回路切断，防止开关再次合闸冲击故障点。

利用开关控制回路的防跳回路的典型设计，如图3

图3 开关控制回路合闸回路及防跳回路图

运行操作注意事项：

改造后虽然有效的防止了开关保护动作后的再次合闸，但同时保护动作后K10继电器将长时间带电励磁，直至断开开关控制电源后自动返回。在此情况下K10继电器存在因长时间带电烧损的可能性。若K10继电器烧损，空压机的正常启动、停止将不受影响，但空压机保护回路将失去作用，空压机保护动作后其电源开关无法跳闸（包括电气保护、F-C开关保险熔断、事故按钮）而导致越级跳闸或设备损坏。为防止K10继电器烧损导致事故扩大，要求：

1）正常运行中加强空压机的巡视与参数的监视，空压机工作不正常时及时将其停运并通知检修检查处理。

2）当空压机故障跳闸时（包括电气保护动作、F-C开关保险熔断、捅事故按钮、排气温度高等热控保护）立即至就地检查空压机保护动作情况，记录相关参数、数据后将该空压机转冷备（立即断开空压机6KV开关控制电源，防止K10继电器长时间带电烧损）并通知检修检查处理。

二、 防跳回路的试验方法及注意事项

防跳回路的常见试验方法是给一个持续的合闸脉冲，再给一个足够短的分闸脉冲。若开关出现再次合闸的行为，若非保护重合闸的原因，则开关没防跳功能。若开关没有出现合闸的行为，也有可能是其他原因，而实际开关没接防跳功能。看开关防跳回路是否起作用，除了看试验结果，还要看试验对象，同时应除去人为误觉因素。不同类型的开关，现象会不同，6kV F-C机构开关，其分合闸是瞬间完成的，其跳跃现象是连续性的，而弹簧操作结构或气动、液压机构分合闸时需要储能过程，其跳跃现象是间续性的。

6kV F-C开关，由于合闸的能量来自于开关电磁机构瞬时释放的电磁能，不需要时间来完成开关合闸前储能。试验时只需按住开关的合闸按钮（KK合闸位置），给开关一个分闸脉冲，这是没有防跳功能的开关会出现连续的“跳合跳合”现象。再则电磁式开关一般用于6kV电压等级，其分合闸速度不如其他较高电压等级的开关，跳跃时会发出清晰-噼-啪-噼-啪分合声音。

弹簧储能式（弹操式）的开关，其合闸能量来自合闸弹簧（已处于储能状态）释放的机械能，该能量一部分用于开关的合闸，一部分用在给分闸弹簧储能。合闸弹簧的储能是开关机构箱的储能电机来完成，其储能时间大约为十几秒至二十秒。在试验此类开关时，我们可将开关设于合闸位置，合闸弹簧已经储满能量，给开关一个持续的合闸脉冲，再给一个分闸脉冲，结果开关跳开后没有再次合闸行为便可以说明开关已经接入防跳功能。但试验时应注意开关跳跃时在声音及动作过程与电磁式的不同。试验时可能存在以下问题：

1、 听觉出错，开关在这一声响中，其实开关已完成一次分闸-合闸-分闸的过程，由于该弹簧储能式的开关应用于较高电压等级，其分合闸速度比电磁式快了很多，以致人的听觉、视觉很难区分声响变化及分指示灯变化。从声音上听，只是啪的一声，从视觉上，只有分位指示灯一闪亮。

2、 给分闸脉冲的时候，调试人员采用在测控屏点按分闸按钮的形式，因为人的反应速度相对机械慢得多，人手按了分闸按钮再松开已经足够开关跳跃多次。因而要以开关动作结果（开关在合闸位置）来检验防跳回路，就需在第二次合闸命令到来之前松开分闸按钮，解除分闸命令，但如此短脉冲靠人手是完全没办法实现的，如果采用保护定检仪器给分闸脉冲也需缩短故障返回时间。因此，开关在分闸位置给调试人员制造一个假象，造成误判。

因而，对于此类开关，光看动作结果的不行的，重要的是了解开关在这过程的变位情况，从而进行正确的判断。我们知道弹操式开关有合闸的行为，那开关合闸后必然要再次储能，那只要在开关本体周围就很容易观听到开关是否出现储能的声音，同时开关本体机构箱上合闸计数器已也能反映开关的合闸行为。再有故障录波便也是一个很好的工具。对于采用开关本体结构箱的防跳，打开机构箱观察防跳继电器接点的变化也非常直观。

除了注意防止误判，试验时应该注意以下几点：

1、 试分合开关，确认控制回路正常，没有控制回路断线的信号。

2、 当开关在分闸位置时，手动给开关合闸脉冲时，开关没有动作，应马上停止合闸脉冲，以防合闸线圈烧毁。

3、 发现电磁式开关防跳没接入，试验时不可让其持续跳合，应马上停止合闸脉冲，防止合闸保险、线圈烧毁。

4、 试验开关时，宜将重合闸退出。

三、 结论

我厂空压机电源开关改造很成功，改造后未发生异常，试验和保护传动也正常。同时不同的防跳接线方式有不同的特点，在进行防跳回路的试验时应充分考虑到其接线方式，试验时到现场处观察开关的变位情况，同时应排除试验过程中一些人为因素，得到准确，直观，有说服力的试验结果。

参考文献：
[1] 华能沁北电厂，电气设备及系统.2010.8

[2] 南京南瑞继保电气有限公司，断路器失灵保护及自动重合闸装置技术说明书.2003.10
[3] 河南平高电气股份有限公司，电动机操动机构安装使用说明书.2002.6