典型二次回路讲解

典型二次回路讲解

一、 电流回路

1、220kV 典型回路

220kV TA 一般有六个二次绕组，分别用于本线路保护（两组）、母差保护（两组）、测量、计量。以某一220kV 线路保护为例，如图1所示，交流电流回路的联结关系为TA 本体接线盒——TA 端子箱——CSC-122A 断路器保护——CSC-101A 线路保护——录波屏；交流电流回路的联结关系为TA 本体接线盒——TA 端子箱——PSL601G 线路保护。

CSC-101A 1x CSC-122A 3x

端子箱

A 屏

1n PSL601G

端子箱

B 屏

图1 典型电流回路

注意事项：

1）电流回路严禁开路。电流互感器的二次回路不允许开路，否则将产生危险的高电压，威胁人身和设备的安全。因为电流互感器二次回路在运行中开路时，其一次电流均成为励磁电流使铁芯中的磁通密度急剧上升，从而在二次绕组中感应高达数千伏的感应电势，严重威胁设备本身和人身的安全。

这就要求回路各个连接环节的螺丝必须紧固，连接二次线无断线或接触不良，同时回路的末端必须可靠短接好，如上图1中的录波屏处2C2、2C4、2C6、2C7端子和PSL601G 保护屏处1D17、1D18、1D19、1D20端子。

2）每组二次绕组的N 回路有且只能有一点接地，严禁多点接地。电流互感器的二次回路必须有一点直接接地，这是为了避免当一、二次绕组间绝缘击穿后，使二次绕组对地出现高电压而威胁人身和设备的安全。同时，二次回路中只允许有一点接地，不能有多点接地，否则会由于地中电流的存在而引起继电保护的误动。因为一个变电所的接地网并不是一个等

电位面，在不同点间会出现电位差。当大的接地电流注入接地网时，各点的电位差增大。如果一个电回路在不同的地点接地，地电位差将不可避免地进入这个电回路，造成测量的不准确，严重时，会导致保护误动。

由几组电流互感器二次组合的电流回路，如差动保护、各种双断路器主结线的保护电流回路，其接地点应选在控制室。

3）二次绕组的极性。电流互感器的二次引出端，如果接反，二次电流或电压的相位就会发生180度的变化，继电保护装置特性或测量仪表的显示将会随之改变。为了保证继电保护装置的性能和仪器仪表的准确，电流互感器和电压互感器必须标注明确的极性。通常采用减极性的标注原则：当从一次侧极性端流人电流时，二次侧感应的电流方向是从极性端流出。为了准确地判别电流互感器一次电流和二次电流间的相位关系，应确定其一、二次绕组间的极性关系，这对反应方向性一类的继电保护是十分重要的。如果电流互感器的极性接反，则将导致继电保护拒动或误动。应结合TA 一次安装情况对二次绕组极性仔细加以判别，务必确保接入线路保护和母差保护极性的正确性

4）二次绕组的准确级。TA 二次的各个绕组有不同的准确级别，分为保护级(P 级、TP 级)及其它。严禁将其他准确级（如计量、测量级）的二次绕组用于保护，特别注意用于母差保护的所有二次绕组准确级必须一致。

二、 电压回路

1、220kV 典型回路

电压互感器同样分不同的准确级，一般包括0.2，0.5，1，3，3B 和6B 等各级，保护用电压互感器可采用3级，而3B 和6B 级是继电保护专用的电压互感器。220KV 及以上的电压互感器或CVT 选用两组二次线圈和一个开口三角线圈，220KV TV 二次一般应有三个二次绕组，其中一组用于接成开口三角，反应零序电压，一组用于保护及测量、另一组用于计量。以某一220kV 线路保护为例，交流电压回路的连接关系为TV 接线盒——TV 端子箱——TV 测控柜——保护屏，中间经过了两次电压切换，一次是在TV 测控柜（或中央信号继电器屏），另一次由保护屏内的电压切换装置完成，为防止隔离开关辅助接点异常造成TV 二次失压，通常采用双位置接点切换。如图（三）所示，切换前电压回路编号分别为A 、B 、C630及A 、B 、C640，切换后则为A 、B 、C720，切换后电压经交流快分开关后提供给保护装置。

PSL601G

8E-131

8E-131

图2 典型电压回路图

注意事项：

1、电压互感器在运行中二次侧不能短路，因为这样不仅使二次电压降为零，而且要在一二次绕组中流过很大的短路电流，短路电流会烧毁电压互感器。

2、电压互感器的二次绕组有且只能有一点接地，以保证安全。其接地点的地方选取应遵守以下原则：

1）独立的、与其它互感器没有电的联系的电压互感器二次回路，可以在控制室内也可在开关场端子箱内实现一点接地。

2）经控制室零相小母线（N600）联通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室实现N600一点直接接地，其他地方不能再有第二点直接接地。

3、必须严防二次回路反充电。通过电压互感器二次侧向不带电的母线充电称为反充电。由于反充电电流较大(反充电电流主要决定于电缆电阻及两个电压互感器的漏抗)，将造成运行中电压互感器二次侧快分开关跳开或熔断器熔断，使运行中的保护装置失去电压，可能造成保护装置的误动或拒动。

电压互感器二次回路通电试验时,为防止二次侧向一次侧反充电,应将二次回路断开, 还应取下一次熔断器(保险)或断开隔离开关。在设计手动和自动电压切换回路时，都应有效地防止在切换过程中对一次侧停电的电压互感器进行反充电。

2、反充电原理

双母线接线方式时，可能会发生带电母线（Ⅱ母）经过运行电压互感器（TV2）、停用电压互感器（TV1）向停电母线（Ⅰ母）反充电的事故，此时的二次电压回路示意图如下：

图3 反充电时电压二次回路示意图

虽然停电的Ⅰ母无带电设备或负荷，但是由于母线、隔离开关、避雷器、电压互感器等一次设备对地存在电容，所以Ⅰ母的每一相对地均有一等值电容C存在。其数值一般在2000～15000pF之间。若取C=2000pF，则折算到停用电压互感器低压侧的容抗值为Xc’（设母线为220kV系统）。

考虑到停用电压互感器总的漏抗Xo，停用电压互感器从二次侧看进去的阻抗

故Z的数值非常小。

因此，当发生反充电时，相当于TV2通过自动开关1ZKK、2ZKK二次侧三相短路，不仅1ZKK、2ZKK均有跳闸可能，造成母线电压互感器二次失压，同时还会因为短路电流过大烧毁电压切换装置[1]。

2.3 故障回放

在进行此次故障回放前，首先介绍一下电压切换回路。该回路与外部其他回路联系较少，主要由直流控制回路和各接点回路组成。如图4所示：

Ⅰ

母

电

压

切

换

Ⅱ

母

电

压

切

换+KM-KM

图4 电压切换二次回路

220kV系统中Ⅰ母、Ⅱ母的母线电压经过电压切换回路的选择切换以后才能进入保护装置，切换接点为切换继电器的接点，切换继电器由线路间隔相应的母线隔离开关辅助接点控制。电压切换回路确保二次保护装置所采样的母线电压与一次系统保持一致[2]。在昆山变运行人员的操作过程中，当合上6122隔离开关，尚未拉开6121隔离开关时，隔离开关的辅助接点（2G1、2G2）动作，使得2YQJ1

、2YQJ2励磁，双母线二次电压并列运行。随后拉开6121隔离开关，由于种种原因，使得该隔离开关的辅助接点（1G1、1G2）没有正确动作，导致1YQJ1未能复归。造成一次设备挂Ⅱ母运行，而二次电压仍然并列运行。当运行人员倒闸结束，拉开母联断路器时，Ⅰ母线停电退出运行，而二次电压回路仍然连通，致使Ⅱ母通过电压回路对Ⅰ母反充电，由于电压互感器的二次侧阻抗非常小，充电电流过大，从而烧毁了电压切换回路。图5为电压互感器A相反充电的二次回路图。

Ⅰ母

TV1

Ⅱ母

TV2

图5 电压互感器A相反充电二次回路图

3、电压切换故障的防范

针对此类电压互感器的反充电现象。结合现场工作实际，特提出以下几点防范措施。

1、一次隔离开关选择转换可靠的辅助机构。预试小修时注重其辅助接点的分合情况；

2、选择适当的交流自动开关（ZKK）。故障发生时，电压互感器的二次交流自动开关

并未跳开，现场条件限制未对自动开关进行分断电流试验，因此不清楚其长期允许

通过的电流为多大。而印制板设计的铜条一般应能耐受7～8安培的电流。因此，

合理地选择母线电压互感器以及线路电压互感器的二次自动开关也是至关重要

3、改造电压切换回路中“切换继电器同时动作”的发信接点。目前，变电站绝大多数

的电压切换继电器都是双位置继电器，既有动作线圈也有复归线圈，但厂家提供的

用于“切继电器同时动作”信号的接点取自是单位置继电器（不带复归）线圈继电

器（1YQJ2、2YQJ2 见图4），诸如TCX-12HP(南自)、ZYQ-812(许继)、CZX-12R2(南

瑞)等等。这就造成了当变电站运行人员倒闸操作完成后，若1YQJ1或2YQJ1接点

不返回，而发信用的接点1YQJ2、2YQJ2却已返回，不能正确反映二次电压切换的

真实情况，此时电压切换箱判别母线PT并列，但却不能发出“切换继电器同时动

作”这一信号。运行人员根据常规信号指示，认为倒闸操作已经完成。如果此时拉

开母联断路器，带电母线通过电压二次回路向不带电母线进行二次反充电，从而烧

坏电压切换插件。因此，建议在设计施工过程中，“切换继电器同时动作”的信号

接点取自带保持的1YQJ1、2YQJ1切换继电器。从而保证在出现上述问题时，装置

能够发出警示信号，避免出现电压二次反充电的故障。

三、失灵保护

1 失灵保护的基本原理

失灵保护由电压闭锁元件、保护动作与电流判别构成的启动回路、时间元件及跳闸出口回路组成。启动回路是保证整套保护正确工作的关键之一，必须安全可靠，应实现双重判别，防止单一条件判断断路器失灵，以及因保护接点卡涩不返回或误碰、误通电等造成的误启动。启动回路包括启动元件和判别元件，两个元件构成“与”逻辑。

解除闭锁

图6 断路器失灵保护原理框图

启动元件通常利用断路器自动跳闸出口回路本身，可直接用瞬时返回的出口跳闸继电器接点，也可与出口跳闸继电器并联的、瞬时返回的辅助中间继电器接点，接点动作不复归表示断路器失灵。判别元件以不同的方式鉴别故障确未消除。现有运行设备采用相电流（线路）、零序电流（变压器）的“有流”判别方式。保护动作后，回路中仍有电流，说明故障确未消除。断路器失灵保护装置是以接入电流大小为判据的，因此将TA的二次电流接入断路器失灵保护装置时，应尽量选择靠近断路器处的TA，而且和母线保护用TA进行有效的“交叉”，彻底避免失灵保护死区的存在。

时间元件是断路器失灵保护的中间环节，对于双母线接线的变电站可以每个断路器设一

个，也可以几个断路器共设一个。一般每条母线设一个两段延时的时间元件，以较短延时跳母线联络断路器，以较长时间跳其他有关断路器。为了防止单一时间元件故障造成失灵保护误动，对时间元件应与启动回路构成“与”逻辑后，再启动出口继电器。

电压闭锁的引入可以防止因误碰或保护中单一元件异常而造成的失灵保护误动，因此电压闭锁元件提高了防止失灵保护误动的能力。通常取母线TV上的电压构成复合电压作为闭锁条件，即由“电压突变”、“低电压”、“负序电压”、“零序电压”组成。

2 500kV断路器失灵保护

一个半断路器主接线方式必须装设断路器失灵保护，以保证断路器失灵时缩小停电范围，且系统中线路的第Ⅱ段必须与对侧一个半断路器主接线的失灵保护配合。

500kV断路器失灵保护一般按相启动，相电流元件按相判别，这样既起到了拒动相选择作用，也起到了保护动作接点未能返回时防止失灵保护误动的作用。下面以南瑞继保公司的RCS-921A型断路器失灵保护装置为例，介绍其基本原理和实现方法。

500k断路器有单相跳闸启动失灵保护和三相跳闸启动失灵保护，失灵回路如图2所示。失灵启动回路公共端01取自断路器保护保护屏，串联保护动作接点（TJA、TJB、TJC、TJQ、TJR）后接至断路器保护装置的开入量端子，从而形成一个完成的回路。图中，单相跳闸接点（TJA、TJB、TJC）取自线路保护，三相跳闸接点（TJQ、TJR）取自操作箱中的出口继电器。

图7 500kV断路器失灵启动回路

500kV电压等级的断路器都配置了独立的断路器保护屏，失灵启动的电流判据和保护出口跳闸均在断路器保护装置中实现。这也是500kV断路器失灵保护与220kV断路器失灵保护实现方法上一个显著的不同之处：前者是“分散式失灵”，而后者则是“集中式失灵”。

当中间断路器失灵时，由于线路对侧保护的跳闸元件难于保证相邻故障元件（特别对主变中性点附件的故障）末端故障灵敏度，故中间断路器的失灵保护需装设远方跳闸装置。因此，失灵保护动作除跳开相邻的两母线断路器外，还要通过远方直跳，跳开对侧断路器；母线断路器拒动时，失灵保护动作，除跳开与之相邻的中间断路器外，还要通过远方直跳，跳开对侧断路器，并启动该母线的母差出口跳连接该母线上的所有断路器。

2.1 失灵保护实现逻辑

RCS-921A型断路器失灵保护装置的失灵启动逻辑主要分为以下几种：

2.1.1 故障相失灵

相对应的线路保护跳闸接点和失灵过流高定值都动作后，先经“失灵跳本断路器时间t1“延时发三相跳闸命令跳本断路器，如不能跳开再经“失灵跳相邻断路器时间t2”延时跳开相邻断路器。湖南电网断路器失灵跳本断路器时间t1整定为0.13S，失灵跳相邻断路器时间t2整定为0.25S

2.1.2 非故障相失灵

三相跳闸输入接点和失灵过流高定值都动作，并且失灵过流低定值元件持续动作时，先经“失灵跳本断路器时间t1”延时发三相跳闸命令跳本断路器，如不能跳开，则再经“失灵跳相邻断路器时间t2”延时跳开相邻断路器。

2.1.3 变压器三跳起动失灵

变压器三跳起动的失灵保护可分别经低功率因素、负序过流和零序过流3个辅助判据开放，这3个判据均可由整定控制字投退。输出的动作逻辑先经“失灵跳本断路器时间t1”延时发三相跳闸命令跳本断路器，如不能跳开再经“失灵跳相邻断路器时间t2”延时跳开相邻断路器。

2.2 存在的问题及改进措施

通过上述的几种逻辑方式，不难发现，若被保护的电力线路未发生故障、而本断路器已经失灵的情况下（如此时SF6压力低禁止操作），此时再发生故障，则本断路器不能快速跳闸切除故障，断路器失灵保护仍要经过“失灵跳相邻开关时间t2（0.25S）”延时跳开相邻断路器，才能切除故障，这对于要求快速切除故障的500kV系统的运行稳定性时不利的。因此，针对此类情况，建议在断路器失灵保护装置中增加“断路器操作闭锁”的开入，专门用于断路器本体已经失灵的情况，此时若发生故障，内部逻辑应整定为“失灵不经延时跳开相邻断路器”。

3 220kV线路断路器失灵保护

220kV线路断路器失灵启动回路如图8所示，正电源01取自220kV失灵保护屏，串接电流启动接点（SLA-2、SLB-2、SLC-2、SL-2）和保护动作接点（TJA、TJB、TJC、TJQ、TJR），再通过024、025回到失灵保护屏，构成一个完整的回路。其中电流启动接点取自线路保护屏中的断路器保护装置，单相跳闸接点取自线路保护装置，三相跳闸接点TJQ、TJR 取自操作箱。反措要求相电流判别元件的动作时间和返回时间要快，均不能大于20ms；对于双母线断路器失灵保护，复合电压闭锁元件应设置两套。当一条母线上的TV检修时，两套复合电压闭锁元件应由同一个TV供电。为了确保失灵保护能够可靠切除故障，复合电压闭锁元件应该有1s左右的延时返回时间。

图8 220kV线路断路器失灵启动

220kV 系统多采用双母线接线方式，对带有母联断路器或分段断路器的母线，要求断路器失灵保护应首先动作于断开母联断路器或分段断路器，然后动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有电源支路断路器，同时还应考虑运行方式来选定跳闸方式。因此，当失灵启动开入后，220kV 失灵保护屏由母线侧隔离开关辅助接点（1YQJ 、2YQJ ）判别所接母线，经母线复合电压闭锁，第一时限跳开母联、分段，第二时限切除该线路所在母线的所有断路器，并启动远跳或其它保护停信直跳线路对侧断路器

4 主变断路器失灵保护

4.1 失灵启动回路

目前，微机变压器保护一般采用“相电流”或“零序、负序电流”动作，配合“断路器合闸位置”、“保护动作”三个条件组成的“与”逻辑启动断路器失灵保护。如图9所示。

A 屏保护动作

B

屏保护动作

+24 V

启动失灵开入

解除复压闭锁

解除I 母复压闭锁解除II 母复压闭锁

01

A 屏保护动作

024025

图9 茶园主变220kV 断路器失灵启动回路

024/1B-S131

图10 叶子冲#1主变220kV 断路器失灵及解除复合电压闭锁

图9中，K1、K3分别为失灵装置中的电流判别开出接点。在实际应用中，变压器启动失灵逻辑一般不使用反映“断路器位置”的“合闸位置”或“跳闸位置”接点。因为在断路器本体机械出现问题时，“断路器位置”接点的使用会造成失灵保护的拒动。实际运行中多次出现过因断路器连杆脱落造成断路器失灵（如LW6-220型高压断路器），在这种情况下，断路器主触头没有分开，但其辅助接点已经分开，相应的“断路器位置”无法反映断路器主触头的位置。因此，在主变启动失灵回路中取消了断路器的位置接点，并在控制字中将“断路器合闸位置”置“1”。这样，断路器的位置接点不会闭锁整个失灵回路，即使发生连杆脱落的情况，失灵保护也能正确动作[4]。

另外，220kV 以上的联络变压器，主变高、中压侧断路器失灵时，还应联跳主变三侧。设计思路是：“母差保护动作接点”与“主变保护动作接点”构成“或”逻辑来启动主变非电量保护中中间继电器，通过其出口接点实现跳开主变各侧的功能。 4.2 失灵电流的设置

在主变旁路代路运行时，变压器的开关TA 退出运行，但是套管TA 是继续运行的。在以前的设计中，判断失灵的电流取自主变套管电流互感器，是考虑在失灵保护启动回路用套管TA 的相电流元件在旁路代变时可免去切换的麻烦，但是这种做法是不可取的。因为，若故障点发生在开关TA 与套管TA 之间引线上，则即使断路器正确断开，套管TA 中还是有电流通过，保护动作接点未返回，这将导致失灵启动回路误以为断路器未跳开，而导致失灵保护误动作，造成严重的后果，因此，应该将断路器启动失灵保护的电流取自主变开关TA ，可避免上述情况的发生。220kV 茶园变主变保护中失灵装置电流回路如图5所示：

高

压

侧

开

关

TA

高

压

侧

套

管

TA

图11 220kV茶园变主变失灵启动电流回路

从图11可以看到，虽然在主变运行时失灵电流取自开关TA，但是在旁路代主变运行时，失灵电流取自套管TA，从保证电网稳定运行的角度来看，不宜采用这种旁路代主变的运行方式。

4.3 失灵解除复压闭锁

复合电压闭锁明显提高了失灵保护的安全性，但也为变压器高压侧断路器失灵保护带来麻烦，当变压器中、低压侧故障时，变压器高压侧母线电压下降较小，复合电压闭锁的灵敏度可能不够，由此可能造成失灵保护误闭锁。因此“二十五项重点要求”中明确指出：变压器保护启动失灵的同时要延时解除失灵保护的复合电压闭锁。

解除的方式有两种，一种是利用故障电流及保护动作解除，其定值与失灵启动的有流判别定值一致，灵敏度也能满足要求，因为只要保护动作并且失灵启动，复压闭锁就能解除；第二种方式是利用变压器三侧的复合电压或门解除失灵闭锁。即变压器任意一侧电压降低，就可启动，克服了电压降低较小的一侧灵敏度不够的问题，但是却增加了其误动的可能性。对于第二种方式，湖南电网在2009年3月份“继电保护简报”中明确提出：解除失灵复合电压闭锁回路，采用变压器保护“动作接点”解除失灵保护的电压闭锁，不能采用变压器保护“各侧复合电压动作”接点解除失灵保护电压闭锁。

00.020.040.060.080.10.120.140.16

图12 220kV变压器低压侧故障时高压侧电压波形

Time

图13 220kV变压器低压侧故障时中压侧电压波形

00.020.040.060.080.10.120.140.16

00.020.040.060.080.10.120.140.16

00.020.040.060.080.10.120.140.16

Time

图14 220kV变压器低压侧故障时低压侧电压波形

四、断路器机构回路

1、压力闭锁回路

断路器液压操动机构以高压油推动活塞实现合闸与分闸，其压力闭锁由高到低一般设有

“重合闸闭锁”、“合闸闭锁”、“分闸闭锁”等三级。当操作机构压力下降到不能保证断路器正

确操作时，根据压力降低的情况，分别闭锁重合闸、闭锁合闸、闭锁跳闸。其典型接线图如

图15所示。在液压机构中，装设三个油压微动开关，见图15中虚线框标示，微动开关随着

油压变化、活塞连杆移动而开闭，将其接入断路器二次回路中，控制跳合闸回路的通断。由

于过去的液压机构仅能提供一对压力闭锁接点，故其闭锁回路均利用操作箱中1YJJ、2YJJ、

3YJJ压力继电器重动后实现。

如图15中所示，SF6低禁止操作继电器4YJJ有一个常开接点并接在闭锁跳闸继电器

1YJJ两端，对于南瑞保护公司CZX系列操作箱而言，由于1YJJ串接在合闸回路、跳闸回

路首端，当禁止操作继电器4YJJ动作时，既可以实现闭锁合闸，又可实现闭锁跳闸。对于

国电南自的FCX系列操作箱、许继ZFZ系列操作箱来说，由于1YJJ串接在跳闸回路末端，

需要将断路器操作机构合闸回路的负端与跳闸回路的负端并在一起引至保护屏接1YJJ闭锁

接点，经1YJJ接点到负电源。这样，当禁止操作继电器4YJJ动作时，才能实现闭锁合闸和

闭锁跳闸。

为了防止拒动，可靠地切除故障，220kV 及以上电压断路器都配置了双跳闸操作机构,双跳闸回路操作箱，双操作电源。但操作机构压力闭锁接点只有一套，只能控制一组压力闭锁继电器。过去的设计理念中，为了在任何一组直流电源消失时压力闭锁继电器都不失电，“四统一”设计采用了电源切换回路，即正常时压力闭锁继电器使用第一组直流电源，当第一组直流电源消失时，自动切换到第二组直流电源，以保证有一路跳闸可以执行。但是，自动切换方式有一个致命的弱点，那就是当压力闭锁回路短路时，会造成第一组直流电源消失，自动切换后，又会造成第二组直流电源消失，导致该断路器失去全部操作直流电源。因此，相关反措规定不允许采用直流电源切换方式。

实际工作中，压力闭锁回路一般固定使用第一组直流电源或第二组直流电源，但是。无论压力闭锁在保护屏操作箱执行或在断路器操作机构内部执行，只要该组直流电源消失，闭锁跳闸继电器1YJJ 失磁，分别串在两路跳闸回路中的1YJJ 接点都随之断开，使得两路跳闸回路都不能执行跳闸任务。

因此，要求厂家在制造新型的断路器操作机构时至少提供两对同样的压力闭锁接点，分别控制两组压力闭锁继电器，即直流电源、跳闸回路、压力闭锁接点、压力闭锁继电器都是双重化的，并且要求压力闭锁回路直接在断路器机构箱中实现。

比例

审 批校 核

计 核制图图 号

压力低闭锁重合闸

压力低禁止跳闸

图15 压力闭锁回路

在设备检修过程中，技术人员应特别注意三个油压微动开关的压力值整定，若调整不正确，极易在线路故障时，断路器不能重合或不能跳闸，从而扩大事故范围，造成不可预期的

损失。过去就发生过此类事故。

某条220kV线路C相瞬时故障，保护出口跳C相断路器，故障切除后本应重合，但由于维护人员疏忽，将重合闸闭锁压力值与合闸闭锁压力值调反，导致C相断路器分闸后，发“合闸闭锁“信号，切断了合闸回路，线路重合不成功。因此，在断路器传动试验时，要求检修人员将压力值泄压至略高于电机启泵位置，进行分合闸试验，以保证压力闭锁回路的正确性。

2、弹簧储能回路

对于弹簧储能式操作机构，断路器操作机构预先通过小型电动机和一整套齿轮机构，将弹簧拉伸或压缩至预定位置，使弹簧储存足够的能量，在合闸或跳闸过程中，由合闸或跳闸线圈将机构起动，储存在容器中的能量突然释放，将断路器合上或分断。弹簧操动机构只有“弹簧未储能”一级闭锁。

目前，西安西电高压开关有限责任公司出产的LW25-252型弹簧机构断路器在湖南省内220kV变电站广泛使用，其弹簧储能回路如图16。SP为限位开关，88M控制电机直流接触器，49M为控制电机热继电器，49MX为辅助继电器，48T为电机时间，SPX为弹簧未储能信号辅助继电器。

8D3

4BN8D311BK

图16 弹簧储能回路（A相）原理图

由图可知，当电机运转过程中出现过流、过热或超时，电机热耦继电器49M或电机延时继电器48T就会动作，当上述现象消失后，由于继电器49MX带自保持，从而使电机保护回路一直带电，49MX处于励磁状态，不能复归。对上述情况，通常的处理办法是拉合一下电机保护的直流电源8D3，强制使49MX继电器失磁。

某条220kV线路故障后，运行人员进行复电操作，该站断路器为LW25-252型弹簧机构断路器。当合上断路器后，控制室发“电机过热”、及“弹簧未储能”信号，并一直未消失。后检查发现，B相断路器交流电源因保险松脱，导致B相断路器控制电机失压。

现将整个事件过程分析如下：因B相断路器控制电机失压，导致B相断路器合闸过程中，电机未能对弹簧进行打压储能，故限位开关SP一直闭合，SPX一直励磁，发“弹簧未储能”信号，同时SPX常开接点自保持，使得88M励磁，由于弹簧未能储能到位，故到固

定延时T后，48T延时继电器动作，48T延时接点闭合，49MX励磁，并通过常开接点49MX 保持，常闭接点49MX断开，88M失磁。故此时，及时将B相断路器交流电源恢复，电机仍不能工作，必须将电机保护开关8D3拉合，才能将常闭接点49MX复归。

针对该断路器的此类特性，应与运行人员交代清楚其工作原理及注意事项，重点对电机交流电源加强巡视，避免因未投或误拉电机电源再次发生上述情况

3、防跳回路

断路器防跳回路是断路器控制回路的主要组成部分，该回路主要用于防止断路器在正常合闸状态，断路器顺利通过电流，回路电阻很小，断路器内部消耗的功率很小。在分断电流的过程中，主触头逐渐分开，施加在主触头两端的电压不断增加，电流不断减小，电流和电压共同作用将产生巨大的能量，在很短的时间（一般为100ms以内）内产生大量的热量，尤其是在系统故障状态下，电流要达到正常电流的几倍甚至几十倍。若在短时间内多次反复操作将会给断路器产生致命的损坏，严重时可导致断路器爆炸。断路器防跳回路对防止断路器非正常多次合跳（跳跃）起着至关重要的作用。

目前实现防止断路器跳跃的方法有多种，主要有断路器机构防跳、组合继电器防跳和延时继电器防跳等。通过延时继电器防跳在进口断路器低电压等级断路器中应用较多；断路器机构防跳是通过一种机械机构来实现防跳，其中通过组合继电器防跳最为流行。

组合继电器防跳（操作箱防跳）功能，当断路器手合或自动重合到故障上而且合闸信号又较长时，为防止断路器跳开后又多次合跳，设置了防跳回路。当断路器跳闸时，跳闸回路经防跳继电器TBJ的电流启动线圈（TBJI）启动防跳继电器，一方面对跳闸回路自保持(TBJ1闭合)，另一方面其串接在合闸回路的常闭接点断开（TBJ2、TBJ3），合闸接点与TBJ常开接点（TBJ4）接通防跳继电器TBJ的电压保持线圈（TBJU），使得TBJ保持直至合闸令撤销、并且跳闸令也撤销，从而在跳、合令同时存在时将合闸回路断开，断路器稳定在跳闸位置。

图17 防跳原理图

4、自保持回路

断路器操作箱普遍采用电流启动的跳合闸保持回路，其主要工作原理是：

1 断路器分闸时，启动防跳继电器，通过其常开接点将分闸回路保持通畅，直至断

路器跳开，同时利用断路器机构断弧能力较强的常开辅助接点DL断开分闸回路，避免了断弧能力较差的分闸出口接点提前返回而拉弧烧毁。

2、断路器合闸过程中，启动合闸保持继电器，再通过合闸保持继电器的常开接点将合闸回路导通，直至断路器合上，断路器机构断弧较强的常闭辅助接点DL在断路器合闸完成后，断开合闸回路。避免了断弧能力较差的分闸出口接点提前返回而拉弧烧毁。

但在实际运行或校验过程中，时常遇到由于断路器机构内辅助接点不能及时断开，使得跳合闸回路长时间保持导通的情况，以致烧毁断路器的跳合闸线圈及其它元件。

某次220kV线路保护校验，在进行保护Ⅰ屏相间保护跳断路器第Ⅰ组线圈试验时，出现了以下现象：A相断路器在合位，B、C相断路器在分位。操作箱面板上“A相跳闸Ⅰ”、“B 相跳闸Ⅰ”、“C相跳闸Ⅰ”、“A相跳闸Ⅱ”信号灯亮。保护装置报文显示“三跳、永跳出口”。不久，场地人员告知A相断路器开始冒烟，随即控制室报“控制回路断线”信号，后检查发现A相断路器跳闸线圈烧坏。

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图18 跳闸保持原理图

通过分析可知，这是一次典型的由于断路器辅助接点未能及时断开而造成的分闸线圈烧毁的事故，其操作箱回路如图4所示。通过对故障现象的分析，结合二次回路图，可以将事故经过还原如下：

当保护Ⅰ屏三跳、永跳出口跳闸时，启动1TBJa电流线圈，1TBJa常开接点自保持，但是断路器辅助接点未及时断开，使得A相跳闸回路一直导通，同时由于该操作回路中，当1TJR1励磁时，还会启动STJ手跳继电器，虽然STJ接点不经信号继电器TXJ，但是由于A 相断路器辅助接点一直闭合，使得第二组A相跳闸回路中TBJa接点闭合，从而2TXJa励磁，出现“A相跳闸Ⅱ”信号。

因此，检修过程中，对断路器辅助接点的检查是很有必要的。为了避免此类故障发生，还可以考虑在保持回路设计中串接延时继电器，经过一固定延时T后，不论断路器是否分断或合上，都将切断其控制回路，达到保护线圈及元件的作用。

5、断路器双跳圈的极性问题

220kV电压等级以上的高压断路器大多采用双跳圈配置，某些气动操作机构的断路器中

两个跳闸线圈同时套在一个铁心上，如果其线圈极性接反，当两个跳闸线圈同时带电时，磁通为零从而会使断路器拒动。

继电保护调试人员在进行整组试验时，通常强调双套配置的保护装置分别出口跳闸，即保护Ⅰ屏跳Ⅰ线圈，保护Ⅱ屏跳Ⅱ线圈。通过上述分析，可以知道，如此并不一定能够试验到断路器拒动的情况，而当出现线路故障，两套保护将同时命令断路器出口跳闸，此时该断路器双跳圈却应极性接反，变成了“零”跳圈，断路器拒动，从而会造成失灵保护动作乃至全站失压的恶果。

因此，继电保护技术人员应该要了解一次设备，尤其是断路器的内部结构及原理。在断路器新安装或者跳闸线圈更换后，应该对其跳闸线圈的极性进行效验。不仅要进行分屏独立跳闸试验，而且要模拟实际故障，做双套保护同时跳闸试验。

6、跳合闸电流的整定

在断路器的二次回路设计过程中，断路器的合闸和跳闸电流是必须知道的参数，因为对于电流启动电压保持的断路器防跳回路中，为了保证防跳电流继电器可靠启动，必须选择该继电器的启动电流为断路器跳闸电流的一半，同时各种继电器触点的容量是非常有限的，为了保证保护跳闸出口触点和合闸继电器的接点不被跳闸和合闸电流烧毁，必须保证该断路器的合闸电流和分闸电流由断路器的辅助接点来分析，而不能由继电器的接点来分析，所以在该类接点回路中都串有电流保持线圈，保证在电流存在的情况下出口触点不断开。又由于跳合闸回路为感性回路，回路电流在接通以后都要经过逐渐上升的过程，为了保证电流继电器可靠启动，其电流线圈的启动电流为跳合闸回路额定电流的一半。在继电保护厂家中，许继出产的操作箱大多具有跳合闸电流自适应的功能，但是南瑞CZX系列操作箱及国电南自FCX-12HP型操作箱都要根据跳合闸回路电阻值整定合适的电流数值。