关键词高压断路器继电保护控制电路产品发展
1断路器防跳的作用
所谓断路器的防跳，就是设置专门的防跳回路，对断路器合闸回路中出现的异常电压进行监测和控制，使断路器正常分闸或保护跳闸后不会非正常合闸，从而避免事故的发生。早期的断路器生产厂商一般不考虑断路器的防跳问题，防跳问题均由继电保护设计者采用分立器件组成防跳回路，对断路器进行防跳。如今国内生产的断路器一般均自带防跳回路，成套设备的电气控制可不必再外附防跳装置。但由于我国的电气技术规范沿用了计划经济体制下的模式，成套电器的设计一般是以微机继保为核心器件配置二次控制及保护回路，所以在我国电气技术中，断路器防跳措施可分为两种:一是通过断路器生产厂商安装于断路器机构控制电路中的防跳单元进行防跳，二是通过继保生产厂商的操作箱防跳回路进行防跳。就两种防跳措施而言，由于使用配合过程中或多或少会出现相互矛盾或误区，其防跳性能各有优劣。
2断路器内部防跳与外部附加防跳原理剖析
当今国内的断路器防跳技术，可分为两种流派。一种是断路器生产派，其防跳的核心器件是在断路器控制回路中增加的防跳单元;另一种是继电保护派，其防跳的核心器件是防跳操作箱。笔者收集了数十种断路器及操作箱的控制电路原理图，分析其防跳原理，选择出两种图例来加以剖析。
2．1断路器防跳原理剖析
断路器的防跳原理主要以ABB的VD4断路器、Compass、PassM0组合电器，以及国产VS1、LW59－252、LW8断路器合闸控制电路为例进行分析说明。
图1为国产VS1断路器合闸回路，其合闸控制及防跳回路与ABB的VD4断路器基本一致。防跳原理是:外部控制电源操动断路器合闸后，电源从端子4及14引入，断路器QF的辅助常开触点闭合，启动防跳继电器K0，K0触点切换至自保持并切断合闸电路。如果外部控制电源消失，K0失电返回，重新接通合闸电路的前端通路。若控制回路中出现了异常电压，K0就不会返回，合闸电路的前端通路被切断，断路器就不能再次合闸，从而解决了断路器的防跳问题。
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K4—防跳继电器;K3—反映弹簧储能状态的继电器常开触点;
QF—断路器辅助触点;K5—合闸允许继电器触点;Y4—合闸线圈
图2ABBCompass、PassM0组合电器断路器合闸回路
图2为ABBCompass、PassM0组合电器控制箱的断路器合闸回路，外部控制电源从－X1:17、－X1:15引入。分析其防跳动作情况，与VD4、VS1断路器的防跳原理完全一致，也是利用防跳继电器监测控制回路电压来切断或开放合闸回路的前端通路。
通过对以上几种断路器防跳回路的分析可知，其防跳思路均如出一辙，都是在断路器合闸电路上并联一个防跳继电器。由于防跳回路与合闸线圈之间是并联关系，也将其称为并联型防跳。防跳继电器起到防跳和保护两个作用。防跳作用:当合闸控制回路中出现异常电压时，防跳继电器切断合闸回路的前端通路，防止断路器跳闸后再次合闸。保护作用:断路器合闸后、控制电压消失前，防跳继电器动作，断开合闸回路。
2．2外部操作箱防跳原理剖析
外部附加防跳主要以继电保护装置生产厂商开发的三相继电器操作箱为出口器件，利用操作箱内的防跳回路进行防跳。国内各继保厂商生产的操作箱有数十种，其防跳原理大同小异。本文列举两种有代表性的操作箱来分析其防跳原理。
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图3南瑞继保CZX－12继电器操作箱分合闸回路
图3为南瑞继保CZX－12系列继电器操作箱分合闸回路。分析其分合闸及防跳回路，主要由以下三部分组成。
第一部分是分合闸位置监测回路，由继电器TWJ、HWJ和发光二极管组成，作用是指示断路器分合闸位置及向测控装置发出遥信开关信号。第二部分是分合闸自保持及防跳回路，由继电器HBJ、TBJ和TBJV组成。合闸自保持原理:当断路器合闸时，HBJ的电流线圈与断路器合闸线圈一起串联通电，其常开触点闭合自保持，再次接通控制电源正极;通过HBJ电流线圈对断路器合闸线圈提供持续电源，直至断路器合闸后辅助常闭触点断开，切断合闸线圈电源通路，HBJ断流返回，从而起到合闸自保持作用。分闸自保持原理:当断路器分闸时，TBJ的电流线圈与断路器分闸线圈一起串联通电，其常开触点闭合自保持，再次接通控制电源正极，直至断路器分闸后辅助常开触点断开分闸线圈电源通路，TBJ断流返回。防跳原理:当断路器分闸时，TBJ动作，其串接于合闸回路中的常闭触点断开，闭锁了断路器合闸回路;同时，其常开触点闭合，TBJV得电;如果合闸回路前端有异常电压存在，TBJV动作自保持，持续闭锁合闸回路，防止断路器跳闸后再次合闸。第三部分是分合闸与保护分合闸分离回路，由继电器KKJ的两个独立线圈KKJ1、KKJ2及两个二极管组成，作用是将手动分合闸与保护分合闸的入口隔离，并通过KKJ1、KKJ2发出手动分合闸遥信开关信号。
3断路器内部防跳与外部操作箱防跳的区别
3．1结构与功能的区别
(1)断路器内部防跳。采用一个继电器，与断路器辅助常开触点串联后并联在断路器合闸电路上，对断路器合闸回路中出现的异常 电压进行监测，防止非正常误合闸。防跳继电器主要有两个作用:一是监测合闸回路中的异常电压，防止断路器跳闸后再次合闸;二是保护合闸线圈及继电保护装置的遥控出口继电器触点。
(2)外部操作箱防跳。一般是把我们国家二十世纪六七十年代广泛使用的防跳及监控回路进行小型化组合集成。操作箱主要有三个作用:一是防跳，二是保持，三是出口过渡及运行位置状态监测。
3．2启动方式的区别
(1)断路器内部防跳是在断路器合闸后启动的，只要断路器合闸电路中存在异常电压，防跳继电器就动作，断开合闸电路的前端通路。所以，断路器防跳是在断路器跳闸前防止，是一种预防措施。
(2)操作箱防跳是在断路器跳闸时启动继电器来闭锁合闸回路。合闸回路提前闭锁的可靠性是利用继电器动作速度比触发、脱扣、跳闸过程快来保证的。所以，操作箱防跳是一种跳闸闭锁合闸措施。简而言之，断路器内部防跳是在断路器合闸后就启动，外附操作箱防跳是在断路器跳闸时才启动。
3．3性能比较
(1)异常电压的监测是在断路器合闸回路的最终出口上进行监测，检测范围广，防跳性能非常可靠。防跳回路只用一个防跳继电器，一般不会增加断路器的成本，且结构简单、运行可靠，具有较高的性价比。
(2)操作箱是继电保护装置与断路器之间的中
环节，是防跳、状态及位置监测、出口过渡等回路的组合，功能完善，但其结构比较复杂，成本较高，性价比较低。
3．4小结
当今的新型断路器产品，电磁操动机构已彻底淘汰，弹簧及永磁式操动机构的分合闸触发一般都在50ms内完成，根本没有必要考虑分合闸控制的保持问题。而且，加入分合闸控制保持回路还会产生负面作用。这是因为分合闸控制指令发出后，分合闸保持回路自保持，分合闸线圈的断开完全取决于串入线圈回路的断路器辅助触点。如果辅助触点因故障没有断开，自保持回路不会返回，就会烧毁分合闸线圈。
此外，继电保护装置一般均具备控制回路监测及遥信功能，操作箱的许多功能与继电保护装置的附加功能重复。断路器分合闸回路可直接利用控制回路监测功能来监测，运行位置状态可通过遥信监视，也可利用软件程序从控制回路监测信号中分离提取，现场分合闸位置监视采用指示灯更直观。如果将操作箱的功能进行一些必要优化，其三项主要功能就可简化成一项防跳功能。既然只用防跳功能，那么断路器内部的防跳回路就更显得先进、可靠、适用和经济了。
论文作者:许超 吴芳芳
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第 21期
论文发表时间:2020/5/8