断路器跳位监视与防跳回路的分析与改进.docx

断路器跳位监视与防跳回路的分析与改进叶晴炜(云南省电力设计院，云南 昆明 650051)摘 要 ：某变电站 252 kV SF6 瓷柱式断路器防跳回路因设计缺陷使断路器跳位监视回路存在寄生回路，导致操作箱对断路器的跳位监视发生错误。分析了防跳回路对跳位监视回路的影响，并对比了 550 kV H-GIS 断路器出现的类似问题。阐述了成因和解决方法，对防跳回路的设计提出了改进，在跳位监视回路中串联 断路器常闭辅助节点和就地防跳继电器的常闭节点，以解决寄生回路对跳位监视的影响。关键词 ：跳位监视 ；防跳回路 ；断路器中图分类号 ：TM561.3文献标识码 ：B文章编号 ：1007-3175(2015)02-0032-03Analysis and Improvement on Open-Position Monitoring andAnti-Pumping Circuit of Circuit BreakerYE Qing- wei（Yunnan Electric Power Design Institute, Kunming 650051, China）Abstract: The anti-pumping circuit of a 252 kV SF6 circuit breaker used in a certain substation existed parasitic circuits in its open-position circuit because of design deficiency, which caused the operation box to make mistakes towards the open-position monitoring of the circuit breaker. This paper analyzed the effect of the anti-pumping circuit on the open-position monitoring circuit, and compared with a similar phe- nomenon that happened to the 550 kV H-GIS circuit breaker. The factor and solution has been explained, and it has also proposed improve- ment towards the design of the anti-pumping circuit. In the open-position monitoring circuit, the normally closed auxiliary nodal point of the circuit breaker was connected in series to the normally closed nodal point in in-site anti-pumping relay of the circuit breaker to remove the effect of parasitic circuits on open-position monitoring.Key words: open-position monitoring; anti-pumping circuit; circuit breaker1跳位监视实例家在设计时为防止断路器跳跃，一般会在断路器的合闸回路中并接防跳回路。“跳跃”是指断路器在 手动或自动装置动作合闸后，如操作控制开关未复 归或控制开关触点、自动装置触点卡住，此时保护 动作使断路器跳闸而发生的多次“跳- 合”现象。“防 跳”就是利用操动机构本身的机械闭锁或在操作接 线上采取措施，使断路器在保护跳闸之后防止由于 合闸脉冲的存在而又一次合闸。但正是由于防跳回 路的接入，有可能会在合闸回路中产生寄生回路， 从而让 TWJ 失去跳位监视的功能。分闸回路中由于 不存在防跳回路，合位监视回路不存在这种情况。云南某 220 kV 变电站在订货招标中采用某公司的 252 kV SF6 瓷柱式断路器。根据厂家提供的 断路器二次原理及接线图，在对断路器施工图的 设计过程中发现，由于厂家防跳回路的设计缺陷 会使断路器跳位监视回路存在寄生回路，从而使 操作箱对断路器的跳位监视发生错误。在继电保护中，操作箱上跳位监视继电器 (TWJ) 和合位监视继电器 (HWJ) 有着重要的作用。一方面 TWJ 和 HWJ 可实时监视断路器的跳、合闸位置。另 一方面可监视跳、合闸回路的完整性。当断路器跳、 合闸回路都接通时，控制回路处于“连线”状态， 当跳、合闸回路都断开时，控制回路处于“断线” 状态，这两种状态都表明断路器处于故障状态。厂2原因分析及处理图 1 为以 A 相为例的 252 kV SF6 瓷柱式断路器二次接线原理图，跳位监视回路可以在断路器操作者简介：叶晴炜(1977- )，男，工程师，硕士，主要从事电气二次的设计与研究工作。32断路器跳位监视与防跳回路的分析与改进电工电气(2015 No.2)作机构箱端子排的 A、B、C 三处接入，下面分别具体进行分析。43LR 为就地 / 远方操作开关，11-52 为分合闸操作开关，52C 为合闸线圈，52Y 为电气防跳辅助继电器，52A/52B 为断路器辅助开关，63GLX为 SF6 低气压闭锁辅助继电器，49MX 为辅助 继电器，88M 为控制电机直流接触器。-KM+KM43LR 就地/远方BA52Y图1 252 kV SF6瓷柱式断路器二次接线原理图1)A 处接入 ：这是一种比较常见的方式，综自保护厂家经常推荐这种方式，在柜内端子排处默 认将合闸出口端子 (7A) 和跳位监视端子 (9A) 用 连接片短接起来，然后再接至 A 处。此种方式接 线简单、方便，但如将操作开关 43LR 打至“就地” 位置，远方合闸回路与分闸回路都将断开，此时 保护装置会误发“控制断线”信号，从而失去监 视的功能。2)B 处接入 ：此种方式将合闸出口 (7A) 接至 A 处，跳位监视 (9A) 接至 B 处。虽然操作开关 43LR 在“就地”位置时，保护装置不会误发“控制断线” 信号，但当断路器合闸时，常开节点 52A 闭合，防 跳中间继电器 52Y 得电，常开节点 52Y 闭合，防跳 回路自保持。跳位监视回路可以通过防跳回路导通， 而此时如果保护未跳闸，断路器处于合闸位置，则 会出现跳位监视与断路器实际位置不符。即在断路 器防跳过程中，跳位监视有可能不准确。3)C 处接入 ：此种方式将合闸出口 (7A) 接至 A 处，跳位监视 (9A) 接至 C 处。由于在断路器防跳 过程中，常闭节点 52Y 打开，切断了寄生回路，所 以不会出现 2) 的情况。但是当断路器合闸完成后，合闸脉冲消失，防跳中间继电器 52Y 失电，常闭节点 52Y 闭合。跳位监视回路通过常闭节点 52Y、常 开节点 52A、常闭节点 52Y、防跳中间继电器 52Y 线圈导通，寄生回路依然存在。由上述分析可知，跳位监视回路在 C 处接入是 一种比较好的方案，但由于防跳回路的设计，导致 在跳位监视回路中存在寄生回路。断路器无论在跳 位或合位，TWJ 是始终动作。联系到近日开工建设 的另一处 500 kV 变电站，断路器采用的是日本三 菱公司 550 kV H-GIS 断路器。保护装置的合闸出 口接“7A”处，跳位监视接“9A”处。据现场的送 变电调试人员反映，同样存在上述情况，断路器 无论在跳位或合位，跳位监视继电器 (TWJ) 一直得 电，操作箱的跳位灯始终点亮，而且防跳中间继电 器 52Y 线圈由于分压也一直带电。图 2 为以 A 相为 例三菱 550 kV H-GIS 断路器二次接线原理图，其 中 43LR 为就地 / 远方操作开关，11-52 为分合闸操 作开关，43IL 为旁路操作开关，52C 为合闸线圈，52YA 为电气防跳辅助继电器，52a/52b 为断路器 辅助开关，63QCX 为油压低合闸闭锁辅助继电器，63GLX 为 SF6 低气压闭锁辅助继电器。+KM-KMR4YAGLX52a52YAYA图2 三菱550 kV H-GIS断路器二次接线原理图3352b5252C63QCX637A43LR 就地/远方 43IL 旁路开关11-52 分闸/合闸D452D5D6联锁回路9A52YAR152分闸/合闸 11-52C5252B 52B52C 63GLX 49MX 88M88M A52Y52Y52YR1YCB(B)CB88(C)M电工电气(2015 No.2)断路器跳位监视与防跳回路的分析与改进对比三菱公司的原理图可知，两家公司断路器的结构基本相似。虽然 H-GIS 断路器的寄生回路中 存在电阻 R4，但对于 TWJ 没有影响，依然动作。由 于西安西电断路器的结构已定，无法再做修改。因 此最后的施工图设计中，采用在跳位监视回路中先 接入断路器的常闭节点 52B，然后再在 C 处接入。 当断路器合闸完成后，常闭节点 52B 打开，从而切 断了寄生回路。导致断路器合闸操作完成且远方合闸命令没有消失时，弹簧未储能闭锁继电器 K8 节点 24、21 打开， 合闸、防跳回路随即被切断，使断路器具备了再次 合闸的条件，没有起到闭锁分控箱内合闸回路的作 用。另外，由于断路器机构箱一般都安装在户外， 工作环境比较恶劣，继电器触点容易出现接触不良 的现象，往往失去“防跳”的作用。由此可见，断 路器本体的防跳回路并不十分可靠。基于以上原因，云南电网的运行规定，正常运 行情况下不使用断路器本体防跳回路，使用保护装 置的防跳回路。断路器本体防跳回路宜在投运前彻 底解除。事实上，断路器制造厂家可以对防跳回路作一 定的改进，即将就地 / 远方转换开关的就地闭节点 串入防跳回路中 ( 以 A 相为例，见图 3)。当转换 开关位于“远方”时，就地闭节点打开，机构内部 的防跳回路被切断，依靠保护装置防跳 ；当转换开 关位于“就地”时，机构内部的防跳回路接通并防 跳。确保了断路器无论是在“远方”还是“就地”， 都有且仅有一套防跳回路投入使用。这也符合南 网反措汇编中 7.6 条的有关规定 ：防跳回路不可 以切换时，可选用保护装置或断路器本体防跳回路 其中一个 ；防跳回路可以切换时，通常远方操作采 用操作箱的防跳回路，就地操作时自动切换为断路 器本体的防跳回路。-KM3改进及建议目前，断路器本体和保护装置都设计有防跳回路，即机构防跳和保护防跳，而两者的防跳设计原 则是不同的，保护防跳是由保护动作启动的，而机 构防跳一般是由断路器位置启动，两者不宜同时使 用，否则容易造成逻辑混乱。这样就会出现一个问 题，究竟使用哪一个防跳回路。华东地区认为就地 和远方操作均优先使用断路器机构箱的防跳回路， 在没有机构防跳时才考虑使用保护防跳，两者不能 同时使用。这样可解决“由于微机保护装置退出运 行时，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 1。从参考文献发现，ABB 公司的 550 kV HPL550TB2 断路器防跳回路存在先天设计缺陷。正是由于 K8 弹簧未储能闭锁继电器的闭锁节点设计位置不当，+KM43LR 就地/远方BA52YMX 88M88M52YLR图3 252 kV SF6瓷柱式断路器二次改进接线原理图站二次接线标准中规定，要求厂家在跳位监视回路 中串联断路器常闭辅助节点和就地防跳继电器的常4结语以 252 kVSF6 瓷