关于断路器防跳回路的分析与探讨

1、前言

在变电站的运行中，往往会存在断路器的多次“跳跃”现象，即在断路器手动或自动重合闸是控制开关触点或自动装置触点粘连或卡住，此时如果巧遇继电保护装置动作使断路器跳闸，跳闸后由于上述原因再次合闸，而故障又是永久性的，断路器会再次跳闸，然后再次合闸再次跳闸，反复出现的这种“跳-合”现象称为“跳跃”。当断路器发生“跳跃”现象时，电力系统将会受到短路电流的多次冲击，很可能引起电力系统的震荡，断路器在短时间内要经受多次连续断开短路电流的考验，其工作条件非常恶劣，对其损坏很大。为防止发生这种情况，一般在微机保护装置的操作回路和多数断路器机构中均设计有防跳回路的方法来避免。虽然二者都具备防跳功能，但其实现原理及方式有较大差别，在实际使用时应慎重选择。

2、微机保护装置的防跳回路

采用操作箱的防跳回路，如图1（以RCS-943AM）线路保护操作回路部分原理图。

                    图1 保护装置控制回路的防跳原理

其防跳功能通过跳闸保持继电器TBJ和防跳继电器TBJV共同实现。其工作原理为：保护装置或手动跳闸时，TBJ动作，在起动跳闸保持回路的同时，接与TBJV回路的常开接点TBJ闭合。如果此时合闸回路的触点（包括手合、遥合或自动重合闸）是粘连或不返回，则将使TBJV带电，断开使其在线圈回路的TBJV常开接点闭合，构成自保持回路；同时接与合闸线圈回路的常闭接点TBJV打开，断开合闸回路，直至合闸触点断开，TBJV才会失电返回。这样就有效地防止了“跳跃”现象的发生。这种防跳回路设计的很实用，但存在一些不可避免的缺点。

1、如果从操作箱出来到断路器机构箱的二次合闸回路出现正电源接地故障，防跳继电器的线圈不被起动，不能反应这种故障，就起不到防跳的作用。因此，存在很大范围的死区。

2、当断路器就地跳闸（如：非全相保护动作），断路器机构的防跳就不能够有效起到防跳的作用。

3、该防跳继电器是电流起动、电压自保持的中间继电器，需要考虑电流线圈的工作电流，即防跳继电器的参数需要与跳合闸回路配合。要求在分闸时防跳继电器的电流线圈造成的压降要小，规程规定不能大于控制电源额定电压的5%，其动作电流不能大于分闸电流的50%。

4、电流线圈和电压线圈长时间带电经常会造成线圈之间的绝缘降低甚至击穿，造成设备运行故障。

3、断路器机构中的防跳回路

断路器机构箱的防跳回路，如图2（以泰开110kV的断路器为例，其他厂家类似）。

图2断路器控制本身的防跳原理图

这种接线方式的动作过程是：断路器合闸后，断路器的辅助开关DL接点闭合，如果合闸回路正常即没有合闸命令，则防跳继电器CJX所在的回路不通，也就是CJX没有带电；此时，防跳不起作用。倘若合闸命令不断则CJX线圈所在的回路通过合闸回路和断路器辅助开关DL常开接点接通，使CJX得电，线圈励磁。使CJX联动常开接点CJX闭合实现自保持，联动常闭接点CJX断开，由此就断开了断路器合闸回路，防止断路器再次合闸，有效地防止了断路器“跳跃”现象的发生。如果合闸命令消失或者回路故障被消除，则CJX失电，其断开的常闭接点返回，合闸回路又恢复正常。其优点是：

实现就地化保护，整个合闸回路的故障都可以防跳作用，有效地消除了死区。

当断路器就地跳闸（如：断路器机构非全相动作），断路器机构的防跳就能够有效地防止了断路器“跳跃”现象的发生。

接线简单，由于只有一只继电器CJX，避免了电流线圈和电压线圈长时间带电经常会造成线圈之间的绝缘降低甚至击穿，造成设备运行故障问题。

4、现场防跳回路的运用

微机保护与断路器机构防跳回路不能简单地同时使用，按照“反措”的规定：每台断路器应且只应使用一套防跳回路及Q/GDW161-2007《线路保护及辅助装置标准化设计规范》中8.1条对断路器的要求，断路器防跳功能应由断路器本体机构实现，XX电力公司对110千伏及以上的断路器的防跳进行就地化改造。首先根据保护厂家装置操作回路原理图取消微机保护防跳功能，即短接防跳继电器常闭接点TBJV，相关的电气回路也应进行适当的技术处理。（对于不同的保护还要考虑其参数配合的问题）就地防跳回路简图如下：

手合或重合断路器，断路器合上后辅助接点DL闭合，启动防跳继电器FTJ，并通过FTJ常开接点自保持，FTJ常闭接点断开合闸回路。改后发现断路器在合闸状态时，TWJ通过断路器常开辅助接点DL、防跳继电器FTJ仍能动作，红、绿信号灯全亮，导致位置监视回路不正确，分闸后，断路器无法合闸。经过仔细检查发现主要是操作箱的跳位监视回路跟断路器机构的防跳回路形成了寄生回路。断路器内的防跳继电器通过跳位监视回路动作并保持，所以跳位继电器及防跳继电器一直动作，致使不能合闸。因此，对监视回路又进行了如下改进：

在TWJ回路串接入断路器位置常闭辅助接点，保证断路器合闸位置时断开跳闸位置监视回路，消除寄生回路。但在实际断路器合、分闸的过程中仍发现FTJ启动断开合闸回路，仍然存在断路器合闸不成功的现象。分析原因可能是防跳继电器的参数与跳合闸回路配合存在问题，对操作箱回路参数进行分析如下：

TWJ：回路电阻18700欧姆，动作电压为额定电压的50%，约为110V；

HBJ：厂家出厂一般按断路器合闸电流0.5A设置，HBJ的动作电流为500×50%×80%＝200mA（按技术规程要求，HBJ动作电流为合闸回路电流的50%，再按80%可靠动作考虑），返回电流为动作电流的15%，HBJ返回电流为200×15%＝30mA（厂家提供计算方法）；

FTJ：线圈电阻为8400欧姆（实测值），动作电压114V，返回电压34V（实测值）；

HQ：线圈电阻为B相118欧姆， HBJ线圈阻值，CZX-12R2型操作箱为4.8欧姆（厂家提供值）。

1）计算合闸回路电流：220/118＝1.86A

2）计算断路器合位时FTJ回跳电流：220/8400＝0.026A＝26mA

与HBJ返回值接近，可能造成合闸后HBJ经FTJ构成回路，FTJ不返回。

建议按断路器合闸回路电流将操作箱改为1A制，提高HBJ动作电流，相应返回电流提高一倍。

3）计算07回路经TWJ压降

220/（18700+8400）＝0.008A

07回路电压0.008×18700＝149.6V，经TWJ加在FTJ上的电压约为70V， TWJ回路断路器辅助闭接点在FTJ自保持回路未断开之前闭合，造成防跳继电器不返回。

若在TWJ监视回路再串接入防跳继电器FTJ常闭接点，在防跳继电器动作后断开TWJ监视回路，避免因防跳继电器动作未返回造成断路器合闸不成功现象的发生，同时保证在这种情况下控制回路断线信号可靠发出。于是，对监视回路又进行了如下改进：

通过对防跳回路的改造，并用手合方式合上断路器，并在整个传动试验过程中使断路器的控制把手保持在“合闸”位置；用短接线短接跳闸回路的方法跳开断路器，如防跳回路完好，则断路器应只跳开一次且不再合闸，否则需对防跳回路进行进一步检查，我们进行多次防跳的传动试验，该种防跳回路的作用良好，设计合理。因此，在我公司维护的变电站进行推广。

5、结束语

总之，防跳回路至关重要，很多变电站面临着更改大量防跳回路的问题。目前，根据规程选用断路器机构的防跳，以便直观地监视到防跳继电器的动作情况。在以后的改造中，使用断路器机构防跳回路的方案，使防跳回路更趋合理与完善，防止断路器跳跃对保障电力系统的安全生产有着重要的意义。