断路器的防跳(跳跃闭锁)控制回路

断路器的防跳（跳跃闭锁）控制回路

当合闸回路出现故障时进行分闸，或短路事故未排除，又进行合闸（误操作），这时就会出现断路器反复

合分闸，不仅容易引起或扩大事故，还会引起设备损坏或人身事故，所以高压开关控制回路应设计防跳。防跳一

般选用电流启动，电压保持的双线圈继电器。电流线圈串接于分闸回路作为启动线圈。电压线圈接于合闸回路，

作为保持线圈，当分闸时，电流线圈经分闸回路起动。如果合闸回路有故障，或处于手动合闸位置，电压线圈起

启动并通过其常开接点自保持，其常闭接点马上断开合闸回路，保证断路器在分闸过程中不能马上再合闸。防跳

继电器的电流回路还可以通过其常开接点将电流线圈自保持，这样可以减轻保护继电器的出口接点断开负荷，也

减少了保护继电器的保持时间要求。有些微机保护装置自己已具有防跳功能，这样就可以不再设计防跳回

路。断路器操作机构选用弹簧储能时，如果选用储能后可以进行一次合闸与分闸的弹簧储能操作机构（也有用于

重合闸的储能后可以进行二次合闸与分闸的弹簧储能操作机构），因为储能一般都要求10秒左右，当储能开关经

常处于断开位置时，储一次能，合完之后，将储能开关再处于断开位置，可以跳一次闸；跳闸之后，要手动储能

之后才能进行合闸，此时，也可以不再设计防跳回路。

1．断路器的“跳跃”现象及危害

如果手动合闸后控制开关（SA的手柄尚未松开 5—8触点仍在接通状态）或者自动重合闸装置的出口触点K1烧

结，若此时发生故障，则保护装置动作，其出口K2触点闭合，跳闸线圈YT通电起动使断路器跳闸，则QF2接

通，使接触器KM又带电，使断路器再次合闸，保护装置又动作使断路器又跳闸……，断路器的

这种多次“跳一

合”现象称为“跳跃”。如果断路器发生跳跃，势必造成绝缘下降、油温上升，严重时会引起断路器发生爆炸事

故，危及设备和人身的安全。

2．断路器的“防跳”控制回路

在35kV及以上电压的断路器控制回路中，通常加装防跳中间继电器KCF，如图5－3所示。KCF 常采用DZB型中

间继电器，它有两个线圈：电流起动线圈KCF1，串接于跳闸回路中；电压（自保持）线圈KCF2，与自身的动

合触点串联，再并接于合闸接触器KM的回路中。

当手动合闸时SA的5—8触点尚未断开或自动装置K1触点烧结，此时发生故障，则继电保护装置动作，K2触点

闭合，经KCF1的电流线圈、断路器动合触点QF1，跳闸线圈通电起动，使断路器跳闸。同时，KCF1电流线圈

起动，其动合触点闭合，使其经电压线圈KCF2自保持，而KCF的动断触点断开，可靠地切断KM 线圈回路，即

使SA的5—8触点接通，KM也不会通电，防止了断路器跳跃现象的发生。只有合闸命令解除（SA 的 5—8触点断

开或K1断开），KCF2电压线圈断电，才能恢复至正常状态。

对于3~10kV电压等级的断路器，如果采用室内开关柜，没装自动重合闸，由于开关柜具有机械防跳装置，为了

简化接线，此时断路器可不设电气“防跳”装置。

电压回路断线闭锁原理的应用

摘要本文介绍了几种电压回路断线闭锁的原理及应用。

关键词电压回路断线闭锁；应用

1 对断线闭锁装置的要求

在继电保护的实际应用中，电压回路断线闭锁装置是不可或缺的，象线路的距离保护、变压器的阻抗保护、发电机的匝间保护等动作的正确与否，与电压回路断线闭锁装置动作的正确与否有很大关系，甚至引起误动，因此我们尤其重视电压回路断线闭锁装置针对不同的使用场合选用不同的原理。对断线闭锁装置总的要求是，当电压回路发生各种可能使保护误动作的故障情况

时，它能可靠地将保护闭锁并发出信号；当被保护设备发生故障时，应保证可靠的动作。

2 继电器保护及存在问题

传统意义上的断线闭锁装置，由于受技术、设备的局限性，多采用原理简单、容易实现的继电器完成。如零序电压磁平衡原理的断线闭锁装置，闭锁继电器DBJ采用瞬时动作的磁平衡继电器，它有两个线圈W1、W2，分别连接在电压互感器二次电压Ua、Ub、Uc三个相电压和开口三角绕组上。继电器DBJ两个线圈W1和W2的匝数比、极性满足：当电力系统发生接地故障而出现零序电压时，使W1、W2产生的磁通大小相等，方向相反，互相抵消，在这种情况下DBJ不动作，装置不闭锁保护。当电压互感器的二次回路发生一相或二相断线时，在DBJ的W1就有零序电压，而一次系统是正常的，则DBJ的W2上没有电压，两线圈合成磁通不为零，于是DBJ就动作，闭锁保护。

在实际应用中碰到这样的问题：机组在运行过程中一次PT断线（保险熔断），上述继电器两线圈合成磁通仍为零，于是DBJ不动作，但用专用PT实现的发电机匝间保护因一次PT断线也感受到了零序电压，保护因失去闭锁而动作停机。从机组运行的角度出发，一次PT断线也是异常情况，匝间保护不应该动作停机的。这对继电保护提出了更高的要求，尽可能地完成各种保护原理，对设备的异常情况都能起到保护作用。

3 微机保护原理及应用

随着计算机技术的不断发展，传统的继电保护装置不能解决的问题迎刃而解，原理更加完善，而且使用非常灵活，微机得到了广大继电保护人员的普遍认可。微机保护采用数字继电器，由软件实现，只要列出继电器动作判据的数学表达式，按算法编写程序就可实现继电器的功能。微机保护中电压回路断线闭锁原理应用最多的是以下几种：

1）电压平衡式TV断线原理：比较两组电压互感器二次侧的电压，当某一侧TV失去电压时继电器动作，瞬时发出断线信号并闭锁相关保护。逻辑框图如图1所示：

此种原理的电压回路断线闭锁装置两组PT的断线均可判别并分别报警，既闭锁了相关保护，又有利于分析PT断线的原因，很适合应用于发电机专用PT的匝间保护。

2）无零序电压的单相电压互感器TV断线原理：当三相电压小于8V，且任一相电流大于0.06倍额定电流、三相电流都小于Iset 时判三相断线；当任两相之差大于18V且三相电流都小于Iset时判单相、两相断线。满足上述任一条件后延时80ms发TV断线信号并闭锁相关保护。此种原理的电压回路断线闭锁仅适用于无零序电压的单相电压互感器TV断线。

3）零序电压型单相电压互感器TV断线原理：当三相电压小于8V，且任一相电流大于0.06倍额定电流、三相电流都小于Iset 时判三相断线；计算三相电压的向量和与开口三角电压之差大于18V，三相电流都小于Iset时判单相、两相断线（开口三角电压根据不同的接地方式乘以不同的接地系数）。满足上述任一条件后延时80ms发TV断线信号并闭锁相关保护。此种原理的电压回路断线闭锁仅适用于零序电压型单相电压互感器TV断线。

4）负序电压TV断线原理：正序电压小于30V、三相电流都大于0.06倍额定电流、负序电压大于8V、满足上述任一条件后延时9s发TV断线信号，一般不作保护闭锁判据。此种原理的电压回路断线闭锁可普遍适用。

关于断路器跳跃闭锁的几点应用探讨

摘要: 介绍断路器电气跳跃闭锁回路的接线、跳跃闭锁继电器的技术性能要求和跳跃闭锁继电器电流启动回路的构成方式,分析各种构成方式的优缺点,指出传统的改变电流线圈方式仍然是主要的应用方式,而并联支路的方式有待于进一步积累运行经验,逐步完善,再推广使用。随着并联支路器件可靠性的提高和电路的不断完善,并联支路接线形式的断路器跳跃闭锁回路将逐步代替更换继电器电流线圈形式的断路器跳跃闭锁。

关键词: 断路器; 跳跃闭锁; 分流支路

1 跳跃闭锁回路的电路分析

电气跳跃闭锁回路通常是由跳跃闭锁继电器实现的。图1 是适用于具有一个跳闸线圈的断路器的跳跃闭锁回路接线图。跳跃闭锁继电器TBJ具有一个电流启动线圈TBJ/I、一个电压保持线圈TBJ/U,2对动合

触点TBJ1,TBJ 4和2对动断触点TBJ 2 ,TBJ3 ,TBJ/I接于断路器的跳闸线圈回路,TBJ/U接于断路器的合闸回路,TBJ1作电流自保持用,TBJ2 ,TBJ3并联后串入合闸回路。

当跳闸继电器TJ 动作启动跳闸时,TBJ/I 励磁,TBJ 动作,TBJ1闭合将跳闸命令保持,直到断路器断开,同时TBJ2 ,TBJ3断开合闸回路,TBJ4闭合,准备好TBJ的电压自保持回路。若在断路器未断开之前,即TBJ 未返回之前手合继电器触点SHJ 或自动重合闸触点ZHJ 闭合,则TBJ 经已经闭合的TBJ 4 和SHJ 或ZHJ 自保持,即TBJ2 , TBJ 3 继续处于断开状态,保证断路器不会合闸,达到跳跃闭锁的目的。

2 跳跃闭锁继电器的技术要求

2. 1 电流启动值

根据电力工业部1984 年反事故措施和电力系统二次回路设计规程的规定,跳跃闭锁继电器的电流启动值应与断路器的跳闸电流配合,其电流启动值不得大于断路器跳闸电流的50 % ,即跳闸时跳闸回路的电流应大于TBJ 启动电流的2 倍,保证TBJ电流的可靠系数大于2。

2. 2 电流线圈的电压降

根据上述规定,跳跃闭锁继电器的电流线圈的电压降应小于操作回路额定电压的5 %。

2. 3 电压动作值

按照规程的规定,跳跃闭锁继电器的电压动作值应不大于操作回路额定直流电压的70 % ,保证操作直流电源电压在规定范围内波动时,TBJ 可靠动作;同时TBJ 电压动作值应不小于操作回路额定直流电压的50 % ,以保证操作直流电源回路接地时,TBJ 不误动作。

2. 4 触点性能

TBJ 的触点性能应与继电保护装置中出口中间继电器的触点性能相同,电力行业标准规定[1 ] ,继电保护装置中出口中间继电器的触点性能应符合下列要求:返回特性,返回值≥额定值的10 %(对于干簧继电器,要求返回值≥额定值的70 %) ;闭合容量,直流回路220 V ,5 A;机械寿命,不带负载时,动作105次;接触电阻,用毫欧计测量时≤0. 1 Ω; 用数字万用表测量时≤0. 5Ω;用电流电压法测量时≤0. 1Ω。

2. 5 绝缘性能

a. 同一组触点断开时,能承受工频1 000 V 电压,时间1 min ;

b. 无电气联系的各导电部分之间,能承受工频2000 V 电压,时间1 min ;

c. 所有导电部分对安装架之间,能承受工频2000 V 电压,时间1 min。

3 跳跃闭锁继电器启动回路的构成

3. 1 改变继电器电流线圈的参数

通常选用具有电流型动作线圈的电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ ,其电流线圈电流动作值按断路器跳闸电流选取,以保证继电器的动作灵敏度。针对这种要求设计的继电器电流动作值规定为标称额定值的30 %～50 % ,只要选取继电器电流与断路器电流一致,就能满足继电器灵敏度的要求。

选用电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ 的优点是跳跃闭锁回路接线简单,可以通过合闸位置继电器HWJ 对TBJ 的电流线圈进行监视,在运行过程中,如果TBJ 断线,则HWJ 会发出异常告警信号,以便及时处理。其缺点是当断路器跳闸电流改变时,必须更换相应电流规格的继电器,比较麻烦。

3. 2 继电器线圈与并联支路

为减少因断路器参数改变而引起更换跳跃闭锁继电器TBJ 参数的工作量,有关技术人员和制造单位一直在寻求一种适用于各种规格断路器的办法,其中,采用电压型继电器在继电器的电压线圈并联分流支路法正逐步被人们认识。其并联支路可分别由电阻、二极管或稳压管电路构成,下面分别介绍由电压型继电器与电阻、二极管、稳压管并联支路构成的跳跃闭锁继电器电流启动回路(如图2(a) (b) (c) 所示) 。

3. 2. 1 由继电器电压线圈与电阻并联支路构成

如图2 (a) ,继电器J / I 的电流启动值为0. 07～0. 12 A ,线圈电阻为10 Ω。并联电阻一般分为4 组,可用连接片接入一只或数只电阻,调整分流大小,以改变继电器动作值,实现与断路器跳闸电流的匹配。采用这种回路应注意防止电阻断线,宜选用功率为8～10 W的金属氧化膜电阻,这种电阻可靠性高。

3.2.2 由继电器电压线圈与二极管并联支路构成如图2 (b) ,继电器J / I 的电流启动值为0. 07～0. 12 A ,线圈电阻为10 Ω。并联的4 只二极管两两串联后再并联在继电器线圈两端,且将2 串的中点连接。这样接线可以保证当其中一只二极管开路时,回路正常工作,提高回路可靠性。同时2 个支路可分担较大的电流,防止因电流过大引起二极管损坏。

经测试,按此接线,在通过电流为0. 25～10 A时,两端的电压为1. 2～2. 3 V ,继电器启动线圈中电流为0. 12～0. 23 A ,既可满足电压降小于额定电压的5 %的要求,又能保证继电器的动作灵敏度要求。

3.2.3 由继电器电压线圈与稳压管并联支路构成

如图2 (c) ,继电器J/I 的电流启动值为0. 07～0. 12 A ,线圈电阻为10 Ω。稳压管VS1 ,VS2 额定稳压电压为1. 5 V ,额定电流为5 A。2 只稳压管并联可以提高回路的可靠性。测试表明该回路能够满足电压降小于额定电压的5 %的要求,又能保证继电器的动作灵敏度要求。

上述由继电器线圈与并联支路构成的跳跃闭锁继电器的电流启动回路的不足之处是由于在继电器线圈2 端增加了并联支路,无法对继电器的线圈进行监视,若继电器线圈断线将发生不正确动作。

4 结论

电气回路构成的断路器跳跃闭锁装置仍被普遍使用。改变继电器电流线圈参数的方式由于接线简单、易于监视,是目前应用的主要方式;而由继电器线圈与并联支路构成跳跃闭锁继电器电流启动回路的方式,因为其易更换参数,也较受制造和运行人员欢迎,但由于电路较为复杂,且无法实现对继电器线圈的监视,故仍需进一步积累经验,谨慎使用。

参考文献:

[1 ] DL/ T 478O2001. 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件[ S] .

DL/ T 478O2001. General specification for static protection ,security and automatic equipment.curity and automatic equipment