继电保护装置和断路器本体防跳功能的匹配分析

继电保护装置和断路器本体防跳功能的匹配分析

张志飞

国网山西检修公司山西省太原市030000

摘要：继电保护装置设计有防跳回路，断路器厂家在机构内也设计有防跳回路。两种防跳回路同时存在会发生参数不匹配，断路器在合闸位置时可能会导致重合闸未充电，跳位、合位监视灯同时亮;线路发生瞬时故障后，保护装置正常跳闸切断故障线路，重合闸拒动(重合闸投入)，断路器无法重合，降低了供电的安全性和可靠性，给运行维护人员造成错误的判断。因此，要根据现场实际情况合理地选择防跳回路，防止防跳回路发生冲突，保证继电保护装置正确可靠动作。

关键词：高压断路器;继电保护;选择应用;

1继电保护装置与断路器机构本体防跳回路匹配技术分析

二次回路要注重防跳功能的实现，采用哪种防跳方式，以及保护与断路器机构之间的配合十分重要，配合不当将引起继电保护装置的不正确动作。下面结合保护定检中发现的案例进行技术分析。

在对变电站10kV出线进行保护定检时，断路器在分闸位置，保护装置面板各种指示灯正常。断路器进行联动试验，完成合上断路器、投重合闸压板、退掉闭锁重合闸压板等操作后发现，保护装置面板上重合指示没有显示充电完成。试验人员现场检查情况为保护定值正确，保护装置开入量中，合闸位置继电器HWJ开入为1，跳闸位置继电器TWJ开入也为1。仔细观察保护面板，合位指示灯正常亮，跳位指示灯暗亮，现场光线充足的环境下很难发现跳位指示灯微亮。断路器可以进行正常分闸，再进行手合时断路器没有任何反应。这时断开操作直流电源，重新上电后断路器能正常手合。

1.1现场查找异常步骤和数据

(1)技术人员首先怀疑保护定值输入错误或者控制字、软压板投入错误，从而导致重合闸未充电。认真核实定值单后，发现没有错误。

(2)从保护开入量中查看TWJ开入、HWJ开入，均为1，知道两个继电器同时保持。断路器在合闸位置时，跳闸位置继电器TWJ应失电，TWJ开入为0是保护装置充电的必要条件，因此保护装置重合闸充电灯不亮。拆除41D24至41D25间连线(见图1)，跳位指示灯灭，合位指示灯正常亮，装置重合闸正常充电。恢复接线后，又出现以上异常状况。

(3)用万用表直流电压挡测量电压:断路器在合闸位置时，107(即图1中41D24)对102(即图1中41D27)约为118V(正确电压应为220V)、137(即图1中41D21)对102为0V;断路器在分闸位置时，107对102为118V(应为0V)、137对102为220V，发现合闸电源107对负电源102的数值不对。

(4)断开操作直流电源后，合上操作直流电源，可以手动操作合上断路器，之后再次出现上述现象。

通过上述测量数据和现象，我们可以判断保护装置和断路器机构都采用了防跳回路，两个防跳回路参数不匹配导致了上述异常现象。现场对图纸进行分析后，证实两种防跳回路同时存在。

1.2断路器合闸拒动和TWJ励磁原因分析

由图2可知，断路器在分闸位置时，防跳回路中断路器辅助常开触点QF、防跳常开触点K0打开，防跳继电器K0失电，CT4和CT14之间的回路是通的。断路器合闸时，通过CT4来的合闸电压作用于合闸线圈HQ，使断路器合闸。断路器合闸后，防跳回路断路器辅助常开触点QF闭合。如果CT4合闸电压没有消失，通过断路器辅助常开触点QF、电阻R0作用于继电器K0线圈，K0常开触点闭合，K0自保持;同时，合闸回路中的K0常闭触点打开，断开合闸回路，防止断路器跳跃。

防跳继电器内阻值RK0为12.1kΩ，电阻R0的电阻值R0为8.9kΩ，合闸电压U为220V，则加在防跳继电器K0的电压UK0为:

UK0=RK0UR0+RK0=126.76(V)         (1)UΚ0=RΚ0UR0+RΚ0=126.76(V)         (1)

UK0>Uup，防跳继电器K0保持吸合。

同时，该防跳回路由于保护装置中的TWJ保持也形成了回路，在合闸电压消失后，+KM→TWJ→R0→K0→-KM形成了新的通路(图中未画)。

在这个回路中，防跳继电器K0电压UK0′为:

UK0´=RK0URTWJ+R0+RK0=67.79(V)         (2)UΚ0´=RΚ0URΤWJ+R0+RΚ0=67.79(V)         (2)

UK0′>Udown，防跳继电器K0继电器不能返回，一直处于保持状态。

由于K0的保持，在合闸回路中常闭触点K0始终打开，合闸回路不通，断路器无法合闸。

同理，可以算出TWJ继电器电压为UTWJ=102.3(V)，由于TWJ继电器动作值为额定电压值的30%～70%(即66～154V)，满足其动作条件，所以TWJ处于保持状态，其开入量为1，闭锁重合闸充电。107处于两回路串联的中间位置，两回路阻值大致相同，导致107对102电压约为118V。

当防跳继电器一直处于保持状态时，高压断路器可以进行分闸操作，如果拉开操作电源，该回路失去电源，防跳继电器K0失电，其常开触点打开，断开防跳回路。重新上电后，合闸回路恢复正常状态，进行合闸操作后，还会出现上述现象。

2防跳回路选用分析

继电保护反措文件中规定必须具有断路器防跳保护，两种防跳保护功能只能保留一种，不用的防跳回路要拆除，严禁存在寄生回路。

2.1采用保护装置防跳保护功能

保护装置操作箱或操作板设计有防跳回路(部分老旧断路器没有防跳回路，只能采用保护防跳功能)。使用保护防跳回路时，如果断路器机构内没有防跳保护回路，不会出现上述异常。缺点是在断路器就地操作时，操作电源将切换到断路器本体，使得保护装置失电，其防跳功能也就失效了。因此，要求停、送电操作不允许进行就地操作，设备检修试验时可以进行就地分、合闸。

2.2采用断路器机构本体保护防跳功能

厂家在断路器内设计了防跳回路，在远方操作和就地操作都不失去防跳功能，可以更好地保护断路器。因此，建议采用断路器本体防跳。Q-GDW1161—2014《线路保护及辅助装置标准化设计规范》中也推荐优先采用断路器本体防跳。

使用断路器机构本体防跳时，应将继电器TWJ从合闸回路中断开(即断开图1中41D25与41D24的连线)。否则，断路器本体防跳与TWJ回路串联，导致继电器TWJ与断路器本体防跳继电器均不能正常工作。如断路器在合闸位置时，继电器TWJ可能保持，造成保护装置逻辑混乱;防跳继电器保持不返回，当线路发生故障，不能重合，或者无法进行手合操作，影响送电。

采用断路器本体防跳，要将保护防跳回路取消。先短接图1中的S2，防跳继电器常闭触点TBJV被短接，不起防跳作用。再拆除41D25和41D24连接线，把TWJ回路从合闸操作回路中脱离，串接单独的断路器辅助常闭触点，返回到控制负电源。缺点是不能反映断路器在分闸位置时合闸回路是否断线，TWJ继电器改由辅助触点QF控制，不能监视合闸回路的完整性。断路器跳开后，可以通过其他方式(如通过断路器的合闸操作)来验证合闸回路的完好性。

3结语

防跳保护是断路器本体的一个重要保护，失去该保护会引起严重后果。本文对防跳作用及防跳回路接线方式、继电保护装置与断路器机构本体防跳回路的匹配、防跳回路的选用、防跳保护功能检验等进行了分析和介绍，供同行参考、借鉴。