斷路器的防跳(跳躍閉鎖)控制回路

斷路器的防跳(跳躍閉鎖)控制回路斷路器的防跳(跳躍閉鎖)控制回路/NUMPAGES22斷路器的防跳(跳躍閉鎖)控制回路斷路器的防跳(跳躍閉鎖)控制回路

當合閘回路出現(xiàn)故障時進行分閘，或短路事故未排除，又進行合閘（誤操作），這時就會出現(xiàn)斷路器反復(fù)

合分閘，不僅容易引起或擴大事故，還會引起設(shè)備損壞或人身事故，所以高壓開關(guān)控制回路應(yīng)設(shè)計防跳。防跳一

般選用電流啟動，電壓保持的雙線圈繼電器。電流線圈串接于分閘回路作為啟動線圈。電壓線圈接于合閘回路，

作為保持線圈，當分閘時，電流線圈經(jīng)分閘回路起動。如果合閘回路有故障，或處于手動合閘位置，電壓線圈起

啟動并通過其常開接點自保持，其常閉接點馬上斷開合閘回路，保證斷路器在分閘過程中不能馬上再合閘。防跳

繼電器的電流回路還可以通過其常開接點將電流線圈自保持，這樣可以減輕保護繼電器的出口接點斷開負荷，也

減少了保護繼電器的保持時間要求。有些微機保護裝置自己已具有防跳功能，這樣就可以不再設(shè)計防跳回

路。斷路器操作機構(gòu)選用彈簧儲能時，如果選用儲能后可以進行一次合閘與分閘的彈簧儲能操作機構(gòu)（也有用于

重合閘的儲能后可以進行二次合閘與分閘的彈簧儲能操作機構(gòu)），因為儲能一般都要求10秒左右，當儲能開關(guān)經(jīng)

常處于斷開位置時，儲一次能，合完之后，將儲能開關(guān)再處于斷開位置，可以跳一次閘；跳閘之后，要手動儲能

之后才能進行合閘，此時，也可以不再設(shè)計防跳回路。

1．斷路器的“跳躍”現(xiàn)象及危害

如果手動合閘后控制開關(guān)（SA的手柄尚未松開5—8觸點仍在接通狀態(tài)）或者自動重合閘裝置的出口觸點K1燒

結(jié)，若此時發(fā)生故障，則保護裝置動作，其出口K2觸點閉合，跳閘線圈YT通電起動使斷路器跳閘，則QF2接

通，使接觸器KM又帶電，使斷路器再次合閘，保護裝置又動作使斷路器又跳閘……，斷路器的這種多次“跳一

合”現(xiàn)象稱為“跳躍”。如果斷路器發(fā)生跳躍，勢必造成絕緣下降、油溫上升，嚴重時會引起斷路器發(fā)生爆炸事

故，危及設(shè)備和人身的安全。

2．斷路器的“防跳”控制回路

在35kV及以上電壓的斷路器控制回路中，通常加裝防跳中間繼電器KCF，如圖5－3所示。KCF常采用DZB型中

間繼電器，它有兩個線圈：電流起動線圈KCF1，串接于跳閘回路中；電壓（自保持）線圈KCF2，與自身的動

合觸點串聯(lián)，再并接于合閘接觸器KM的回路中。

當手動合閘時SA的5—8觸點尚未斷開或自動裝置K1觸點燒結(jié)，此時發(fā)生故障，則繼電保護裝置動作，K2觸點

閉合，經(jīng)KCF1的電流線圈、斷路器動合觸點QF1，跳閘線圈通電起動，使斷路器跳閘。同時，KCF1電流線圈

起動，其動合觸點閉合，使其經(jīng)電壓線圈KCF2自保持，而KCF的動斷觸點斷開，可靠地切斷KM線圈回路，即

使SA的5—8觸點接通，KM也不會通電，防止了斷路器跳躍現(xiàn)象的發(fā)生。只有合閘命令解除（SA的5—8觸點斷

開或K1斷開），KCF2電壓線圈斷電，才能恢復(fù)至正常狀態(tài)。

對于3~10kV電壓等級的斷路器，如果采用室內(nèi)開關(guān)柜，沒裝自動重合閘，由于開關(guān)柜具有機械防跳裝置，為了

簡化接線，此時斷路器可不設(shè)電氣“防跳”裝置。摘

要

本文介紹了幾種電壓回路斷線閉鎖的原理及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞

電壓回路斷線閉鎖；應(yīng)用

1

對斷線閉鎖裝置的要求

在繼電保護的實際應(yīng)用中，電壓回路斷線閉鎖裝置是不可或缺的，象線路的距離保護、變壓器的阻抗保護、發(fā)電機的匝間保護等動作的正確與否，與電壓回路斷線閉鎖裝置動作的正確與否有很大關(guān)系，甚至引起誤動，因此我們尤其重視電壓回路斷線閉鎖裝置針對不同的使用場合選用不同的原理。對斷線閉鎖裝置總的要求是，當電壓回路發(fā)生各種可能使保護誤動作的故障情況時，它能可靠地將保護閉鎖并發(fā)出信號；當被保護設(shè)備發(fā)生故障時，應(yīng)保證可靠的動作。

2繼電器保護及存在問題

傳統(tǒng)意義上的斷線閉鎖裝置，由于受技術(shù)、設(shè)備的局限性，多采用原理簡單、容易實現(xiàn)的繼電器完成。如零序電壓磁平衡原理的斷線閉鎖裝置，閉鎖繼電器DBJ采用瞬時動作的磁平衡繼電器，它有兩個線圈W1、W2，分別連接在電壓互感器二次電壓Ua、Ub、Uc三個相電壓和開口三角繞組上。繼電器DBJ兩個線圈W1和W2的匝數(shù)比、極性滿足：當電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障而出現(xiàn)零序電壓時，使W1、W2產(chǎn)生的磁通大小相等，方向相反，互相抵消，在這種情況下DBJ不動作，裝置不閉鎖保護。當電壓互感器的二次回路發(fā)生一相或二相斷線時，在DBJ的W1就有零序電壓，而一次系統(tǒng)是正常的，則DBJ的W2上沒有電壓，兩線圈合成磁通不為零，于是DBJ就動作，閉鎖保護。

在實際應(yīng)用中碰到這樣的問題：機組在運行過程中一次PT斷線（保險熔斷），上述繼電器兩線圈合成磁通仍為零，于是DBJ不動作，但用專用PT實現(xiàn)的發(fā)電機匝間保護因一次PT斷線也感受到了零序電壓，保護因失去閉鎖而動作停機。從機組運行的角度出發(fā)，一次PT斷線也是異常情況，匝間保護不應(yīng)該動作停機的。這對繼電保護提出了更高的要求，盡可能地完成各種保護原理，對設(shè)備的異常情況都能起到保護作用。

3微機保護原理及應(yīng)用

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電保護裝置不能解決的問題迎刃而解，原理更加完善，而且使用非常靈活，微機得到了廣大繼電保護人員的普遍認可。微機保護采用數(shù)字繼電器，由軟件實現(xiàn)，只要列出繼電器動作判據(jù)的數(shù)學(xué)表達式，按算法編寫程序就可實現(xiàn)繼電器的功能。微機保護中電壓回路斷線閉鎖原理應(yīng)用最多的是以下幾種：

1）電壓平衡式TV斷線原理：比較兩組電壓互感器二次側(cè)的電壓，當某一側(cè)TV失去電壓時繼電器動作，瞬時發(fā)出斷線信號并閉鎖相關(guān)保護。邏輯框圖如圖1所示：此種原理的電壓回路斷線閉鎖裝置兩組PT的斷線均可判別并分別報警，既閉鎖了相關(guān)保護，又有利于分析PT斷線的原因，很適合應(yīng)用于發(fā)電機專用PT的匝間保護。

2）無零序電壓的單相電壓互感器TV斷線原理：當三相電壓小于8V，且任一相電流大于0.06倍額定電流、三相電流都小于Iset時判三相斷線；當任兩相之差大于18V且三相電流都小于Iset時判單相、兩相斷線。滿足上述任一條件后延時80ms發(fā)TV斷線信號并閉鎖相關(guān)保護。此種原理的電壓回路斷線閉鎖僅適用于無零序電壓的單相電壓互感器TV斷線。

3）零序電壓型單相電壓互感器TV斷線原理：當三相電壓小于8V，且任一相電流大于0.06倍額定電流、三相電流都小于Iset時判三相斷線；計算三相電壓的向量和與開口三角電壓之差大于18V，三相電流都小于Iset時判單相、兩相斷線（開口三角電壓根據(jù)不同的接地方式乘以不同的接地系數(shù)）。滿足上述任一條件后延時80ms發(fā)TV斷線信號并閉鎖相關(guān)保護。此種原理的電壓回路斷線閉鎖僅適用于零序電壓型單相電壓互感器TV斷線。

4）負序電壓TV斷線原理：正序電壓小于30V、三相電流都大于0.06倍額定電流、負序電壓大于8V、滿足上述任一條件后延時9s發(fā)TV斷線信號，一般不作保護閉鎖判據(jù)。此種原理的電壓回路斷線閉鎖可普遍適用。關(guān)于斷路器跳躍閉鎖的幾點應(yīng)用探討摘要:介紹斷路器電氣跳躍閉鎖回路的接線、跳躍閉鎖繼電器的技術(shù)性能要求和跳躍閉鎖繼電器電流啟動回路的構(gòu)成方式,分析各種構(gòu)成方式的優(yōu)缺點,指出傳統(tǒng)的改變電流線圈方式仍然是主要的應(yīng)用方式,而并聯(lián)支路的方式有待于進一步積累運行經(jīng)驗,逐步完善,再推廣使用。隨著并聯(lián)支路器件可靠性的提高和電路的不斷完善,并聯(lián)支路接線形式的斷路器跳躍閉鎖回路將逐步代替更換繼電器電流線圈形式的斷路器跳躍閉鎖。

關(guān)鍵詞:斷路器;跳躍閉鎖;分流支路

1跳躍閉鎖回路的電路分析

電氣跳躍閉鎖回路通常是由跳躍閉鎖繼電器實現(xiàn)的。圖1是適用于具有一個跳閘線圈的斷路器的跳躍閉鎖回路接線圖。跳躍閉鎖繼電器TBJ具有一個電流啟動線圈TBJ/I、一個電壓保持線圈TBJ/U,2對動合觸點TBJ1,TBJ4和2對動斷觸點TBJ2,TBJ3,TBJ/I接于斷路器的跳閘線圈回路,TBJ/U接于斷路器的合閘回路,TBJ1作電流自保持用,TBJ2,TBJ3并聯(lián)后串入合閘回路。

當跳閘繼電器TJ動作啟動跳閘時,TBJ/I勵磁,TBJ動作,TBJ1閉合將跳閘命令保持,直到斷路器斷開,同時TBJ2,TBJ3斷開合閘回路,TBJ4閉合,準備好TBJ的電壓自保持回路。若在斷路器未斷開之

前,即TBJ未返回之前手合繼電器觸點SHJ或自動重合閘觸點ZHJ閉合,則TBJ經(jīng)已經(jīng)閉合的TBJ4和SHJ或ZHJ自保持,即TBJ2,TBJ3繼續(xù)處于斷開狀態(tài),保證斷路器不會合閘,達到跳躍閉鎖的目的。

2跳躍閉鎖繼電器的技術(shù)要求

2.1電流啟動值

根據(jù)電力工業(yè)部1984年反事故措施和電力系統(tǒng)二次回路設(shè)計規(guī)程的規(guī)定,跳躍閉鎖繼電器的電流啟動值應(yīng)與斷路器的跳閘電流配合,其電流啟動值不得大于斷路器跳閘電流的50%,即跳閘時跳閘回路的電流應(yīng)大于TBJ啟動電流的2倍,保證TBJ電流的可靠系數(shù)大于2。

2.2電流線圈的電壓降

根據(jù)上述規(guī)定,跳躍閉鎖繼電器的電流線圈的電壓降應(yīng)小于操作回路額定電壓的5%。

2.3電壓動作值

按照規(guī)程的規(guī)定,跳躍閉鎖繼電器的電壓動作值應(yīng)不大于操作回路額定直流電壓的70%,保證操作直流電源電壓在規(guī)定范圍內(nèi)波動時,TBJ可靠動作;同時TBJ電壓動作值應(yīng)不小于操作回路額定直

流電壓的50%,以保證操作直流電源回路接地時,TBJ不誤動作。

2.4觸點性能

TBJ的觸點性能應(yīng)與繼電保護裝置中出口中間繼電器的觸點性能相同,電力行業(yè)標準規(guī)定[1],繼電保護裝置中出口中間繼電器的觸點性能應(yīng)符合下列要求:返回特性,返回值≥額定值的10%(對于干簧繼電器,要求返回值≥額定值的70%);閉合容量,直流回路220V,5A;機械壽命,不帶負載時,動作105次;接觸電阻,用毫歐計測量時≤0.1Ω;用數(shù)字萬用表測量時≤0.5Ω;用電流電壓法測量時≤0.1Ω。

2.5絕緣性能

a.同一組觸點斷開時,能承受工頻1000V電壓,時間1min;

b.無電氣聯(lián)系的各導(dǎo)電部分之間,能承受工頻2000V電壓,時間1min;

c.所有導(dǎo)電部分對安裝架之間,能承受工頻2000V電壓,時間1min。

3跳躍閉鎖繼電器啟動回路的構(gòu)成

3.1改變繼電器電流線圈的參數(shù)

通常選用具有電流型動作線圈的電流型繼電器作為跳躍閉鎖繼電器TBJ,其電流線圈電流動作值按斷路器跳閘電流選取,以保證繼電器的動作靈敏度。針對這種要求設(shè)計的繼電器電流動作值規(guī)定為標稱額定值的30%～50%,只要選取繼電器電流與斷路器電流一致,就能滿足繼電器靈敏度的要求。

選用電流型繼電器作為跳躍閉鎖繼電器TBJ的優(yōu)點是跳躍閉鎖回路接線簡單,可以通過合閘位置繼電器HWJ對TBJ的電流線圈進行監(jiān)視,在運行過程中,如果TBJ斷線,則HWJ會發(fā)出異常告警信號,以便及時處理。其缺點是當斷路器跳閘電流改變時,必須更換相應(yīng)電流規(guī)格的繼電器,比較麻煩。

3.2繼電器線圈與并聯(lián)支路

為減少因斷路器參數(shù)改變而引起更換跳躍閉鎖繼電器TBJ參數(shù)的工作量,有關(guān)技術(shù)人員和制造單位一直在尋求一種適用于各種規(guī)格斷路器的辦法,其中,采用電壓型繼電器在繼電器的電壓線圈并聯(lián)分流

支路法正逐步被人們認識。其并聯(lián)支路可分別由電阻、二極管或穩(wěn)壓管電路構(gòu)成,下面分別介紹由電壓型繼電器與電阻、二極管、穩(wěn)壓管并聯(lián)支路構(gòu)成的跳躍閉鎖繼電器電流啟動回路(如圖2(a)(b)(c)所示)。

3.2.1由繼電器電壓線圈與電阻并聯(lián)支路構(gòu)成

如圖2(a),繼電器J/I的電流啟動值為0.07～0.12A12A,線圈電