[摘要] 高压断路器控制回路断线监视回路既要保证断路器控制回路断线时能可靠报警，也要保证在断路器正常操作时不误报警，还要保证尽可能大的监视范围。根据不同监视方案的局限性，结合实际工程，提出改进建议，优化高压断路器控制回路断线监视功能。 关键词 断路器控制回路断线监视 操作箱 线圈监视继电器 在电力系统中，断路器是保证正常供电、切除短路故障的重要元件[1]。在高电压等级系统中，为保证断路器可靠动作，通常会设置断路器控制回路断线监视回路，用于监视断路器跳、合闸线圈及断路器控制回路的完好性，并在断路器控制回路断线时报警。断线监视回路主要依据用户要求和工程特点，并遵循回路简洁和功能完整原则进行设计[2]。目前，断路器控制回路断线监视方式主要有三种：一是操作箱；二是独立的监视继电器；三是保护装置内部逻辑判别[3]。三门核电一期工程220kV及500kVGIS断路器跳合闸回路监视方式采用前两种。本文将结合实际工程的配置情况，分析比较这两种方式，并针对接线设计、运行过程中误发断线报警等问题提出改进建议。本研究还为不同配置下断路器跳合闸回路监视方案的设计及选择提供参考。 三门核电一期工程220kV升压站采用双母线接线方式，本期规模为2回辅助变进线，1回220kV线路，1个母联间隔，共4台断路器。500kV升压站采用3/2接线方式，本期建设2个完整串，共6台断路器。220kV断路器和500kV断路器均为分相SF6气体绝缘金属封闭开关。仅220kV线路断路器和母联断路器配置保护操作箱，断路器的操作通过操作箱实现；其余断路器的操作均通过就地控制柜实现。断路器控制回路断线监视采用两种方式：第一种为通过操作箱中的HWJ（合闸位置继电器）和TWJ（跳闸位置继电器）常闭触点串联构成的控制回路断线总报警回路实现；第二种为通过DJS-1型跳合闸线圈监视继电器实现。 断路器跳合闸回路主要由就地/远方转换开关、防跳接点（合闸回路中有）、断路器辅助触点、跳/合闸线圈、联锁接点、电缆芯线等组成。根据跳合闸回路监视实现方式的不同，其监视的范围亦有所不同。 在操作箱方式下，控制回路断线监视是利用回路断线导致继电器失电的原理，通过其接点或接点组合发出报警的方式实现的。保护操作箱中的TWJ和HWJ继电器直接与断路器本体控制回路串联，回路断开时，相应的继电器会失电，因此可利用TWJ和HWJ继电器的常闭触点串联构成断路器控制回路断线监视回路[4]。操作箱控制回路断线监视原理如图1所示。
TWJ—跳闸位置继电器；HWJ—合闸位置继电器；43LR—就地/远方切换开关；52YA—防跳继电器常闭触点；52a—断路器常闭辅助触点；52b—断路器常开辅助触点；R1—电阻；63HL—SF6气体压力接点（压力正常时闭合） 图1 操作箱控制回路断线监视原理图
当断路器处于分位时，TWJ动作，HWJ不动作，若合闸回路发生断线，则TWJ返回。当断路器处于合位时，HWJ动作，TWJ不动作，若跳闸回路发生断线，则HWJ返回。由此可知，TWJ和HWJ继电器本身就具备监视跳合闸回路的特性，因此将TWJ和HWJ常闭触点串联可构成控制回路断线总报警回路。由于TWJ和HWJ为高内阻电压继电器，其内阻远高于跳/合闸线圈的内阻，因此在TWJ和HWJ正常带电时，跳/合闸线圈不会误动。 目前，在跳合闸监视回路中使用最多的是DJS-1型跳合闸监视继电器，该继电器由一个电磁型辅助继电器和一个提供返回延时的RC回路组成，其原理图如图2所示。跳闸回路完好时，在辅助继电器线圈回路中串接的发光二极管会亮（辅助继电器在动作状态）。在跳合闸监视回路中加入截止二极管，可有效防止保护跳闸接点（或合闸接点）闭合时，RC回路的电压将发光二极管击穿。
断路器跳闸过程分为两个阶段：阶段一为跳闸触点闭合至断路器动作；阶段二为断路器动作至断路器辅助触点完成翻转。通常，断路器跳闸后，电流自保持型跳闸触点将一直保持，直至断路器辅助触点完成翻转后返回。以跳闸线圈监视为例，在保护动作跳闸过程中，各触点状态如图3所示（触点状态中的虚线为断路器在分位且跳闸触点未动时的状态）。 阶段一，跳闸触点闭合，相当于将DJS-1继电器短接，造成继电器失电；阶段二，断路器52a断开先于52b闭合，导致在断路器开始动作至断路器辅助触点完成翻转时间内，52a和52b接点均断开，造成监视回路断开，继电器失电。即从跳闸触点闭合到断路器辅助触点完成翻转的这段时间里，监视继电器一直处于失电状态。阶段一和阶段二为正常的断路器动作过程，这一过程一般持续30～40ms。为保证在整个过程中不误发断线报警，在辅助继电器线圈两侧并入RC电路，使辅助继电器延时返回。当断路器失灵时，由于继电器跳闸触点保持闭合的时间长于继电器延时时间，因此DJS-1将发出报警信号。 通过操作箱实现断路器控制回路断线监视的方式，其优点是保护范围大，不仅包括GIS就地控制柜控制回路内的元器件及接点，而且包括操作箱（安装在保护室）与GIS就地控制柜（GIS室）间的控制电缆，有效实现了对整个回路的监视。但是，这种方式下的断路器控制回路断线监视借助于跳合闸位置继电器，仅能监视分位时的合闸回路和合位时的跳闸回路的完好性，对于合闸状态下的合闸回路和分闸状态下的跳闸回路的完好性无法进行监视，因此操作箱方式无法对跳合闸回路进行完全监视。断路器处于跳闸位置时，若跳闸回路存在断线故障，则合闸后一旦发生故障，断路器将无法跳闸，势必造成大范围停电，且对一次设备本身也极其不利。因此，断路器在跳闸位置时有必要对其跳闸回路进行监视，当跳闸回路存在断线故障时，不能对断路器进行操作。另外一个缺点是，跳合闸位置继电器瞬时动作，而断路器辅助触点翻转需要一定时间，若两者无法完全同步，则在断路器正常操作过程中会出现因HWJ和TWJ同时失电而误报控制回路断线的情况。 通过跳合闸监视继电器实现断路器控制回路断线监视的方式，在断路器处于合闸位置和分闸位置时均能对跳闸线圈和合闸线圈进行监视，实现了对跳合闸线圈的全监视，但是跳合闸监视继电器安装在GIS就地控制柜内，只能监视柜内的元器件及接点，无法对保护室至就地控制柜间的控制电缆进行监视[5]。 对于配置了保护操作箱的断路器，断路器分合闸操作均通过保护操作箱实现。操作箱方式虽然无法实现对回路的完全监视，但是监视范围大且无需引入其它元件和回路，因此仍是最佳方案。线路保护双重化配置，两套独立的操作箱对应断路器的两个跳闸线圈。两个跳闸回路同时断线的几率很小，因此可在跳闸状态下不对跳闸回路进行监视。 对于未配置保护操作箱的断路器，断路器分合闸操作通过就地控制柜实现。尽管该方式保护范围小，但是在就地控制柜使用独立的监视继电器无需引入外部回路，且可以实现对跳/合闸线圈的完全监视。因此，对未配置操作箱的断路器，其控制回路断线监视由就地控制柜内跳合闸监视继电器实现是最佳方案。 2 应用问题及改进建议
2.1当前设计存在的问题
操作箱方式下，进行断路器合闸或分闸操作时，计算机监控系统（NCS）后台发控制回路断线总报警后复归。在合闸时，由于断路器动作有一定行程，辅助触点的翻转并非瞬时完成，因此52a还未闭合时，52b已处于断开状态，这将导致HWJ和TWJ均失电，控制回路断线总报警动作；同理，在分闸过程中，52b还未闭合时，52a已处于断开状态，这将导致控制回路短时断线。断线时间为断路器动作时间，即断路器开始动作至断路器辅助触点翻转完成的时间。另外，在本工程中，为防止隔离开关和断路器同时操作，在断路器控制回路中串入中间继电器（该继电器仅在隔离开关操作过程中动作）的常闭触点，因此在隔离开关操作过程中，断路器控制回路会发生短时断线。同时，利用操作箱实现的断路器断线监视回路无法实现对跳合闸回路的完全监视。
跳合闸线圈监视继电器方式下，除了其监视范围受限外，该继电器本身的特殊性易导致接线不当，从而造成监视继电器损坏。在原500kV断路器跳合闸回路监视设计中，DJS-1型继电器监视断路器跳闸线圈的接线如图4所示，在断路器跳闸过程中继电器易损坏，从而误报跳闸回路断线。
图4跳闸线圈监视错误接线图
