摘要：断路器的防跳功能可有效的防止断路器多次跳合，保护设备安全。交流断路器和直流断路器保护动作策略不同，导致防跳功能在回路设计上也大不一样。本文结合云广工程交直流断路器的防跳回路设计和异常事件，对比分析交流断路器和直流断路器的防跳功能。
关键词：云广特高压；断路器；防跳功能
0 引言
防跳回路是断路器控制回路的重要部分，在系统出现故障或断路器出现异常控制时，防止断路器分合闸多次分合，保护系统和设备的安全。常规的交流断路器的防跳功能，很多文献都已经阐述[1]，已为业内熟知，但是对于直流断路器的防跳功能，尚未被广泛认识。由于直流断路器和交流断路器保护动作策略不同，因此防跳功能在回路设计上也大不一样。本文将结合云广特高压直流工程曾经出现的防跳功能异常情况，对比分析交流断路器和直流断路器的防跳回路，加深对交直流断路器防跳功能的认识。
1 交直流断路器防跳策略
交流断路器的保护策略是确保故障发生时，可靠跳开断路器，因此，其防跳功能主要是防止断路器跳开后由于合闸命令保持，再次合于故障又跳开的反复情况。可见，交流断路器的防跳功能是防止断路器跳开后合上，最终保持断路器在分闸位置。
由于直流电流没有过零点，在某些故障情况下，直流断路器不能完全的熄灭电流[2]，为了防止断开直流断路器过程中产生过大的电弧，直流断路器的保护动作往往都是将断路器重合，即确保断路器在可靠的合闸位置。因此，直流断路器的防跳功能是防止断路器合上后由于分闸命令保持，再次跳开又重合的反复情况。可见，直流断路器的防跳功能是防止断路器合上后跳开，最终保持断路器在合闸位置[3]。
2 云广工程交流断路器防跳功能
2.1交流断路器防跳回路分析
交流断路器防跳回路有两种实现方式，一种由断路器保护屏操作箱回路实现；另一种由断路器本体二次回路实现。当两者都使用的时候，两部分防跳回路必须很好的配合，才能实现防跳功能。由于防跳回路设计不合理或者两部分防跳回路配合不合理，导致防跳功能失效的事件时有发生[4]。在云广工程中，交流断路器的防跳功能由本体二次回路实现，取消了断路器保护屏操作箱的防跳功能。下文将对两种防跳回路进行详细分析。
（1）保护屏操作箱防跳回路分析
云广工程交流断路器使用南瑞继保型号为CZX-22R2的操作箱，其防跳回路如下图1。
图1 交流断路器保护屏操作箱防跳回路
使用操作箱防跳回路时，防跳回路端子4D112接入本体合闸回路。当断路器合闸后，如果合闸命令一直保持（如手动合闸接点一直闭合），此时防跳继电器2TBUJ不会马上励磁，防跳回路尚未接通。当断路器合于故障时，保护跳闸跳开断路器，同时启动TBIJ继电器，其常开接点TBIJ闭合，1TBUJ励磁，常开接点1TBUJ闭合，使2TBUJ励磁，其常开接点2TBUJ闭合，从而通过手动合闸命令接点，电流型继电器SHJa形成自保持（SHJa为电流型继电器，此时不会励磁）。防跳继电器2TBUJ励磁后，其常闭接点2TBUJ断开，切断合闸回路，因此断路器跳开后不会再次合上，实现防跳功能。可见，防跳是在跳闸回路动作后才启动。为了防止防跳回路配合不当导致防跳失败，云广工程在设计时，取消了操作箱防跳功能，直接将防跳回路短接，即由4D114端子接入本体合闸回路。
（2）断路器本体防跳回路分析
云广工程交流断路器为西门子3AP2-FI，其本体防跳回路如图2。
S1：断路器位置接点；K9 弹簧储能接点；K75防跳继电器；Y1 合闸线圈
图2 交流断路器本体防跳回路
云广工程交流断路器使用本体防跳回路，回路相对简单，采用在合闸回路并联防跳继电器K75的方法来实现，启动防跳继电器有两种方式：一种是由断路器合闸后位置接点变化启动，另一种是由合闸后弹簧储能接点启动。两种方式都能在合闸动作完成后，保证防跳继电器正常工作，并利用防跳继电器的自保持回路来实现防跳回路的正常接通。
下面以合闸后位置接点启动为例，分析防跳过程。断路器在分闸位置，当联锁判据满足，且合闸命令保持时，防跳继电器尚未励磁，断路器正常合上，此时位置接点常开接点S1闭合，防跳继电器K75励磁并自保持，其常闭接点K75断开合闸回路，当断路器合于故障跳开后，无法再次合上，实现防跳功能。弹簧储能接点启动防跳原理类似，当断路器合闸后弹簧能量耗尽，储能接点K9闭合，防跳继电器K75励磁切断合闸回路。
2.2防跳异常事件及原因分析
在云广工程交流场验收时，曾经发现交流断路器的防跳功能无法实现。验收时具体过程是，将断路器控制地点切换至“就地”，按下断路器的就地合闸按钮不放开，模拟合闸接点粘连，此时断路器成功合闸；然后，再按下就地分闸按钮不放开，模拟断路器有永久故障跳闸命令保持，此时断路器跳开，储能完成后又合上，并再次跳开，防跳回路未起到防跳作用。
由上文分析可知，合闸命令的正电源保持是实现防跳的关键，如果合闸命令由于某种原因产生了断续，将无法使防跳继电器K75持续励磁，也就无法一直切断合闸回路，导致防跳失败。经分析，断路器合闸时消耗了弹簧的储能，联锁逻辑判断断路器不具备再次合闸条件，因此，短时闭锁合闸脉冲的正电源，导致防跳继电器短时失磁，合闸回路恢复完好，只要弹簧恢复储能就又能合上，于是出现了验收时断路器跳跃的现象。
因为断路器合闸消耗弹簧储能后，弹簧打压再次储能需要一定时间，为了躲过弹簧打压的时间，将间隔控制单元6MD66联锁逻辑中，判断弹簧未储能断路器不可用的时间，由原来的无延时更改为延时4s，作此更改后防跳功能正常。
3云广工程直流断路器防跳功能
3.1直流断路器防跳回路分析
高压直流输电系统直流保护中设置有高速开关保护，在云广特高压直流输电工程中，为配合双阀组运行的灵活运行方式，还配置有旁路开关保护[5]。由于直流电流没有过零点，在某些故障情况下，直流断路器不能完全的熄灭电流，为了防止断开直流断路器过程中产生过大的电弧，直流断路器的保护动作后果往往都是将断路器重合。因此，直流断路器的防跳回路与交流断路器大不相同。在云广工程中，直流断路器没有专用的断路器保护屏和操作箱，因此只采用本体防跳回路，防跳继电器与分闸回路并联，通过防跳继电器接点来断开分闸回路，其防跳回路如图3。
S1 断路器位置接点；K7 防跳继电器；K12分闸闭锁继电器；Y2分闸线圈
图3 直流断路器防跳回路
断路器在合位，当分闸命令下发并保持时，分闸线圈Y2励磁，断路器断开，常闭位置接点S1闭合，防跳继电器K7励磁并自保持，其常闭接点K7断开，使K12继电器失磁，造成分闸回路的K12接点断开，断开分闸回路。如果保护重合断路器后，即使分闸命令保持，也不会跳开断路器，从而实现防跳功能。
3.2防跳异常事件及原因分析
在云广工程调试期间，模拟极1高端两套组控系统均故障，此时组控系统一方面通过自身硬件回路接通旁路开关0810的合闸回路，合上旁路开关0810，在组控系统故障消除前，合闸命令一直保持；另一方面启动直流停运ESOF顺序，阀组状态往备用转换，转换过程中需要断开旁路开关0810，断开后又再次合上和断开，旁路开关出现多次分合，最终液压不够导致总闭锁。
导致出现该现象的原因为，组控系统往备用状态转换断开旁路开关0810，组控系统检测到旁路开关0810在分闸位置后，停止发出分闸命令，由于合闸命令保持，旁路开关再次合上，组控系统在回检时间内（10s）检测到旁路开关在合闸位置后再次发出分闸命令。上述过程重复出现，造成了旁路开关的跳跃。由此可见，分闸命令未保持，导致了防跳的失败。
对于上述现象，可通过改进直流顺序控制的逻辑来防止直流断路器的跳跃，即在一个顺序控制周期内，分闸命令只发出一次，若旁路开关分闸不成功，则说明设备控制存在问题，控制系统不再发出分闸命令。
4 结论
直流断路器和交流断路器保护动作策略不同，两者的防跳回路也截然不同，交流断路器通过防跳功能闭锁合闸回路，最终保持断路器在分闸位置；而直流断路器则是通过闭锁分闸回路实现防跳功能，最终保持断路器在合闸位置。目前交流断路器的防跳技术已相对成熟，也得到不断改进，经过本文的对比分析，加深了对直流断路器防跳功能的认识，同时由于直流输电控制过程相当复杂，直流断路器的顺序控制和防跳功能的配合，还需要进行更加深入的探讨。
参考文献:
[1]张曼.断路器防跳回路的应用.华中电力[J],2011,4(24):65-67.
[2]徐攀腾,宋述波,张志朝.±800 kV云广直流工程逆变侧单极保护动作导致双极闭锁原因分析.南方电网技术[J],2011,5(Z2):101-101.
[3]谢超,何杰.云广±800 kV 直流工程旁路断路器防跳功能分析.南方电网技术[J],2010,4(4):70-71.
[4]赵黎明,应站煌,兀鹏越.高压断路器防跳回路配合方式探讨.电工技术[J],2011,10:71-73.
[5]张志朝,徐攀腾,刘茂涛.特高压直流输电控制保护系统配置及现场运行[M].北京:中国电力出版社,2011.
作者简介：
刘茂涛（1986），男，高级工程师，本科，从事特高压直流输电系统研究及运行维护工作。
论文作者:刘茂涛1,张志朝2,宋述波1,徐攀腾1,姚自林1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/4
标签：断路器论文; 接点论文; 回路论文; 功能论文; 跳回论文; 继电器论文; 合上论文; 《电力设备》2018年第1期论文;