断路器防跳回路问题专题分析

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业断路器防跳回路常见问题分析及对策一、防跳定义什么是断路器防跳。当断路器合闸于永久性故障时，断路器保护动作迅速跳开开关，此时若合闸指令持续存在（合闸接点黏粘），开关又会再次合闸于故障，保护动作再次跳开开关，即开关储能满足要求后会出现连续“合-分-合-分”的跳跃现象，为避免此类现象发生，在开关机构或保护装置内加装防跳继电器，经过控制回路断开或短接合闸回路，实现开关防跳功能。二、防跳功能的实现方式1 防跳回路原理1）保护装置防跳回路原理图1保护装置防跳回路原理保护装置防跳闭锁

2、继电器的断路器控制回路如图1所示，图1中防跃继电器TBJ有两个线圈，即电流线圈和电压线圈，电流线圈为启动线圈，电压线圈为自保持线圈。SHJ为手合节点，ZHJ为重合闸节点，HBJ为合闸保持继电器，HQ为合闸线圈，DL为断路器辅助节点，STJ为手跳节点，TJ为保护动作跳闸节点，TQ为跳闸线圈。当手动合闸或保护装置重合闸动作时，SHJ或ZHJ动作，其常开节点闭合，若此时一次系统有故障，保护动作，TJ闭合，启动TBJ的电流线圈，TBJ1、TBJ3常闭节点打开，切断合闸回路，防止操作人员在手动合闸后未放开合闸把手，导致SHJ不能返回，或重合闸继电器节点粘住。如果没有防跳跃闭锁回路，上述情况将导致断路器再

3、次合闸。另一方面常开节点TBJ2闭合，启动TBJ的电压线圈自保持。直到SHJ与STJ返回，TBJ的电压线圈失电为止，TBJ继电器复归。使用TBJ1与TBJ3这两个常闭节点是为了增加合闸回路的可靠性，防止其中一个节点损坏而导致断路器不能合闸；使用TBJ4是为了防止故障切除后，TJ比断路器辅助节点DL 先返回，跳闸回路由TJ直接断弧而损坏。2） 操作机构防跳回路原理图2 操作机构防跳回路原理以110kV弹簧操作机构断路器为例，操作机构防跳跃闭锁继电器的控制回路如图2所示。图2中DL* 为提前接通常开节点，即在开关断路器合闸过程中，且未合上之前DL* 接通；TBJ2 为延时打开的常闭节点；当储能回路

4、故障时DG 常闭节点打开，闭锁合闸回路；S1 为弹簧储能限位节点，当弹簧未储能时S1 节点打开，闭锁合闸回路；当SF6 气体低于规定值时，SF6 节点打开，闭锁跳合闸回路。当保护合闸时，7 为高电位，通过TBJ3、DG、S1、DL、HQ、SF6 接通合闸回路，断路器合闸，在合闸过程中DL* 先闭合，通过DL* 、TBJ2 启动电压继电器TBJ，防跳回路由TBJ1 闭合并保持，TBJ3 打开断开合闸回路。当合闸信号未切除，分闸信号又给出，37 为正电位，则断路器分闸，此时由于TBJ3节点打开，合闸回路被切断，开关断路器不能再次合闸，只有当合闸信号撤除时，防跳继电器TBJ 才能复归。3） 同时采用

5、两种防跳回路的分析图3 同时采用两种防跳回路如图3 所示，当手合断路器或重合闸动作合闸时，操作机构防跳回路启动，由于当合闸信号撤除后，TWJ 线圈与TBJ 线圈串连，TBJ 虽长期带电，但电压达不到动作电压，TBJ 返回，TWJ 线圈通过DL* 、TBJ2、TBJ 线圈，与负电源接通，TWJ 线圈励磁。另一方面HWJ 线圈通过开关辅助节点DL与跳闸线圈TQ 励磁，因此会导致断路器合闸后HWJ 与TWJ 同时启动。由以上分析可以看出如果同时采用两种防跳回路时，HWJ 与TWJ将同时启动，则会出现以下现象或问题：断路器合闸后，操作把手上红灯与绿灯同时亮；变电站事故音响启动；微机保护装置重合闸不充电

6、，失去重合闸功能；后台或故障录波器异常显示或动作。2 防跳回路的比较与选用保护防跳和操作机构防跳防跳的实现原理不同。保护防跳是利用跳闸回路的电流启动，闭锁合闸回路实现防跳自保持，避免开关跳跃，防止电气元件多次受故障电流冲击扩大故障。保护防跳存在着明显的缺点：（1）就地操作。此时即使串联防跳继电器动作，不能断开就地合闸脉冲，防跳失效。（2）机构本身故障造成跳跃。断路器合闸后发生触点粘连，此时断路器由于机构故障（三相不一致或偷跳等）或其二次回路故障返回至分闸状态，由于保护不动作，则防跳继电器不启动，断路器将继续合闸分闸，发生跳跃。操作机构防跳是保证当开关机构本身有故障( 机构打滑合闸后未停留在合闸

7、后的位置，仍返回分闸位置)，但由于某种原因使合闸脉冲一直存在时，利用合闸脉冲启动，使合闸线圈只能通电1 次，闭锁合闸回路实现防跳自保持，避免开关主触头承受连续多次合闸冲击。因此，操作机构防跳除了具有保护防跳的功能以外，还具有防止因机构失灵而引起的断路器跳跃功能。对比分析可知，保护防跳回路保护范围小且存在死区，因此，从保护设备的角度考虑，断路器防跳回路应优先采用机构箱防跳回路。同时，操作机构防跳存在较多与操作箱的配合问题,具体包括与操作箱合闸监视回路(TWJ)的配合问题、与合闸保持回路(HBJ)的配合问题，以及断路器合闸回路为三相电气联动时分相操作箱与机构箱防跳回路的配合问题，应在回路设计上予以

8、解决。三、目前常见的防跳回路问题及整治对策1 投入方式不正常开关机构防跳始终投入，保护防跳始终投入。整治对策：取消保护防跳。开关机构防跳近控位置时投入，远控位置时保护防跳未投入，整治对策：将断路器防跳整改为始终投入，并检查跳位监视回路接线应独立引至断路器机构的相关接入点，不可与合闸回路并接。2 无法正常启动防跳继电器与辅助开关的时间配合不满足要求，即防跳继电器无法在断路器辅助开关短暂接通的时间内可靠动作并自保持。对于故障断路器，其防跳继电器动作时间大于断路器辅助触点金属短接时间，则防跳继电器不能在断路器辅助触点金属短接时间内动作，从而导致防跳回路失效，而因合闸信号仍存在，断路器则会再次合闸，具

9、体防跳继电器正常动作和不动作的断路器保护动作时序分析分别如图8所示。因此，防跳继电器动作必须在断路器辅助触点闭合的时间段内工作，防跳回路才能正常工作。(a) 防跳继电器与断路器辅助触点配合正确时，防跳继电器正常动作(b) 防跳继电器与断路器辅助触点配合不正确时，防跳继电器不动作图4.断路器辅助触点与防跳继电器配合时间整治对策：更换防跳继电器或辅助开关，使得防跳继电器动作时间与断路器辅助触点金属短接时间匹配，保证防跳继电器正常动作。四、现场防跳功能验证方式1 确认该断路器是否采用断路器本体防跳继电器；2 若采用了断路器本体防跳继电器，则按国网反措要求进行检查：断路器处于分闸状态，远方/就地钥匙开

10、关切换到就地，先按就地分闸按钮，并保持，再按合闸按钮，并保持。待机构储完能后，若断路器未再次合闸，则符合国网反措要求，若断路器又进行了一次合分，则不符合国网反措要求。3 断路器远方/就地钥匙开关切换到远方，按上述方式由保护进行模拟操作。4 在退出保护防跳功能，采用就地防跳功能时，一定要注意断路器本体防跳继电器是否与TWJ冲突。五、断路器防跳检查整改典型案例案例一 220千伏澄浪变澄潘2301断路器机构防跳功能不完善检查及处理情况1 设备信息220千伏澄浪变220千伏GIS设备为山东泰开高压开关有限公司生产的GIS设备，组合电气型号为ZF16-252 GCB，断路器机构为液压弹簧机构。2 异常情

11、况2017年3月28日，宁波公司对澄潘2301断路器机构防跳功能检查，在断路器置于合闸位置时，给断路器一个持续的分闸指令（短接分合闸控制旋钮后的分闸端子），断路器正确分闸，此后再给一个持续的合闸指令（将分合闸控制旋钮打至合位并保持），断路器合闸，此时分闸指令依旧存在，断路器立即分闸。但是在断路器储能完毕后又再次出现了合上就分的情况，保持分合闸指令不消失，只要储能满足要求断路器就会反复出现合上就立即分闸的情况，断路器防跳功能未起作用，三相机构均如此，功能不完善。3 检查及处理情况3月29日，山东泰开厂家技术人员到达澄浪变现场，根据现场情况，对三相机构辅助开关S0（图纸上标注为DL）上的接线进行了

12、改接。以A相机构为例：将辅助开关S0上的(03-04)端子接线P1-3A和P1-6A转接至辅助开关S0的空端子（07-08）端子之上（如图5、图6所示, 图纸如图7所示）。图 5 改线前接线情况图 6 改线完成图7 改完接线的图纸改线完成后重新进行方法二的试验防跳继电器正常工作，防跳回路得以完善。4、原因分析经现场分析，断路器防跳起作用，只需保证CJX(防跳继电器)动作时间快于Y2（分闸线圈）。但在该断路器防跳回路中，CJX(防跳继电器)型号：KC6-22Z，动作时间为20ms。Y2（分闸线圈）动作时间24+-6ms，即18ms30ms。辅助开关常开点DL(03-04)与DL（13-14）动作

13、时序相同（如图8）。图8 液压机构节点时序图辅助开关DL的（03-04）这对接点在断路器在合闸过程中遇分闸指令合上就立即分闸的闭合时序较短，在防跳继电器CJX励磁线圈A1、A2得电完成励磁之前，（03-04）端子就断开，防跳继电器上自保持触点13、14因继电器线圈未励磁，无法闭合进而无法实现防跳继电器自保持，导致防跳继电器无法正常工作，合闸回路中串接的防跳继电器上21、22触点无法断开，合闸回路始终接通，断路器出现跳跃，防跳不起作用。详见断路器控制回路图（如图9）。图9 澄潘2301断路器机构C相合闸控制回路（绿框）防跳回路（红框）之所以将辅助开关常开点DL（03-04）替换为DL（07-08

14、）之后，防跳继电器可正常工作，是因为后者超前前者67的转换角度，可令防跳继电器提前启动，保证在该对触点断开之前，防跳继电器CJX励磁线圈A1、A2有足够时间完成励磁，防跳继电器上自保持触点13、14闭合实现防跳继电器自保持，合闸回路中串接的防跳继电器21、22触点断开，合闸回路断开，防跳功能得以实现。后续措施及建议对220千伏澄浪变所有220千伏山东泰开高压开关有限公司生产的GIS断路器设备进行防跳回路检查，尤其需要进行断路器在合闸位置的防跳测试，即方法二的测试。对于无法通过方法二测试的断路器应联系厂家进行改接：即将辅助开关常开点DL（03-04）替换为DL（07-08）。或者更换启动速度更快

15、的防跳继电器：即更换为沈阳东牧快速继电器（JZY1-43K DC220V,动作时间为8-9ms），确保断路器防跳功能正常。案例二 220千伏渡东变252千伏GIS偷合故障2016年5月1日上午8时29分，220千伏渡东变兰渡2461线发生A相接地故障（起因是其中的电缆部分绝缘击穿），兰渡2461线开关重合失败，随后A相开关偷合，引起渡东变220千伏正母失电。经故障录波分析、现场试验、现场故障检查等过程，故障原因为防跳继电器动作时间大于辅助开关金属短接时间，不能在断路器辅助触点金属短接时间内动作，防跳回路失效，在合闸信号作用下断路器偷合。后续措施为更换动作时间更短的快速防跳继电器、以及将防跳闸回

16、路的断路器辅助接点更换为瞬动闭合接点和金属短接时间较长的接点。目前现场已更换完毕，完成相关动作时间的测试工作。1 故障原因分析兰渡2461开关A相偷合是导致故障电流未能及时切除的直接原因。通过对断路器二次控制系统的检测，发现其防跳继电器动作时间大于断路器辅助开关金属短接时间，防跳回路失效，合闸回路未断开（K12（21/22）常闭接点未打开）。故障断路器A相在上次重合闸信号的作用下再次合闸。具体分析如下，如图10所示重合闸信号从-X2:17传入，继电器动作使常开点-K6（13/14）闭合，经过常闭通路-K12（21/22）、-K9（51/52）、-Y1A（1/2）、-QFA1（10/12并6/8

17、）后命令断路器合闸，合闸完成后-QFA1（9/11）由常开状态变为闭合状态。-QFA1（9/11）闭合后，防跳继电器K12受电，常开点-K12（13/14）向闭合转换，常闭点-K12（21/22）向断开转换。若故障仍然存在10到20ms内就会得到分闸命令，完成分闸动作，-QFA1（9/11）断开，这段时间就是断路器辅助开关金属短接时间，也就是防跳继电器的有效受电时间，此时若-K6（13/14）仍处于闭合状态，由于常闭点-K12（21/22）断开，断路器并不会执行合闸操作，到达防跳的目的，说明防跳继电器与断路器辅助触点的金属短接时间的配合是决定防跳回路是否有效的关键。对于故障断路器，其防跳继电器

18、动作时间为54ms，且存在一定的离散性，可见防跳继电器并不能在断路器辅助触点金属短接时间内（理论值约为44ms，现场实测值为13ms）动作，因此防跳回路失效，而因合闸信号(120ms)仍存在,断路器则会再次合闸，具体防跳继电器正常动作和不动作的断路器保护动作时序分析分别如图11所示。因此，防跳继电器动作必须在断路器辅助触点-QFA1（9/11）闭合的时间段内工作，防跳回路才能正常工作。图10 断路器二次控制系统(a) 防跳继电器与断路器辅助触点配合正确时，防跳继电器正常动作(b) 防跳继电器与断路器辅助触点配合不正确时，防跳继电器不动作图11 断路器辅助触点与防跳继电器配合时间2 整改措施更换

19、防跳回路继电器及辅助开关转换接点，目前渡东变252kV GIS更换前后防跳继电器的动作时间分别约为50ms和17ms，更换前后断路器辅助接点金属短接时间分别为13ms和70ms。因兰渡2461线开关A相本体仅开盖观察，未更换绝缘件，建议对此开关本体不进行耐压试验，充气后用运行电压考核6个小时。厂家应对该缺陷进一步进行验证试验，并提供最终的原因分析报告。厂家应结合断路器机构二次控制原理图，对存在类似缺陷的断路器机构开展全面隐患排查，并于5月上旬提交公司运检部所有的隐患断路器清单；后续根据浙江公司停电安排做好相关整治工作。案例三 220千伏武胜变胜华1788断路器机构防跳功能不完善检查及处理情况2

20、017年4月5日，宁波公司在武胜变进行110千伏GIS断路器防跳功能核查时发现，胜华1788断路器存在跳跃现象，机构防跳功能不完善。1 设备信息220千伏武胜变110千伏GIS设备为上海西电高压开关有限公司生产，型号为ZF23-126，断路器机构为ABB液压弹簧机构。2 异常情况现场检查确认开关控制回路就地和远方状态下均采用机构就地防跳，均不采用保护防跳。工作人员对胜华1788开关进行防跳功能验证，按照省公司220千伏渡东变220千伏GIS故障分析报告中的要求，验证发现该断路器辅助开关QF与防跳继电器KCF动作时间配合不好，在QF常开接点07-08接通时间内KCF无法完成自保持接点13-14的

21、动作，使得防跳继电器无法自保持从而在合闸命令持续时间内开关再次合闸，在保护动作分闸后由于液压压力闭锁合闸而停止弹跳（现场询问二次厂家，后台操作合上开关输出脉冲为500ms）。图12 胜华1788开关防跳回路3 检查及处理情况现场联系厂家，确认整改方案为将辅助开关QF与防跳继电器KCF均更换为快速动作设备。图13 旧辅助开关QF图14 新辅助开关QF图15 旧（左）、新（右）防跳继电器KCF次日厂家人员携备品至现场，配合检修人员更换上述继电器，新辅助开关QF中第一对常开接点为快速动作型，其余为普通型。更换完毕后测试防跳功能正常，时间配合良好。4 原因分析断路器辅助开关QF与防跳继电器KCF动作时

22、间配合不好，在QF常开接点07-08接通时间内KCF无法完成自保持接点13-14的动作，详见省公司220千伏渡东变220千伏GIS故障分析报告。5 后续措施及建议结合停电机会对220千伏武胜变所有同型号设备进行防跳回路检查，对时间配合不满足要求的间隔进行改造，更换辅助开关QF与防跳继电器KCF，确保断路器防跳功能正常。案例四 蔡郎变西门子3AP1FG断路器防跳功能不完善的情况经过现场多次开关反措核查，发现溪凤变220kV西门子3AQ1EE断路器能满足要求，惠明变220kV平高GIS（渡东变同一型号设备）也满足此要求，咸祥变110kV西高GIS也满足此要求，但在蔡郎变进行集中检修时，发现110kV西门子3AP1FG断路器无法满足，防跳继电器K7