摘要：当前，电力系统中的高压SF6断路器操动机构主要采用液压储能操动机构、气压操动机构和弹簧操动机构,操动机构是断路器分、合闸操作的动力源泉,操动机构的性能好坏大大影响着断路器的工作效果。继电保护装置能否正确动作、断路器操动机构是否压力正常与断路器分、合闸能否顺利完成三者有着的密切联系。因此继电保护和断路器双方在满足各自条件的前提下，严谨的配合显得尤为重要。
关键词：电力继电保护；断路器；压力闭锁
随着用电事故的发生日渐频繁，在电力系统正常运行过程中，从技术层面出发，将电力事故发生的概率降到最低，保护人们的生命安全有着十分重要的意义。所以，继电保护工作也就变得非常重要，它可以以最快的速度反映出元件运行的状况，对于电力系统可能出现的情况进行准确、有效的判断，使得电力工作人员可及时处理，从而有效维护好电力系统安全稳定运行，对电力事故的发生加以防范。继电保护装置中，每当电路系统各个元件的运行出现故障时，断路器就能够及时准确的发出信号和指令，与此同时，切除故障设备，最大限度的确保电力系统能够正常运转。
1.继电保护装置的作用和任务
在电力系统运行过程中，在需要被保护的元件出现故障的情况下，它的继电保护装置便会根据整定的保护定值，准确有效地发出命令，让距离故障元件最近的断路器跳闸，切断故障元件与正常运行中设备的联系，在最大程度上，保护电网中正常运行中的其他设备的同时，也在最大限度上，减少对电力系统的消极影响，以免扩大事故范围，影响用户正常供电。因此，继电保护装置就是当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。
2. 压力闭锁回路存在的意义
众所周知，断路器在分、合闸时触头之间会产生电弧，电弧是高温高导电的游离气体，它不仅对触头有很大的破坏作用，而且使断开电路的时间延长，可见电弧对电力系统的安全运行有很大影响，从而断路器灭弧的能力显得尤为的重要。灭弧除了跟断路器本身设计有关，还跟灭弧介质、介质的密度以及断路器分闸速度有关。高压断路器目前常用SF6气体作为灭弧介质，然而当灭弧介质密度不足时灭弧效果便会大打折扣甚至无法灭弧；断路器分合闸的速度则是保证断路器有效分闸和灭弧的另一要素，分合闸速度由断路器的操作机构决定，常见高压断路器是采用液压式、气压式、弹簧式操作机构，操作机构的储能情况将决定断路器的分合闸质量，若操作机构储能压力不足，轻则造成断路器慢分慢合现象，重则造成断路器分合闸时发生爆炸。因此，我们在断路器控制回路中加入了压力异常告警和闭锁功能，有效避免了断路器因分合闸环境不满足造成事故的问题。通常压力监视接点都是串在断路器的分合闸回路中，当断路器灭弧介质或操作机构储能压力降低到一定程度时，压力节点闭合发出告警信号甚至闭锁断路器分合闸操作，这是保证断路器分合闸质量的重要措施。由此可见，压力告警和闭锁回路设计是必不可少的。
3.断路器操作过程压力闭锁回路存在的问题
在220kV 及以上的电网系统中，为防止出现保护拒动，保证继电保护的可靠性，厂家将保护进行了双重化配置。而为了防止断路器拒动时，失灵保护启动，使事故范围扩大，220kV以上电网中，断路器的跳闸操动机构、跳闸回路操作箱、操作电源也进行双重化配置。然而，操动机构内只有一套压力闭锁接点，其只能控制一套压力闭锁继电器，也就是说尽管两套操作回路都分别由独立操作电源供电，但压力闭锁继电器只能使用其中的一组操作电源，可靠性大大降低。按照“四统一”（即统一的设计技术条件、接线回路、元件符号、端子排编号）的设计要求，为了将继电器压力闭锁出现失电的现象加以有效防范，如果出现一组直流电源消失了的情况，则可以通过电源切换的方法，先把压力闭锁继电器应用到第一组电源设备中；如果第一组电源也消失，再把压力闭锁继电器自动切换到第二组电源设备中，这样就保证了始终有一路跳闸可用。
当断路器操动机构压力闭锁回路出现问题时，会造成第一组直流电源故障，然后回路会自动切换到第二组直流电源为闭锁继电器供电，此时又会再次造成第二组直流电源故障失电，从而使断路器彻底失去操作电源。当遇到故障时开关拒动，事故便会进一步扩大。为避免出现这种情况，闭锁回路可固定使用两组电源中的任意一组或者是对闭锁回路单独供电，但是当这一组电源故障时还是会造成闭锁继电器失电，进而造成开关拒动。不论是用重动继电器扩充压力闭锁接点，控制两组压力闭锁继电器，还是在断路器操动机构内部进行闭锁，都有可能发生此类问题。
4.断路器压力闭锁与继电保护的配合
在压力闭锁重合闸接点中，将继电保护装置必须及时准确的引入，是对电力系统处于正常运行状态下的重要保障，下面对其主导因素的两个方面进行简单说明：
4.1 系统内部永久性故障
我们知道，继电保护装置有着它特殊的装置特征，当电力系统出现永久性内部故障时，继电保护装置可以将断路器跳开，当执行完一次重合闸后，再次加速跳开断路器，完成“分- 合-分”的工作过程。当执行完毕后整个过程，断路器操作压力则会大大减小，如果压力处于合闸闭锁范围，就会断开合闸回路，断路器操作箱内的TWJ（跳位继电器）就会失磁返回，保护装置就会认为断路器在合位（因为现在多数 微机保护装置都是以TWJ 接点返回来判别断路器在合位），重合闸开始充电。如果断路器操动机构的打压时间大于重合闸充电时间，重合闸就会在断路器操动机构恢复至正常压力前充满电，为再次重合做好准备，若没有把闭锁重合闸接点引入保护装置，待到断路器操动机构压力恢复至正常值时，合闸回路接通，TWJ重新励磁动作，接点闭合，保护装置会判定断路器由合位变为分位，重合闸会再次动作，使断路器错误的再次重合于故障，然后断路器再次加速跳闸，从而出现类似于“跳跃”的现象，破坏断路器。因此，保护装置必须引入闭锁重合闸接点。
4.2分相操
断路器采用单相重合闸或综合重合闸方式时，压力闭锁还关系到保护的跳闸逻辑。当断路器操动机构压力降低到闭锁重合闸（或闭锁合闸）定值以下时，一方面闭锁重合闸，一方面沟通三相跳闸回路，使不对称故障也三相跳闸。基于以上两个原因必须将断路器重合闸压力闭锁接点接入重合闸闭锁回路。若断路器操动机构没有闭锁重合闸的接点，则必须优先将合闸压力闭锁接点接至保护装置。 现阶段保护操作回路多直接利用操动机构内闭锁重合闸接点作为微机保护装置的闭锁重合闸的开入量，闭锁保护装置的重合闸；同时也有采用操作箱内重合闸压力闭锁继电器常闭接点作为微机保护装置的闭锁重合闸的开入量，开入保护 装置来实现的。当断路器操动机构的操作压力降低至闭锁重合闸的范围，断路器闭锁重合闸压力接点闭合，重合闸压力闭锁继电器失磁，其常闭接点返回闭合，微机保护装置检测到闭锁重合闸开入端有开入，重合闸放电，从而实现闭锁重合闸。
5.电力继电保护装置中的最佳位置以及回路接线
5.1电力继电保护装置中，断路器闭锁动作的最佳位置
断路器操动机构具有三个功能，分别是压力降低闭锁合闸、闭锁跳闸和禁止操作，其功能的最佳实现位置位于断路器操纵机构内部实现，这样做的目的是减少连接的电缆和中间环节，尽可能的是断路器的操作回路简单化，提高压力闭锁的可靠性。但如果断路器操动机构内部仅仅存在一套压力降低闭锁合闸、闭锁跳闸和禁止操作接点，为了能够实现压力闭锁，同时将触发信号告警通知给运行人员，就必须将三个接点引入保护屏，同时操作箱启动相关的压力闭锁回路，以便能够同时实现上述的两个功能。
5.2电力继电保护装置中，断路器闭锁回路接线分析
保护屏操作箱内断路器压力闭锁的接线如图1所示。现场实际是将断路器操
图1 断路器压力闭锁回路
动机构内部的压力降低闭锁重合闸、闭锁合闸、闭锁跳闸、禁止操作的四付接点分别引入保护屏的操作箱。压力降低闭锁重合闸的接点接入4Q1D43 端子与 负电源之间；闭锁合闸的接点接入4Q1D44 端子与负电源之间；闭锁跳闸的接点接入4Q1D42 端子与负电源之间；禁止操作的接点接入4Q1D40 端子与正电源之间（如图1 所示）。由此可知，1YJJ、2YJJ、3YJJ是常励磁的，只要操动机构内 的压力闭锁接点动作接通，就会短接相应的YJJ 的励磁线圈，使其失磁返回；而4YJJ正常时是不励磁的，当操动机构内禁止操作的接点接通，4YJJ励磁动作。
如接线图1 所示，操作箱中禁止操作继电器4YJJ 有一个常开接点并接在闭锁跳闸继电器 1YJJ 两端，当操动机构内部的禁止操作的接点动作接通后， 操作箱内部的4YJJ 励磁动作，并连接于1YJJ 线圈两端的 4YJJ 常开接点闭合，使1YJJ 失磁返回，由于1YJJ的常开接点接在操作正电源与跳合闸回路之间（如图2 所示），跳合闸回路会因为1YJJ 失磁返回，常开接点打开而失去正电源，实现闭锁。
图2 跳闸回路图
结束语
要想电力系统能够得到正常平稳的运行，那么就必须要对继电保护工作给予应有的重视。压力闭锁现象在是电力系统正常运行过程中经常遇到的现象，它对于继电保护中断路器的正常运转有着不可忽略的作用，可以导致电路无法正常的运行，影响供电质量，给人们日常的工作、生活带来不利的影响。因而，我们必须要加强并重视对断路器继电保护系统的研究，不断减少断路器发生故障的概率，为电力系统的安全平稳运行意见健康发展保驾护航。
参考文献：
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[3]谭小勇.电力系统继电保护中断路器闭锁动作的研究与应用[J].机电技术,2015(04):95-97.
论文作者:霍兆杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：断路器论文; 接点论文; 压力论文; 回路论文; 操作论文; 机构论文; 保护装置论文; 《电力设备》2018年第19期论文;