断路器防跳.doc

关于断路器跳跃闭锁的几点意见 2006年11月15日10:39 来源：1 跳跃闭锁回路的电路分析电气跳跃闭锁回路通常是由跳跃闭锁继电器实现的。图1 是适用于具有一个跳闸线圈的断路器的跳跃闭锁回路接线图。跳跃闭锁继电器TBJ具有一个电流启动线圈TBJ/I、一个电压保持线圈TBJ/U,2对动合触点TBJ1,TBJ 4和2对动断触点TBJ 2 ,TBJ3 ,TBJ/I接于断路器的跳闸线圈回路,TBJ/U接于断路器的合闸回路,TBJ1作电流自保持用,TBJ2 ,TBJ3并联后串入合闸回路。 当跳闸继电器TJ 动作启动跳闸时,TBJ/I 励磁,TBJ 动作,TBJ1闭合将跳闸命令保持,直到断路器断开,同时TBJ2 ,TBJ3断开合闸回路,TBJ4闭合,准备好TBJ的电压自保持回路。若在断路器未断开之前,即TBJ 未返回之前手合继电器触点SHJ 或自动重合闸触点ZHJ 闭合,则TBJ 经已经闭合的TBJ 4 和SHJ 或ZHJ 自保持,即TBJ2 , TBJ 3 继续处于断开状态,保证断路器不会合闸,达到跳跃闭锁的目的。2 跳跃闭锁继电器的技术要求2. 1 电流启动值根据电力工业部1984 年反事故措施和电力系统二次回路设计规程的规定,跳跃闭锁继电器的电流启动值应与断路器的跳闸电流配合,其电流启动值不得大于断路器跳闸电流的50 % ,即跳闸时跳闸回路的电流应大于TBJ 启动电流的2 倍,保证TBJ电流的可靠系数大于2。2. 2 电流线圈的电压降根据上述规定,跳跃闭锁继电器的电流线圈的电压降应小于操作回路额定电压的5 %。2. 3 电压动作值按照规程的规定,跳跃闭锁继电器的电压动作值应不大于操作回路额定直流电压的70 % ,保证操作直流电源电压在规定范围内波动时,TBJ 可靠动作;同时TBJ 电压动作值应不小于操作回路额定直流电压的50 % ,以保证操作直流电源回路接地时,TBJ 不误动作。2. 4 触点性能TBJ 的触点性能应与继电保护装置中出口中间继电器的触点性能相同,电力行业标准规定1 ,继电保护装置中出口中间继电器的触点性能应符合下列要求:返回特性,返回值额定值的10 %(对于干簧继电器,要求返回值额定值的70 %) ;闭合容量,直流回路220 V ,5 A;机械寿命,不带负载时,动作105次;接触电阻,用毫欧计测量时0. 1 ; 用数字万用表测量时0. 5;用电流电压法测量时0. 1。2. 5 绝缘性能a. 同一组触点断开时,能承受工频1 000 V 电压,时间1 min ;b. 无电气联系的各导电部分之间,能承受工频2000 V 电压,时间1 min ;c. 所有导电部分对安装架之间,能承受工频2000 V 电压,时间1 min。3 跳跃闭锁继电器启动回路的构成3. 1 改变继电器电流线圈的参数通常选用具有电流型动作线圈的电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ ,其电流线圈电流动作值按断路器跳闸电流选取,以保证继电器的动作灵敏度。针对这种要求设计的继电器电流动作值规定为标称额定值的30 %50 % ,只要选取继电器电流与断路器电流一致,就能满足继电器灵敏度的要求。选用电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ 的优点是跳跃闭锁回路接线简单,可以通过合闸位置继电器HWJ 对TBJ 的电流线圈进行监视,在运行过程中,如果TBJ 断线,则HWJ 会发出异常告警信号,以便及时处理。其缺点是当断路器跳闸电流改变时,必须更换相应电流规格的继电器,比较麻烦。3. 2 继电器线圈与并联支路为减少因断路器参数改变而引起更换跳跃闭锁继电器TBJ 参数的工作量,有关技术人员和制造单位一直在寻求一种适用于各种规格断路器的办法,其中,采用电压型继电器在继电器的电压线圈并联分流支路法正逐步被人们认识。其并联支路可分别由电阻、二极管或稳压管电路构成,下面分别介绍由电压型继电器与电阻、二极管、稳压管并联支路构成的跳跃闭锁继电器电流启动回路(如图2(a) (b) (c) 所示) 。 3. 2. 1 由继电器电压线圈与电阻并联支路构成如图2 (a) ,继电器J / I 的电流启动值为0. 070. 12 A ,线圈电阻为10 。并联电阻一般分为4 组,可用连接片接入一只或数只电阻,调整分流大小,以改变继电器动作值,实现与断路器跳闸电流的匹配。采用这种回路应注意防止电阻断线,宜选用功率为810 W的金属氧化膜电阻,这种电阻可靠性高。3.2.2 由继电器电压线圈与二极管并联支路构成如图2 (b) ,继电器J / I 的电流启动值为0. 070. 12 A ,线圈电阻为10 。并联的4 只二极管两两串联后再并联在继电器线圈两端,且将2 串的中点连接。这样接线可以保证当其中一只二极管开路时,回路正常工作,提高回路可靠性。同时2 个支路可分担较大的电流,防止因电流过大引起二极管损坏。经测试,按此接线,在通过电流为0. 2510 A时,两端的电压为1. 22. 3 V ,继电器启动线圈中电流为0. 120. 23 A ,既可满足电压降小于额定电压的5 %的要求,又能保证继电器的动作灵敏度要求。3.2.3 由继电器电压线圈与稳压管并联支路构成如图2 (c) ,继电器J/I 的电流启动值为0. 070. 12 A ,线圈电阻为10 。稳压管VS1 ,VS2 额定稳压电压为1. 5 V ,额定电流为5 A。2 只稳压管并联可以提高回路的可靠性。测试表明该回路能够满足电压降小于额定电压的5 %的要求,又能保证继电器的动作灵敏度要求。上述由继电器线圈与并联支路构成的跳跃闭锁继电器的电流启动回路的不足之处是由于在继电器线圈2 端增加了并联支路,无法对继电器的线圈进行监视,若继电器线圈断线将发生不正确动作。4 结论电气回路构成的断路器跳跃闭锁装置仍被普遍使用。改变继电器电流线圈参数的方式由于接线简单、易于监视,是目前应用的主要方式;而由继电器线圈与并联支路构成跳跃闭锁继电器电流启动回路的方式,因为其易更换参数,也较受制造和运行人员欢迎,但由于电路较为复杂,且无法实现对继电器线圈的监视,故仍需进一步积累经验,谨慎使用。断路器跳跃闭锁电气跳跃闭锁回路通常是由跳跃闭锁继电器实现的。跳跃闭锁继电器TBJ具有一个电流启动线圈TBJ/I、一个电压保持线圈TBJ/U、2对动合触点TBJ1、TBJ4和2对动断触点TBJ2、TBJ3、TBJ/I接于断路器的跳闸线圈回路，TBJ/U接于断路器的合闸回路，TBJ1作电流自保持用，TBJ2、TBJ3并联后串入合闸回路。电路分析当跳闸继电器TJ 动作启动跳闸时，TBJ/I 励磁、TBJ 动作、TBJ1闭合将跳闸命令保持，直到断路器断开，同时TBJ2 、TBJ3断开合闸回路，TBJ4闭合，准备好TBJ的电压自保持回路。若在断路器未断开之前，即TBJ 未返回之前手合继电器触点SHJ 或自动重合闸触点ZHJ 闭合，则TBJ 经已经闭合的TBJ 4 和SHJ 或ZHJ 保持，即TBJ2、TBJ 3 继续处于断开状态，保证断路器不会合闸，达到跳跃闭锁的目的。编辑本段技术要求1.电流启动值根据电力工业部1984年反事故措施和电力系统二次回路设计规程的规定，跳跃闭锁继电器的电流启动值应与断路器的跳闸电流配合，其电流启动值不得大于断路器跳闸电流的50%，即跳闸时跳闸回路的电流应大于TBJ启动电流的2倍，保证TBJ电流的可靠系数大于2。2.电流线圈的电压降根据上述规定，跳跃闭锁继电器的电流线圈的电压降应小于操作回路额定电压的5%。3.电压动作值按照规程的规定，跳跃闭锁继电器的电压动作值应不大于操作回路额定直流电压的70%，保证操作直流电源电压在规定范围内波动时，TBJ可靠动作；同时TBJ电压动作值应不小于操作回路额定直流电压的50%，以保证操作直流电源回路接地时，TBJ不误动作。4.触点性能TBJ的触点性能应与继电保护装置中出口中间继电器的触点性能相同，电力行业标准规定，继电保护装置中出口中间继电器的触点性能应符合下列要求：返回特性，返回值额定值的10%（对于干簧继电器，要求返回值额定值的70%）；闭合容量，直流回路220V，5A；机械寿命，不带负载时，动作105次；接触电阻，用毫欧计测量时0.1；用数字万用表测量时0.5；用电流电压法测量时0.1。5.绝缘性能a.同一组触点断开时，能承受工频1000V电压，时间1min；b.无电气联系的各导电部分之间，能承受工频2000V电压，时间1min；c.所有导电部分对安装架之间，能承受工频2000V电压，时间1min。编辑本段启动回路构成1.改变继电器电流线圈的参数通常选用具有电流型动作线圈的电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ，其电流线圈电流动作值按断路器跳闸电流选取，以保证继电器的动作灵敏度。针对这种要求设计的继电器电流动作值规定为标称额定值的30%50%，只要选取继电器电流与断路器电流一致，就能满足继电器灵敏度的要求。选用电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ的优点是跳跃闭锁回路接线简单，可以通过合闸位置继电器HWJ对TBJ的电流线圈进行监视，在运行过程中，如果TBJ断线，则HWJ会发出异常告警信号，以便及时处理。其缺点是当断路器跳闸电流改变时，必须更换相应电流规格的继电器，比较麻烦。2.继电器线圈与并联支路为减少因断路器参数改变而引起更换跳跃闭锁继电器TBJ参数的工作量，有关技术人员和制造单位一直在寻求一种适用于各种规格断路器的办法。其中，采用电压型继电器在继电器的电压线圈并联分流支路法正逐步被人们认识。其并联支路可分别由电阻、二极管或稳压管电路构成。下面分别介绍由电压型继电器与电阻、二极管、稳压管并联支路构成的跳跃闭锁继电器电流启动回路。由继电器电压线圈与电阻并联支路构成继电器J/I的电流启动值为0.070.12A，线圈电阻为10。并联电阻一般分为4组，可用连接片接入一只或数只电阻，调整分流大小，以改变继电器动作值，实现与断路器跳闸电流的匹配。采用这种回路应注意防止电阻断线，宜选用功率为810W的金属氧化膜电阻，这种电阻可靠性高。由继电器电压线圈与二极管并联支路构成继电器J/I的电流启动值为0.070.12A，线圈电阻为10。并联的4只二极管两两串联后再并联在继电器线圈两端，且将2串的中点连接。这样接线可以保证当其中一只二极管开路时，回路正常工作，提高回路可靠性。同时2个支路可分担较大的电流，防止因电流过大引起二极管损坏。经测试，按此接线，在通过电流为0.2510A时，两端的电压为1.22.3V，继电器启动线圈中电流为0.120.23A，既可满足电压降小于额定电压的5%的要求，又能保证继电器的动作灵敏度要求。由继电器电压线圈与稳压管并联支路构成继电器J/I的电流启动值为0.070.12A，线圈电阻为10。稳压管VS1、VS2额定稳压电压为1.5V，额定电流为5A。2只稳压管并联可以提高回路的可靠性。测试表明该回路能够满足电压降小于额定电压的5%的要求，又能保证继电器的动作灵敏度要求。上述由继电器线圈与并联支路构成的跳跃闭锁继电器的电流启动回路的不足之处是由于在继电器线圈2端增加了并联支路，无法对继电器的线圈进行监视，若继电器线圈断线将发生不正确动作。编辑本段主要应用方式电气回路构成的断路器跳跃闭锁装置仍被普遍使用。改变继电器电流线圈参数的方式由于接线简单、易于监视，是目前应用的主要方式；而由继电器线圈与并联支路构成跳跃闭锁继电器电流启动回路的方式，因为其易更换参数，也较受制造和运行人员欢迎，但由于电路较为复杂，且无法实现对继电器线圈的监视，故仍需进一步积累经验，谨慎使用。编辑本段关于断路器跳跃闭锁的分析近几年，我国先后引进了好几种国外生产的或国内合资厂生产的断路器，有ABB、阿尔斯通、以及西门子公司的产品。这些断路器的操动机构都具有防跳电路，比较安全可靠。我局小河变线路开关采用电气防跳和机构防跳两种防跳措施，在验收过程种发现存在寄生回路，我们对寄生回路产生的原因进行分析，并制定出相应的整改措施。本文对两种防跳方式进行分析、比较、改进，消除了运行中寄生回路的存在。1、断路器单独采用电气防跳回路的技术分析35KV及以上的断路器常常采用“电气防跳”，电气防跳回路通常是由跳跃闭锁继电器实现的。（图1）是适用于具有一个跳闸线圈的断路器的跳跃闭锁回路接线图。此种防跳继电器有两个线圈，一个是供启动用的电流线圈TBJI，接在跳闸回路中；另一个是自保持用的电压线圈TBJU，通过本身的常开接点接于合闸线圈。另外2对常开接点TBJ1,TBJ4和2对常闭接点TBJ2,TBJ3,TBJ1作电流自保持用,TBJ2,TBJ3并联后串入合闸回路。当合闸过程中，如正遇永久性故障，因而保护出口继电器接点TJ动作启动跳闸,并启动防跳继电器TBJ。若此时控制开关手柄（合闸按钮）未复归或接点被卡住，由于防跳继电器接点TBJ4闭合，致使防跳继电器电压线圈TBJU带电自保持，另外常闭接点TBJ2,TBJ3已断开，能避免合闸线圈Y4再次导通，从而防止断路器发生“跳跃”。TBJ1接点与TJ接点并在一起，是为了防止保护出口继电器接点TJ被烧坏，因为保护跳闸时，保护出口接点TJ可能先于辅助接点-S1断开，以致被电弧烧坏。由于TBJ1与TJ并联，即使TJ先于断路器辅助接点S1断开，也不会被烧坏，而且还有跳闸出口存在，同时起到跳闸命令保持直到断路器断开，同时TBJ2,TBJ3断开合闸回路，TBJ4闭合，准备好TBJ的电压自保持回路。若在断路器未断开之前，即TBJ未返回之前手合继电器触点KK58或自动重合闸触点HJ闭合，则TBJ经已经闭合的TBJ4和手合或HJ自保持，即TBJ2，TBJ3继续处于断开状态，保证断路器不会合闸，达到跳跃闭锁的目的。2断路器机构防跳与电气防跳配合连接的技术分析2.1：断路器机构防跳与电气防跳配合连接的接线图：断路器操动机构防跳是采用机构本身携带的继电器-K11实现的，如图2所示：注：S3：现场/远方切换开关；S4：现场合闸按钮；S5：现场跳闸按钮；S1：断路器辅助接点；S2：弹簧储能接点；K14：气压闭锁接点；-Y1：跳闸线圈；-Y4：合闸线圈；K11：防跳继电器机构内K11防跳原理是：当合闸脉冲发出后，断路器合闸轴转动，如果由于机构上的原因，如合闸轴未停留在合闸后位置，则机构仍旧返回到分闸状态，此时如KK的5、8接点卡住或别的原因，合闸脉冲未撤消（因保护未动，保护装置内的TBJI未启动，TBJV常闭接点仍然在闭合状态），防跳继电器K11励磁并自保持，K11的常闭接点断开合闸线圈回路，使断路器机构不会第二次动作，直到合闸脉冲撤消，K11继电器自保持回路解除。它是一种电压启动并自保持的“并联防跳”。2.2：两种防跳同时采用所存在的问题：如图2所示：两种防跳方式同时采用时会产生寄生回路，在合闸时，-S3打在远方位置，其1、2接点和5、6接点通，合闸命令发出，断路器合上后，-S1的43、44接点闭合，绿灯LD通过这些接点及K11防跳继电器线圈点亮。所以在做电气一、二次传动试验时，出现断路器合上后红绿灯同时点亮的现象。2.3改进方法：为了消除运行中存在的寄生回路，我们曾考虑了2种解决方法：方法一：保留保护装置内的TBJ防跳回路，断开断路器操作机构内的防跳继电器K11的线圈，并短接其串在合闸回路中的11、12接点，如图3所示。方法二：绿灯LD及防跳继电器TWJ线圈经过断路器的辅助常闭接点接到负电源，如图4所示。据我们了解，不少兄弟单位遇到这类问题时也常采用这2种解决措施。3.两套防跳功能的比较及改动后存在的问题31保护装置内TBJ的防跳作用仔细分析，保护装置电气防跳回路种采用的TBJ防跳与断路器机构内的防跳作用是有所不同的。众所周知，保护装置内的TBJ防跳原理是当控制开关KK的5、8接点接通或HJ接点接通，使断路器合闸，如合到故障线路时，保护动作，TJ接点闭合，断路器跳闸，TBJI电流线圈启动，TBJI的接点闭合自保持。此时，如控制开关KK未复归或它的5、8接点卡住或HJ接点粘住等情况，合闸脉冲即使未消除，由于TBJ的电压线圈能自保持，TBJV常闭接点断开合闸线圈回路，使断路器不致再次合闸，断路器等电气元件不会再次受到短路电流的冲击。只有合闸脉冲解除，TBJ的电压线圈断电后，接线才恢复原来状态。由此可知，保护装置内的TBJ防跳原理是只有在保护动作后才启动，是一种电流启动，电压自保持的“串联防跳”。32断路器操动机构内K11的防跳作用断路器操动机构内K11防跳作用是：当合闸脉冲发出后，断路器合闸轴转动，如果由于机构上的原因，如合闸轴未停留在合闸后位置，则机构仍旧返回到分闸状态，此时如KK的5、8接点卡住或别的原因，合闸脉冲未撤消（因保护未动，保护装置内的TBJI未启动，TBJV常闭接点仍然在闭合状态），防跳继电器K11励磁并自保持，K11的常闭接点断开合闸线圈回路，使断路器机构不会第二次动作，直到合闸脉冲撤消，K11继电器自保持回路解除。它是一种电压启动并自保持的“并联防跳”。由此可见，机构内的防跳可保证在机构本身发生故障时，且合闸脉冲未撤消的情况下，断路器也只能合闸一次，不论成功与否，断路器合闸线圈不会第二次带电。这主要是由断路器结构决定的，因为断路器的主触头行程一般都比较小，如1035kV真空断路器的主触头行程只有810mm，它不能承受连续的多次合闸冲击，否则，真空泡容易受到损坏。当第一次合闸不成功后，不能马上再合闸，只有在调整机构后才允许第二次操作。如果取消了机构内的防跳电路，则会影响断路器的安全运行。33原两种改动方法存在的问题第一