浅谈断路器防跳回路原理及与保护操作箱防跳回路的配合论文_郭健,谢致进,肖毅涛

(华北电力科学研究院(西安)有限公司 陕西西安 710065)

摘要:防跳回路分为操作箱中防跳回路和断路器中防跳回路,操作箱中的防跳回路与断路器中的防跳回路一般不能同时使用,如果同时使用,断路器中的防跳继电器可能会造成因“寄生”回路而自保持,无法返回。一般我们通过跳、合闸回路二次接线的改动来实现操作箱中防跳回路和断路器中的防跳回路之间的选择。保护操作箱的防跳设置与断路器本体的防跳设置如何正确合理的选择;如何避免故障发生时,如何把控制回路和防跳回路很好地结合起来, 是技术人员关心的。本文对目前比较流行的防跳回路接线和原理给予介绍,并浅谈断路器内防跳回路和微机保护防跳回路两者共存的方式。

关键词:断路器 操作箱 防跳

1 防跳回路的作用

1断路器防跳回路的作用是防止接点粘连的情况下,跳、合闸命令同时施加到断路器得跳、合闸线圈上,造成断路器反复跳闸、合闸,损坏断路器。防跳回路的设计使断路器出现跳跃时,将断路器闭锁在跳闸位置。

2 对于电流启动、电压保持式的电气防跳回路还有一项重要功能, 就是防止因跳闸回路的断路器辅助接点调整不当(变位过慢) , 造成保护出口接点先断弧而烧毁的现象。这种现象对于保护操作箱来说是不可容忍的, 而这一点却常被人们忽视。

2防跳回路的典型接线

常用防跳回路有串联式防跳回路、并联式防跳回路、弹簧储能式防跳回路等。国产断路器多采用串联式防跳回路。其中串联式防跳回路最合理, 应用也最广泛, 它除具有防跳功能外, 还具有防止保护出口接点断弧而烧毁的优点, 这也是 应用保护操作箱不可缺少的技术条件。其他防跳回路只具有防止断路器跳跃的功能, 跳闸线圈辅助接点式防跳回路在执行防跳功能时, 跳闸线圈长期带电有可能烧毁。

2.1 串联式防跳回路

所谓串联式防跳, 即防跳继电器TBJ 由电流启动, 该线圈串联在断路器的跳闸回路中。电压保持线圈与断路器的合闸线圈并联。当合闸到故障线路或 设备上, 则继电保护动作, 保护出口接点TJ 闭合,此时防跳继电器TBJ 的电流线圈启动, 同时断路器跳闸, TBJ 的常闭接点断开合闸回路, 另一对常开接点接通电压线圈并保持。若此时SK (5—8) 或HJ 接点不能返回而继续发出合闸命令, 由于合闸回路已被断开, 断路器不能合闸, 从而达到防跳目的。另外,当TBJ 启动后, 其并联于保护出口的常开接点闭合并自保, 直到“逼迫”断路器常开辅助接点变位为止,有效地防止了保护出口接点断弧。串联式防跳回路,如图1 所示。

2.2并联式防跳回路

所谓并联式防跳, 即防跳继电器KO 的电压线圈并联在断路器的合闸回路上(如图2 所示)。例如一个持久的合闸命令存在时, 合闸整流桥输出经Y3, S2, S3, S1, KO (2—1) 接通。断路器合闸后, 并联在合闸回路的辅助接点S3′闭合, 启动防跳继电器KO , KO 接点即由2—1 位置切换到4—1 位置, 断开合闸回路并保持。若此时线路或设备故障, 继电保护动作跳闸。但由于合闸回路已可靠断开, 从而防止了开关跳跃。

2.3 弹簧储能式防跳回路

如图3, 当一个持久合闸命令到来时, 合闸电流经SK 或HJ 通过S3, K1, K1, S2, S1, YA 1 接通开关合闸。合闸后弹簧机构开始储能, 并联在合闸回路的弹簧储能辅助开关S3 常闭点接通防跳继电器K1, K1 的常开点自保, 常闭点断开合闸回路。若此时线路或设备故障, 继电保护动作跳闸, 由于合闸回路已可靠断开, 有效地防止了开关跳跃。

3 保护操作箱与断路器本体防跳工作原理

3.1 保护操作箱的防跳工作原理

当有一个持续的合闸信号时,此时分断路器,TBJ电流线圈动作,TBJ-1打开,切断合闸回路,TBJ-2闭合,持续的合闸信号启动TBJ电压线圈并靠TBJ-2自保持,使合闸回路保持断开状态,防止断路器的再次合闸,直到持续合闸信号消失,TBJ失压恢复。

3.2 断路器本体防跳工作原理

开关柜中的断路器采用了ABB公司的VD4-12及SIEMENS公司的3AH3-40.5型真空断路器,断路器本身都配置了防跳环节,其防跳环节的设置基本一致,原理图如图2。断路器合闸的同时,断路器QF辅助常开触点闭合,防跳继电器KO带电工作,KO节点断开合闸回路,同时接通防跳闭锁回路,防跳继电器KO在持续合闸信号下自保持,使合闸回路保持断开状态,直到持续合闸信号消失,KO失压恢复。

保护装置的防跳是通过跳闸信号分断断路器的同时,启动TBJ继电器并由持续的合闸信号使TBJ自保持来完成切断合闸回路,由其他信号启动,故障信号保持。断路器本体防跳是通过断路器合闸的瞬间启动KO继电器,由持续的合闸信号使KO继电器自保持来完成切断合闸回路,只要故障合闸信号存在,此种状态将一直保持,与断路器的状态无关。

4 保护操作箱和断路器本体防跳共存时与控制回路关系

由于保护操作箱控制与断路器的分/合闸密不可分,同时保护操作箱不但具有分/合闸控制功能,而且对于控制回路是否完好,也通过其内部的继电器进行监视。防跳环节与控制回路存在着不同的关系,如图3。

5应用中的问题及其防跳环节的优缺点

两种防跳设置虽然都完成了防跳功能,但由于保护操作箱的TWJ与KO继电器的不同状况及持续合闸信号输入点的不同,以及两者间不同的防跳原理及与控制间的关系造成控制和信号回路反映不能对应,给故障分析及处理带来很大麻烦。

5.1 应用中的问题

(1)正常情况下,在断路器跳闸后,控制回路断线信号发出时,不一定是控制环节的断线造成的,可能是防跳闭锁环节已起作用所致(即有持续的合闸信号),运行及处理人员在工作中要特别注意。不能简单地断开控制电源,使信号消除后,再恢复电源。

(2)正常情况下,信号反映正常,但断路器再次合不上闸,也可能是断路器防跳环节未复归;或者是持续的合闸信号存在(微机防跳已起作用),此时应予以注意。

5.2 防跳环节的优缺点

(1)两种防跳环节都是产品的标准配置,且多采用保护操作箱的防跳。采用保护操作箱防跳时,只是把断路器的防跳环节拆除,断开KO线圈的接线即可,接线简单易于完成,但保护操作箱防跳,防跳保护的二次线路范围小。

(2)采用断路器防跳环节时,由于保护操作箱防跳环节集成在其内部,必须注意在断开TBJ的线圈的同时,还须将TBJ-1的节点短接。因为在断路器的防跳环节闭锁状况下,由于分断路器时,TBJ-1打开,KO失电恢复,破坏了断路器防跳闭锁环节,跳闸后,TBJ没有自保持,TBJ-1节点复归,合闸回路接通,断路器在持续的合闸信号下,将再次合闸。断路器防跳环节,防跳保护的二次线路范围大,保护可靠,但由于TWJ与KO继电器的动作关系及返回系数不同而造成的合闸回路信号反映不同,保护装置内部需要改动。

6 结束语

综上所述,在断路器本体防跳回路接线方式中应注意1对于没有防跳装置的断路器应加装电气防跳回路, 串联式防跳回路性能最优, 应优先采用, 可收到一举两得的效果。2串联式防跳继电器的启动电流线圈应按灵敏度不小于2 选型, 且安装时应注意电流线圈与电压线圈的极性一致。 3当保护装置内部和开关操作机构都有电气防跳回路时, 推荐采用保护装置内部的防跳回路,而将操作机构中的防跳回路甩掉, 这样使用可靠, 维护方便

在设计和使用中,通常断路器内防跳回路和微机保护防跳回路都选用两者之一。若采用两者共存的方式,则应合理的设置TWJ、KO继电器及其分压电阻R1、R2,并综合考虑控制电压的高低,使断路器正常分闸时,KO继电器能够可靠复归,不致影响信号的正常反映。这是选择断路器防跳的关键,同时还应考虑是否将KO继电器的节点引入保护操作箱,用于区分断线信号。此种状态下,选择两者共存,既满足了防跳功能及其防跳保护范围的最大,又不影响各厂家的产品标准使用,使应用得以完善。

参考文献

[1]《断路器防跳回路接线原理及其应用》.

[2]《断路器防跳回路的配合问题及优化措施研究》.

作者简介

郭健(1988—)本科,工程师,现从事电力系统二次回路调试工作。

论文作者:郭健,谢致进,肖毅涛

论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期

论文发表时间:2016/12/7

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