芮新花 趙玨斐 眭晨程 黃文寶

摘要：繼電保護(hù)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，從傳統(tǒng)的電磁式保護(hù)、整流式保護(hù)、晶體管式保護(hù)、微機(jī)式保護(hù)以及目前的數(shù)字式保護(hù)，斷路器的“防跳”一直是繼電保護(hù)操作回路設(shè)計(jì)和斷路器控制回路設(shè)計(jì)都必須考慮的問題。不同接線方式的“防跳”方案的選擇將直接影響防跳的效果和斷路器的安全。本文通過對(duì)比分析不同接線方式產(chǎn)生的“防跳”方案的利弊，提出一種優(yōu)化的雙重防跳方案。

關(guān)鍵詞：跳躍；防跳；雙重化；模擬斷路器

中圖分類號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）37-0126-03

一、斷路器“防跳”概念的引入

1.斷路器產(chǎn)生“跳躍”現(xiàn)象的原因。斷路器是電力系統(tǒng)應(yīng)用較多的設(shè)備。發(fā)電機(jī)、變壓器、高壓輸電線路、電抗器、電容器等設(shè)備的投運(yùn)或停運(yùn)都是由相連斷路器的合閘或分閘來實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)行中一次設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，跳開（分閘）離故障設(shè)備最近的斷路器，使故障設(shè)備脫離運(yùn)行電源。斷路器是電力系統(tǒng)中操作較頻繁的設(shè)備，斷路器的控制回路隨著斷路器的型式、操動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型及運(yùn)行上的不同要求而有所差別，但基本接線相類似。對(duì)控制回路的基本要求如下：①應(yīng)能用控制開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)合、跳閘，且能由自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合、跳閘。②應(yīng)能在合、跳閘動(dòng)作完成后迅速自動(dòng)斷開合、跳閘回路。③應(yīng)有反映斷路器位置狀態(tài)（手動(dòng)及自動(dòng)合、跳閘）的明顯信號(hào)。④應(yīng)有防止斷路器多次合、跳閘的“防跳”裝置。⑤應(yīng)能監(jiān)視控制回路的電源及其合、跳閘回路是否完好。由此可見，斷路器的防跳是電力系統(tǒng)對(duì)斷路器控制回路的一項(xiàng)基本要求。當(dāng)控制開關(guān)或者重合閘的接點(diǎn)未能及時(shí)返回（例如手動(dòng)合閘繼電器接點(diǎn)粘連、重合閘裝置出口接點(diǎn)粘連）而此時(shí)正好合閘于故障線路和設(shè)備上，造成斷路器不斷跳合。而且由于斷路器合閘后操作把手在未復(fù)歸狀態(tài)，若此時(shí)發(fā)生故障使斷路器跳閘，由于合閘脈沖未解除，促使斷路器再次合閘，如果合閘脈沖始終不能解除，斷路器將出現(xiàn)多次的跳-合現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為跳躍。

2.手動(dòng)合閘于故障線。電力系統(tǒng)中，早期傳統(tǒng)架空線檢修的具體步驟是：檢修人員故障檢修前首先向調(diào)度申請(qǐng)停電，調(diào)度審核后將檢修線路停電，檢修人員驗(yàn)電以確保安全，然后掛接地線，找出并排除故障，然后拆接地線，最后向調(diào)度申請(qǐng)送電，調(diào)度審核后送電。但實(shí)際工作中，檢修人員排除故障后有時(shí)會(huì)忘記拆接地線而直接申請(qǐng)送電，導(dǎo)致調(diào)度送電時(shí)，帶接地線合閘。還有就是值班員誤將停電待檢修的故障線路送電，或手動(dòng)合閘于永久性故障，這些情況下斷路器都會(huì)出現(xiàn)反復(fù)跳合的跳躍現(xiàn)象。

3.手動(dòng)合繼電器接點(diǎn)粘連。電力系統(tǒng)中斷路器的控制，通常是通過電氣回路來實(shí)現(xiàn)的，為此必須有相應(yīng)的二次設(shè)備。在主控制室的控制平臺(tái)上，應(yīng)有能發(fā)出跳、合閘命令的手動(dòng)控制開關(guān)和按鈕，在斷路器上應(yīng)有執(zhí)行命令的操作機(jī)構(gòu)，即跳、合閘線圈。手動(dòng)控制開關(guān)和操作機(jī)構(gòu)之間是通過控制電纜連接起來的?？刂苹芈钒床僮麟娫吹姆N類，可分為直流操作和交流操作（包括整流操作）兩種類型。直流操作一般采用蓄電池組供電，交流操作一般是由電流互感器、電壓互感器和所用變壓器供電。此外，對(duì)斷路器的控制，按所采用的接線及設(shè)備又可分為強(qiáng)電控制和弱電選線控制兩大類。在三相斷路器中，若某相手動(dòng)合閘繼電器的一對(duì)常開接點(diǎn)粘連，在操作電源接通時(shí)，由于該相手動(dòng)合閘繼電器接點(diǎn)粘連，該相合閘，而此時(shí)其余兩相處在分閘位置，斷路器非全相保護(hù)動(dòng)作，將該相斷路器跳開，此時(shí)該相手動(dòng)合閘繼電器接點(diǎn)依然粘連，該相再次合閘，從而使該相斷路器多次合-分閘，即稱為跳躍。

4.重合閘裝置出口接點(diǎn)粘連。在電力系統(tǒng)中，架空輸電線路的故障大多數(shù)是瞬時(shí)性故障，如果自動(dòng)重合閘裝置能把跳開的線路再次重新合閘，就能恢復(fù)正常供電。自動(dòng)重合閘裝置按其功能可分為三相重合閘及綜合重合閘。110kV及以下線路采用三相自動(dòng)重合閘，即不論線路發(fā)生單相接地（110kV以下線路除外）或相間故障，都由繼電保護(hù)裝置動(dòng)作把斷路器的三相跳開，然后由重合閘裝置動(dòng)作把該三相自動(dòng)合閘；220kV及以上線路采用綜合重合閘，即綜合考慮單相自動(dòng)重合閘和三相自動(dòng)重合閘。若重合閘裝置出口接點(diǎn)粘連，一旦操作電源接通，斷路器便會(huì)合閘，若故障依然存在，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，斷路器跳閘，但由于重合閘裝置出口接點(diǎn)粘連，斷路器再次合閘，從而造成斷路器多次合-分，即稱為跳躍。

5.斷路器“跳躍”的危害。如果斷路器發(fā)生跳躍，勢必造成斷路器的絕緣下降，油溫上升，縮短斷路器的使用壽命以致造成斷路器的毀壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起斷路器爆炸。加上由于反復(fù)合閘于永久性故障電路，很容易引起故障擴(kuò)大并導(dǎo)致事故，特別是保護(hù)跳閘信號(hào)源自于短路時(shí)，會(huì)引發(fā)斷路器爆炸的嚴(yán)重后果，甚至導(dǎo)致人身安全事故。

6.“防跳”的概念。在電力系統(tǒng)中當(dāng)斷路器出現(xiàn)跳躍時(shí)，一般通過閉鎖合閘回路來達(dá)到防跳的目的，目前常用的防跳方法有：串聯(lián)式防跳、并聯(lián)式防跳、彈簧儲(chǔ)能式防跳、跳閘線圈輔助接點(diǎn)式防跳。斷路器多采用并聯(lián)式防跳，其中串聯(lián)式防跳回路最合理，應(yīng)用最廣泛。

二、不同接線方式“防跳”技術(shù)及其利弊分析

1.利用跳閘線圈TQ輔助接點(diǎn)構(gòu)成的防跳回路。①防跳的二次接線圖見圖1。②防跳的機(jī)理。以110Kv線路微機(jī)保護(hù)中斷路器的操作回路為例說明：當(dāng)手合故障線，手合接點(diǎn)或重合閘接點(diǎn)粘連時(shí)電力系統(tǒng)發(fā)生故障，這些現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，繼電保護(hù)裝置首先動(dòng)作，保護(hù)跳閘繼電器TJ得電使斷路器的跳閘線圈TQ得電，跳開故障線路的斷路器，跳閘后斷路器的常開輔助觸點(diǎn)斷開，切斷跳閘產(chǎn)生的電弧，于此同時(shí)跳閘線圈的常開輔助接點(diǎn)TQ2閉合，跳閘線圈TQ自保持有電，其常閉輔助接點(diǎn)TQ1斷開，切斷合閘回路，完成跳躍閉鎖功能。具體防跳過程見圖1所示。

2.利用防跳繼電器TBJ構(gòu)成的串聯(lián)式防跳回路。①防跳的二次接線圖見圖2。②防跳的機(jī)理。所謂串聯(lián)式防跳，即防跳繼電器TBJ由電流啟動(dòng)，該電流線圈串聯(lián)在斷路器的跳閘回路中。電壓保持線圈與斷路器的合閘線圈并聯(lián)（簡單說就是電流啟動(dòng)、電壓保持）。當(dāng)手合故障線，手合接點(diǎn)或重合閘接點(diǎn)粘連時(shí)電力系統(tǒng)發(fā)生故障，這些現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，繼電保護(hù)裝置首先使保護(hù)跳閘繼電器TJ得電，其常開接點(diǎn)閉合，跳閘線圈TQ得電跳開斷路器，跳閘后斷路器的常開輔助觸點(diǎn)斷開，切斷跳閘產(chǎn)生的電弧。由于防跳繼電器TBJ的電流啟動(dòng)線圈和TQ串聯(lián)，當(dāng)TQ有電時(shí)防跳繼電器TBJ的電流啟動(dòng)線圈也有電，啟動(dòng)防跳，其常開接點(diǎn)TBJ2閉合，接通防跳繼電器的電壓保持線圈TBJV，使其常閉接點(diǎn)打開，切斷合閘回路，實(shí)現(xiàn)斷路器的跳躍閉鎖。所以即便防跳繼電器TBJ的電流線圈隨著跳閘的完成而失電，TBJ電壓線圈的自保持可以將合閘回路切斷，實(shí)現(xiàn)斷路器的跳躍閉鎖。具體的防跳過程入如圖2所示。

3.兩種接線方式下的“防跳”方案的優(yōu)劣比較。共同點(diǎn)：以上兩種接線方式的防跳方案，當(dāng)手合故障線、手合接點(diǎn)粘連、重合閘接點(diǎn)粘連，這些跳躍現(xiàn)象之一發(fā)生時(shí)，均能起到很好的防跳閉鎖作用。優(yōu)劣比較：利用跳閘線圈TQ輔助接點(diǎn)防跳回路。若斷路器跳閘后，其接于跳閘回路的常開輔助接點(diǎn)沒有及時(shí)斷開，導(dǎo)致保護(hù)跳閘繼電器TJ的接點(diǎn)先斷開，此時(shí)斷路器跳閘產(chǎn)生的電弧就會(huì)燒壞保護(hù)跳閘繼電器TJ的接點(diǎn)。這是利用跳閘線圈TQ輔助接點(diǎn)防跳這種接線方式防跳方案的不足之處。利用防跳繼電器TBJ構(gòu)成的串聯(lián)式防跳回路。這種接線方式在保護(hù)跳閘繼電器TJ的接點(diǎn)旁并聯(lián)了一個(gè)防跳繼電器TBJ的常開接點(diǎn)TBJ1。如果斷路器跳閘后，其接于跳閘回路的常開輔助接點(diǎn)沒有及時(shí)斷開，TBJ的電流線圈會(huì)一直有電，并聯(lián)于保護(hù)跳閘繼電器TJ的防跳繼電器TBJ的常開接點(diǎn)TBJ1閉合并自保，直到斷路器跳閘，相應(yīng)的斷路器常開輔助接點(diǎn)斷開為止，有效地防止了保護(hù)跳閘后斷路器輔助常開接點(diǎn)沒有及時(shí)切換而燒壞保護(hù)跳閘繼電器TJ的常開接點(diǎn)的現(xiàn)象。這就是利用防跳繼電器TBJ構(gòu)成的串聯(lián)式接線方式防跳方案優(yōu)于利用跳閘線圈TQ輔助接點(diǎn)接線方式防跳方案的地方。

三、一種優(yōu)化的雙重防跳方案的提出

1.雙重防跳方案的接線圖?；谏厦鎯煞N不同接線方式的防跳方案的優(yōu)劣比較，現(xiàn)采用一種雙重防跳方案，并給出實(shí)際的接線圖。圖3擬的是低壓線路微機(jī)保護(hù)帶防跳的斷路器控制回路，圖4擬的是模擬斷路器的防跳控制回路。

2.雙重防跳方案的優(yōu)化效果。由接線圖可以看出：保護(hù)控制回路和斷路器控制回路都采用了比較優(yōu)化的利用防跳繼電器TBJ構(gòu)成的串聯(lián)式防跳方案。在這種雙重化防跳方案下，對(duì)手合故障線、手合接點(diǎn)粘連、重合閘接點(diǎn)粘連等可能引起斷路器跳躍的現(xiàn)象起到了很好的跳躍閉鎖作用。同時(shí)雙重化保護(hù)使得保護(hù)控制回路和斷路器控制回路中的防跳回路相互獨(dú)立又可以相互備用，即實(shí)現(xiàn)了所謂的雙重跳躍閉鎖功能，可靠地提高了電力系統(tǒng)操作回路的完好性和互補(bǔ)性。這種防跳方式不僅可以達(dá)到防跳的目的，而且當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，若保護(hù)出口跳閘接點(diǎn)先于斷路器輔助常開接點(diǎn)跳開時(shí)，能有效的防止保護(hù)跳閘繼電器的接點(diǎn)被斷路器跳閘造成的電弧燒毀。

四、結(jié)語

本文主要針對(duì)電力系統(tǒng)中斷路器的“防跳”技術(shù)進(jìn)行了分析，并分別類比了兩種不同接線方式的斷路器“防跳”方案的共同機(jī)理和各自的利弊，提出了一種雙重防跳的優(yōu)化方案，既可大大減少實(shí)際斷路器的動(dòng)作次數(shù)，提高斷路器的使用壽命，也可以保護(hù)跳閘出口接點(diǎn)，保證傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)正確性和完整性。

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