摘要：防跳回路在断路器二次控制回路中具有广泛应用，但由于防跳原理设计多样性、串入接点具有选择性、不同原理配合困难等原因，导致防跳回路故障频繁发生。文章针对一起典型的断路器机构防跳回路异常导致断路器不能正常合闸故障案例，分析指出了由于断路器机构防跳继电器与操作箱跳位监视继电器分压导致防跳回路自保持，引起合闸回路断开后无法实现合闸的故障原因，并提出了采用防跳切换回路及增加防跳继电器常闭接点两种方法。经工程实践验证表明方案具有可靠性，对现场工作及断路器机构防跳回路规范化设计具有一定的指导意义。
关键词：断路器；防跳回路；机构防跳；跳跃
1 引言
断路器跳跃合闸回路出现了故障（如节点粘连、机构卡死等），在断路器合于短路故障电路时，多次分合断路器的现象；或是当断路器机构有问题（如机构脱扣，发生偷跳），不能使断路器正常合闸，而断路器合闹脉冲仍未解除，断路器反复合闸分闸的现象。该现象可能导致操作机构损坏、灭弧能力降低，甚至会引起开关灭弧室爆炸，严重危及设备和人身安全。为有效避免上述情况发生，防跳回路在断路器二次控制回路中得到了广泛应用。但由于防跳原理设计多样性、串入接点具有选择性、不同原理配合困难等原因，导致防跳回路故障频繁发生。因此规范断路器防跳回路设计原理及接线方式，对现场工作具有重大指导意义。
2 防跳回路原理
断路器的防跳回路可分为两类，保护操作箱防跳和断路器机构防跳。
2.1 保护操作箱防跳原理
保护操作箱防跳回路优点是保护操作箱布置于保护屏中，运行环境（如温度、湿度、振动等）较好；缺点是保护范围小，仅能防止合阐命令接点误导通造成的断路器跳跃问题，无法避免因操作箱以外的寄生回路或二次回路接地引起的断路器跳跃，而且需要操作箱跳阐回路启动，当断路器本体三相不一致继电器动作启动跳闸时，操作箱防跳回路无法启动。
2.2 机构防跳原理
断路器机构防跳回路优点是断路器机构防跳回路仅并联在合闸回路中，对分闸回路没有影响，回路比较简单，且有效地消除了从操作箱到断路器机构箱间的防跳死区现象。缺点是与操作箱合闸监视回路的配合问题、与合闸保持回路的配合问题，以及断路器合闸回路为三相电气联动时分相操作箱与机构箱防跳回路的配合问题，同时断路器机构防跳继电器安装在断路器机构箱或汇控柜中，运行环境比较恶劣，存在受断路器振动、运行环境温湿度不适宜导致元器件损坏等隐患。
3 故障实例分析
3.1 故障描述
220kV某变电站220kV某线路发生C相永久性接地故障，保护动作跳开C相开关，之后重合闸动作合上开关，后加速保护再次动作跳开三相开关。
在运行人员复电操作过程中，先将该线路通过对侧变电站充电无异常后，在合本站侧开关的过程中，该线路主Ⅰ保护单相运行三跳保护动作。经现场检查现试送电过程中，站内仅C相开关存在合闸到分闸过程，AB相开关无合闸到分闸记录，即在运行人员合闸操作时仅C相合闸到位，AB相开关机构没有合闸。
3.2 故障原因分析
220kV某变电站220kV断路器操作机构原理图如图3-1、图3-2所示，其中图3-1为断路器机构合闸及防跳回路，图3-2为操作箱合闸回路。图2-2中操作箱合闸输入4D90接入图3-1中9位置，操作箱跳位监视4D89接断路器机构图内21位置。
参照图3-1、图3-2可得图3-3所示的由操作箱回路和断路器机构回路共同组成的该线路防跳回路图。
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图3-1 220kV某型断路器机构合闸回路图
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图3-2 CZX-12R2操作箱合闸回路图
当线路C相故障保护选跳C相时，A、B相开关在合闸位置，三相均不满足防跳回路启动条件。880毫秒重合闸动作开关重合（如图3-3所示），此时A、B相开关仍在合闸位置，其常开辅助接点QFa、QFb一直闭合，机构防跳继电器1kAa启动，其常开辅助触点1kAa闭合使继电器自保持，防跳回路启动成功并通过常开辅助触点1kAa自保持，当合闸脉冲消失后1KAa失磁返回。此时断路器常闭辅助接点QFa、QFb一直断开，切断了机构合闸回路和操作箱TWJ监视回路。当C相机构合闸到位后，与A、B相情况相同。
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图3-3 220kV某型断路器防跳功能启动示意图
因重合于故障线路，光纤电流差动保护、距离加速保护及零序电流加速保护动作，跳开了三相开关。由录波图3-4可知，合闸脉冲在A、B两相TWJ继电器电位消失一段时间后才消失，核查录波数据后可知，断路器分闸19ms后重合闸命令才复归。此时，在A、B相断路器在重合闸过程中防跳继电器1KAa、1KAb已经动作并自保持，当合闸于故障三跳时断路器常闭辅助触点迅速到位且重合闸出口脉冲尚未返回，导致A、B相机构防跳继电器1KAa、1KAb通过操作箱合
闸回路与操作箱TWJ监视回路形成通路保持励磁状态，在重合闸脉冲消失后1KAa、1KAb通过操作箱TWJ监视回路实现自保持。
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图3-4 220kV某变电站220kV某线路动作录波波形
由图3-5中亦可知，当重合闸出口脉冲消失后C相TWJ监视继电器才有励磁动作，即C相在重合闸脉冲返回后，C相断路器才分闸成功，其常闭辅助触点FQc由分变位合。根据图3-3可知，当C相开关重合闸过程中，C相防跳回路经过1kAc常开接点形成自保持回路，但当重合闸脉冲消失后随即切断了机构防跳回路的自保持回路，没有导致C相机构防跳自保持。
案例中因重合闸脉冲返回时间晚于A、B相断路器分闸时间，造成了TWJ监视回路与合闸回路同时与机构防跳回路导通情况，当合闸脉冲返回后，机构防跳继电器与TWJ监视继电器分压形成防跳回路自保持，导致合闸回路断开。
根据以上分析可知，本实例中，若能在机构防跳回路自保持时断开TWJ监视回路，即可解决案例中的问题。
4 改进措施
经过上述分析可知，本次事故案例是因断路器机构防跳回路通过操作箱TWJ继电器实现自保持，导致A、B相防跳回路在断开合闸回路后，无法实现合闸功能。因此本文从改进防跳回路方面进行分析，提出了以下改进措施。
4.1 改进方案一：采用防跳切换回路
若不便对机构内部线路进行调整，使用操作箱防跳。但是，只使用操作箱防跳会失去就地合闸防跳功能，一旦就地合闸回路出现粘连等问题，断路器跳闸后将发生跳跃。因此可以采用防跳切换回路，在机构防跳回路中串接一个就地把手（如图4-1所示），即当远方操作时采用操作箱防跳，就地操作时采用断路器本体的机构防跳。
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图4-1 断路器防跳切换回路原理图
4.2 改进方案二：断路器机构防跳改进方式
在TWJ跳位监视回路中串接机构防跳继电器常闭接点和断路器常闭辅助接点（如图4-2所示），在TWJ跳位监视回路中串接机构防跳继电器常闭接点和断路器常闭辅助接点，该接线方式避免机构防跳继电器自保持。当断路器机构防跳继电器启动后即断开TWJ监视回路，且在断路器机构防跳继电器复归后，其常闭节点闭合，不影响断路器位置监视，对断路器分合闸回路无影响。因此，该方案可行。按照该方案对220kV某变电站220kV断路器机构防跳进行整改，模拟上述永久性故障后再手动合闸，断路器均可正常分合闸，没有出现防跳保持现象，证明该方案正确性。
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图4-2 断路器机构防跳回路改进方案原理图
5 结论
本文针对一起典型的断路器机构防跳回路异常导致断路器不能正常合闸故障案例，分析指出了由于断路器机构防跳继电器与操作箱跳位监视继电器分压导致防跳回路自保持，引起合闸回路断开后无法实现合闸的故障原因，并提出了两种解决方法。对220kV某变电站220kV断路器机构防跳进行整改，验证了方案是正确可行的，同时为断路器机构防跳回路规范化设计、现存断路器机构防跳隐患整改提供参考。
论文作者:吕蕾
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
标签：断路器论文; 回路论文; 机构论文; 跳回论文; 操作论文; 继电器论文; 接点论文; 《电力设备》2018年第23期论文;