孫大根

500kV斷路器防跳試驗方法優(yōu)化

孫大根

（國能大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 雅安 625304）

斷路器合閘回路一般都設(shè)計有防跳功能，防止斷路器異常重復(fù)合閘。為保證防跳回路運(yùn)行可靠，需要定期對防跳回路進(jìn)行試驗檢查，常見的防跳試驗方法都著重驗證回路的正確性，忽視了驗證防跳繼電器動作時間是否滿足要求的問題，容易導(dǎo)致誤判。本文介紹一種新的試驗方法，能夠可靠檢查防跳回路是否存在異常，為設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

斷路器；防跳；試驗；優(yōu)化

0 引言

500kV斷路器是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，主要起到關(guān)合、承載和開斷正常運(yùn)行電流及短路電流的作用[1]。如果斷路器匯控柜或監(jiān)控系統(tǒng)合閘命令觸點(diǎn)粘連造成合閘回路一直帶電，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致開關(guān)跳閘時，合閘令會使斷路器繼續(xù)合閘，一般情況下故障電流可達(dá)到數(shù)倍額定電流，會對故障設(shè)備和斷路器本身都造成極大損害，嚴(yán)重時甚至造成斷路器爆炸，所以在斷路器合閘回路中設(shè)計有防跳功能，可以防止斷路器異常重復(fù)合閘[2]。

為保證防跳回路運(yùn)行可靠，需要結(jié)合斷路器定檢開展防跳功能驗證工作[3]。目前，一般的防跳試驗方法是手動將合閘把手切至合閘位置保持不變（模擬合閘令觸點(diǎn)粘連），然后通過在保護(hù)裝置加故障量，使保護(hù)裝置動作或直接在保護(hù)屏內(nèi)短接跳閘令跳斷路器，觀察斷路器是否繼續(xù)合閘來判斷防跳功能是否正常。這種方法能夠驗證防跳回路是否正常，但是不易檢查出防跳繼電器動作時間不滿足要求的情況，可能會出現(xiàn)誤判防跳功能正常的情況。如果運(yùn)行中斷路器快速保護(hù)動作，會出現(xiàn)斷路器分閘后防跳繼電器觸點(diǎn)仍未到位的情況，不能閉鎖合閘功能，導(dǎo)致斷路器繼續(xù)合閘，影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行[4-8]。

1 防跳回路介紹

某電站500kV斷路器采用斷路器本體的防跳功能，合閘回路及防跳回路接線如圖1所示。正常情況下，斷路器操作壓力及SF6氣體壓力正常，無閉鎖信號，斷路器收到合閘令后，合閘令1SHJ、防跳繼電器觸點(diǎn)52YA、分閘位置52b/1、操作壓力閉鎖觸點(diǎn)GLX、SF6氣體壓力閉鎖觸點(diǎn)HL均閉合，合閘線圈勵磁，斷路器正常合閘；合閘到位后，斷路器合閘位置觸頭52a/1閉合，防跳繼電器52YA勵磁并自保持，將合閘回路中的52YA1（常閉）觸點(diǎn)斷開，此時即使合閘令粘連，斷路器因故障跳開后也無法繼續(xù)合閘，起到防跳的作用。

圖1 斷路器合閘及防跳回路接線

為檢查防跳回路工作情況，按照規(guī)程要求隨斷路器定檢開展防跳功能試驗，對于更換了防跳繼電器的情況，要特別注意檢查防跳繼電器動作時間與保護(hù)跳閘時間的配合關(guān)系。

2 防跳試驗中存在的問題分析

2.1 常見試驗方法

常見的斷路器防跳試驗方法一般有兩種：

1）手動摁住斷路器手合按鈕不放（模擬手合觸點(diǎn)粘死），用繼電保護(hù)校驗儀在保護(hù)裝置中加故障量，觀察斷路器操作箱面板燈變化及斷路器動作情況，未發(fā)生合閘現(xiàn)象則判斷防跳回路完好。

2）在保護(hù)屏內(nèi)端子排上用一根短接線短接手合或重合觸點(diǎn)，用另外一根短接線依次短接跳閘觸點(diǎn)，觀察斷路器操作箱面板燈變化及斷路器動作情況，未發(fā)生合閘現(xiàn)象則判斷防跳回路完好。

2.2 存在的問題

1）人工手合時手合令返回時間不確定，或手合觸點(diǎn)接觸不可靠，無法確保合閘回路可靠接通，易造成防跳誤判，且所需試驗人員較多，效率不高。

2）未考慮跳閘令與防跳繼電器動作時間配合問題。如果防跳繼電器動作時間過長（大于150ms），試驗時跳閘令發(fā)出時間可能也很長（大于1s），這種情況下防跳繼電器會正常閉鎖合閘回路，起到防跳作用，試驗成功。斷路器動作時序如圖2所示。但是實(shí)際運(yùn)行中故障后保護(hù)裝置僅需20ms就會開出跳閘令[9]，40ms后斷路器就分閘到位，這種情況下防跳繼電器還未動作，起不到閉鎖合閘的作用，開關(guān)會再次合閘，防跳失敗。斷路器動作時序如圖3所示。所以這種試驗方式會造成誤判，不能發(fā)現(xiàn)防跳回路存在的隱患。

圖2 斷路器動作時序（防跳成功，誤判）

圖3 斷路器動作時序（防跳失敗）

3 試驗方法優(yōu)化

從以上的分析可以看出，防跳繼電器的動作特性對防跳功能至關(guān)重要，而且在試驗中容易被忽視。斷路器合閘到位后，防跳繼電器開始勵磁，到防跳繼電器的觸點(diǎn)動作，這個時間是基本固定的?？紤]到500kV系統(tǒng)保護(hù)的最快動作時間在20ms左右，加上斷路器的分閘時間約20ms，所以防跳繼電器的動作時間不應(yīng)超過40ms，否則斷路器分閘到位后防跳繼電器還未動作，起不到閉鎖合閘的作用，防跳功能就存在隱患。也就是說，進(jìn)行防跳試驗時，要重點(diǎn)檢查防跳繼電器能不能在最快的保護(hù)（比如線路的工頻變化量距離保護(hù)）動作后正確閉鎖合閘回路，這樣才能準(zhǔn)確判斷防跳功能是否正常，否則就可能出現(xiàn)誤判[10-11]。

本文以某電站500kV斷路器的防跳回路為例進(jìn)行分析。具體防跳回路接線如圖1所示，防跳繼電器的動作時間和斷路器的分合閘時間見表1和表2。

表1 防跳繼電器動作時間測試結(jié)果

表2 斷路器分合閘時間測試結(jié)果

以表1和表2數(shù)據(jù)進(jìn)行時序分析，斷路器合閘令發(fā)出后，大約70ms合閘到位，此時防跳繼電器52YA開始勵磁，約16ms后防跳觸點(diǎn)52YA1斷開，閉鎖合閘回路；同時斷路器合閘到位后，若線路存在短路故障，則線路保護(hù)裝置20ms動作出口跳閘，再經(jīng)20ms后分閘到位，此時合閘回路已被防跳繼電器斷開，能夠正常閉鎖合閘。斷路器合于故障后動作時序如圖4所示。

圖4 斷路器合于故障后動作時序

基于上述分析結(jié)果，本文認(rèn)為做防跳試驗時要特別注意斷路器合閘時間與保護(hù)跳閘時間的配合，常見試驗方法中合斷路器后人工加故障量或短接跳閘觸點(diǎn)的方式都達(dá)不到毫秒級的時間配合要求，所以本文利用繼電保護(hù)校驗儀的狀態(tài)序列功能來進(jìn)行試驗，就能夠很容易進(jìn)行時間間隔控制。

首先，為了準(zhǔn)確反映斷路器的合閘位置，在斷路器檢修時從斷路器兩側(cè)接地開關(guān)的接地連片拆引處引出兩根試驗線（GIS設(shè)備斷路器無外露接線點(diǎn)，需要合上接地開關(guān)，并拆除接地連片），接至繼電保護(hù)校驗儀的開入回路，然后從繼電保護(hù)校驗儀的開出回路接兩根試驗線至斷路器的跳閘回路。防跳試驗接線示意圖如圖5所示。

具體試驗方法如下：

（1）按圖5所示方法完成試驗接線。

（2）使用狀態(tài)序列功能，在狀態(tài)1的狀態(tài)觸發(fā)條件中勾選“開入量旋轉(zhuǎn)觸發(fā)”，將狀態(tài)1狀態(tài)名稱選擇為“故障前狀態(tài)”，也就是斷路器合閘后進(jìn)入狀態(tài)1。

圖5 防跳試驗接線示意圖

（3）在狀態(tài)1序列的開關(guān)量輸入欄勾選實(shí)際接線通道。

（4）將狀態(tài)1序列的開關(guān)量輸出欄對應(yīng)實(shí)際接線通道勾選閉合。

（5）將狀態(tài)1序列開關(guān)量輸出保持時間設(shè)置為0s，本階段開關(guān)量不開出。

（6）將狀態(tài)1序列觸發(fā)后延時設(shè)置為20ms（參照保護(hù)裝置的最快動作時間設(shè)置）。

（7）將狀態(tài)2狀態(tài)名稱選擇為“故障狀態(tài)”，觸發(fā)條件勾選“最長狀態(tài)時間”，最長狀態(tài)時間選擇200ms，確保斷路器正常分合時間。

（8）將狀態(tài)2開關(guān)量輸出欄對應(yīng)實(shí)際接線通道勾選閉合，開關(guān)量輸出保持時間設(shè)置200ms，確保斷路器分閘令有效。

（9）啟動狀態(tài)序列試驗，現(xiàn)地合斷路器并保持?jǐn)嗦菲骱祥l旋鈕不放（大于1s），檢查斷路器合閘后正常分閘，未再次合閘即確認(rèn)防跳功能正常。

4 結(jié)論

本文對斷路器防跳功能進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了防跳回路中防跳繼電器與保護(hù)跳閘令動作的時間配合問題，指出了常見試驗方法中存在的不足，并結(jié)合某電站的實(shí)際防跳試驗過程，提出了試驗的優(yōu)化方法，該試驗方法能夠準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)防跳回路中存在的問題，具有很好的實(shí)踐意義。

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Optimization of anti-jump test method for 500kV circuit breaker

SUN Dagen

(CHN Energy Daduhe Pubugou Hydropower General Plant, Ya’an, Sichuan 625304)

The closing circuit of breaker is generally designed with anti-jump function to prevent repeated closing of circuit breaker. In order to ensure the reliability of anti-jump function, it is necessary to test and check the anti-jump circuit regularly. The general anti-jump test methods focus on verifying the correctness of the circuit and ignore the problem of verifying whether the action time of anti-jump relay meets the requirements, which is easy to lead to misjudgment. This paper introduces a new test method, which can reliably check whether there are abnormalities in the anti-jump circuit and provide guarantee for the safe and stable operation of the equipment.

circuit breaker; anti-jump; test; optimization

2021-11-11

2021-12-02

孫大根（1986—），男，安徽桐城人，本科，工程師，主要從事水電站電氣專業(yè)管理工作。