斷路器新型防跳方法的研究

沐 娟，陳 楊，應(yīng)俊杰，余淑琴

(1.安徽工商職業(yè)學(xué)院 應(yīng)用工程學(xué)院，安徽 合肥 231131；2.國網(wǎng)安徽省電力公司合肥供電公司，安徽 合肥 230000)

斷路器的防跳回路作用主要是防止斷路器或自動(dòng)裝置的合閘接點(diǎn)因某些原因粘住未及時(shí)返回，正好合閘在故障設(shè)備或線路，從而造成斷路器出現(xiàn)連續(xù)跳合的情況.斷路器在連續(xù)發(fā)生跳合的情況下，將會(huì)造成斷路器的遮斷能力下降或損壞，甚至引起爆炸事故.因此斷路器防跳回路的設(shè)置能有效避免斷路器發(fā)生跳躍的現(xiàn)象，延長(zhǎng)斷路器的使用壽命，進(jìn)而保障電力設(shè)備的安全運(yùn)行[1].

目前根據(jù)保護(hù)設(shè)備操作箱與斷路器型號(hào)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，防跳回路主要有保護(hù)操作箱防跳與斷路器機(jī)構(gòu)防跳兩種，根據(jù)國網(wǎng)繼電保護(hù)新反措要求在實(shí)際工作技改中防跳回路統(tǒng)一采用斷路器本體防跳，取消保護(hù)防跳模式[2].結(jié)合某地區(qū)220千伏變電站斷路器保護(hù)改造工作，對(duì)斷路器防跳回路進(jìn)行改造，取消原保護(hù)防跳，改用斷路器機(jī)構(gòu)防跳模式，并對(duì)改造方法及改造面臨的異常情況進(jìn)行分析研究.

1 斷路器機(jī)構(gòu)防跳原理

某地區(qū)220千伏變電站斷路器為平高開關(guān)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的ZF11-252L型斷路器，其保護(hù)裝置為南瑞繼保生產(chǎn)的PSL-621U，目前該斷路器采用的保護(hù)操作箱防跳，斷路器本身具有機(jī)構(gòu)防跳功能，前期機(jī)構(gòu)內(nèi)的防跳繼電器線圈的未接二次線.本次作業(yè)人員根據(jù)反措要求，對(duì)該斷路器進(jìn)行由保護(hù)防跳改為機(jī)構(gòu)防跳，拆除原保護(hù)防跳回路，恢復(fù)斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)防跳繼電器的二次線，圖1為該斷路器的機(jī)構(gòu)防跳回路簡(jiǎn)化圖.

圖1 斷路器的機(jī)構(gòu)防跳回路簡(jiǎn)化圖

斷路器在合位狀態(tài)回路如圖2所示.此時(shí)斷路器輔助常開接點(diǎn)S1閉合，合閘命令未返回，合閘脈沖仍然存在，防跳繼電器線圈回路導(dǎo)通，其合閘回路中常閉輔助接點(diǎn)也因此斷開，合閘回路斷開.

圖2 斷路器合位狀態(tài)回路圖

當(dāng)斷路器因事故跳閘后，斷路器處于分位，如圖3所示.其常閉輔助接點(diǎn)合上，此時(shí)合閘脈沖雖存在，防跳繼電器自保持，常閉輔助接點(diǎn)依然打開，因此合閘回路此時(shí)被斷開，斷路器無法合上，整個(gè)繼電器動(dòng)作過程為斷路器的機(jī)構(gòu)防跳工作原理，其作用可以有效抑制斷路器的跳躍現(xiàn)象.

圖3 斷路器分位狀態(tài)回路圖

2 防跳改造的異常情況

對(duì)防跳回路改造之后進(jìn)行防跳試驗(yàn)，防跳功能正常，但是當(dāng)合上該斷路器時(shí)，發(fā)現(xiàn)在該斷路器測(cè)控屏上出現(xiàn)斷路器位置的分合閘指示燈(紅綠燈)均亮情況.隨后對(duì)此情況進(jìn)行檢查，拆除之前恢復(fù)的斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)防跳繼電器線圈上的接線后，測(cè)控屏內(nèi)分合閘指示燈只有紅燈亮，沒有出現(xiàn)上述同時(shí)亮的現(xiàn)象，與斷路器實(shí)際位置一致.

針對(duì)此現(xiàn)象通過仔細(xì)測(cè)試、核對(duì)相關(guān)聯(lián)的二次回路，查閱設(shè)備圖紙對(duì)其進(jìn)行深入分析研究.圖4為斷路器測(cè)控屏分合閘指示燈的二次回路圖，從圖中可以看出，正常情況下，當(dāng)斷路器位于合位時(shí)，其相應(yīng)的三相HWJ接點(diǎn)均閉合，HD燈(紅燈)亮；當(dāng)斷路器位于分位時(shí)，相應(yīng)的TWJ接點(diǎn)均閉合，LD燈(綠燈)亮.此異常情況是斷路器合位時(shí)，紅綠燈均亮，初步分析其原因是此時(shí)保護(hù)裝置跳位監(jiān)視回路TWJ繼電器勵(lì)磁，其輔助常開接點(diǎn)閉合，使圖4中LD燈回路導(dǎo)通，從而發(fā)生了測(cè)控屏上分合閘指示燈都亮的異常情況.

圖4 斷路器測(cè)控屏分合閘指示燈的二次回路圖

正常情況下斷路器在合位時(shí)，其跳位監(jiān)視回路應(yīng)為斷開狀態(tài)，圖1中跳位監(jiān)視的接點(diǎn)電位應(yīng)為正電位[3].為了進(jìn)一步確認(rèn)分析，使用萬用表監(jiān)測(cè)斷路器合位時(shí)跳位監(jiān)視回路接點(diǎn)的電位，監(jiān)測(cè)結(jié)果接點(diǎn)為負(fù)電位，說明此時(shí)跳位監(jiān)視回路已導(dǎo)通，機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的負(fù)電源通過回路反送至TWJ繼電器.隨后檢查該斷路器的防跳回路，發(fā)現(xiàn)斷路器合位時(shí)，由于防跳繼電器電阻配合不當(dāng)，產(chǎn)生了寄生回路，從而發(fā)生斷路器合位時(shí)分合閘指示燈都亮的異常情況[4-5].

3 防跳新方法研究

針對(duì)防跳改造過程中出現(xiàn)的異常情況分析結(jié)果，研究得出以下兩種方式解決上述異?，F(xiàn)象.

3.1 跳位監(jiān)視回路串入斷路器常閉接點(diǎn)

通過對(duì)該斷路器的二次回路圖研究分析，發(fā)現(xiàn)在跳位監(jiān)視回路中串入一副斷路器的常閉輔助接點(diǎn)可以解決異?，F(xiàn)象問題，圖5為改進(jìn)后的防跳回路圖，從圖中看出斷路器合位時(shí)，其常閉輔助接點(diǎn)打開，跳位監(jiān)視回路因此被切斷，不會(huì)發(fā)生TWJ勵(lì)磁的情況，也不會(huì)造成分合閘指示燈都亮的異常情況[6].為了驗(yàn)證理論分析的正確，在實(shí)際設(shè)備的斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)串入一副接點(diǎn)，通過試驗(yàn)驗(yàn)證斷路器在合位時(shí)，測(cè)控屏上的指示燈只出現(xiàn)了紅燈亮的情況，相反在分位時(shí)也只出現(xiàn)綠燈亮的情況，改造方法正確.

圖5 改進(jìn)后的防跳回路圖

3.2 跳位監(jiān)視回路串入斷路器+繼電器常閉接點(diǎn)

通過對(duì)本站斷路器的二次回路圖研究分析，發(fā)現(xiàn)為解決斷路器在合位情況下分合閘指示燈同時(shí)亮的現(xiàn)象，可以在跳位監(jiān)視回路中同時(shí)串入斷路器常閉輔助接點(diǎn)和防跳繼電器常閉接點(diǎn)來解決異?，F(xiàn)象問題，工作原理和第一種方法串入一副斷路器常閉輔助接點(diǎn)一樣，使寄生回路更可靠有效地被切斷[7-8].同樣為了驗(yàn)證理論分析的正確，在實(shí)際設(shè)備中通過試驗(yàn)驗(yàn)證斷路器在合位時(shí)，測(cè)控屏上的指示燈只出現(xiàn)了紅燈亮的情況，相反在分位時(shí)也只出現(xiàn)綠燈亮的情況，改造方法正確.

3.3 串入穩(wěn)壓二極管

通過分析回路，在防跳回路與跳位監(jiān)視回路之間加入穩(wěn)壓二極管，如圖6所示.利用其單向?qū)?、反向截止的功能，保證斷路器在合位時(shí)，跳位監(jiān)視回路不會(huì)因防跳回路影響使跳位監(jiān)視接點(diǎn)109為負(fù)電情況出現(xiàn)，同時(shí)也利用其穩(wěn)壓特性保障二極管在被擊穿后不會(huì)對(duì)共生的二次回路及元器件造成影響.通過試驗(yàn)驗(yàn)證斷路器在合分位置不同狀態(tài)下，指示燈顯示正確.

圖6 串入穩(wěn)壓二極管的防跳回路圖

4 結(jié)語

本文對(duì)220千伏變電站220千伏斷路器進(jìn)行了防跳回路改造理論研究及試驗(yàn)驗(yàn)證，并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)斷路器防跳回路進(jìn)行理論和實(shí)踐完善，有效地保證了220千伏斷路器防跳回路改造工作的效率.保障斷路器的正常可靠穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)為其他斷路器防跳回路的改造提供參考.