断路器跳跃闭锁的相关分析

为什么在断路器控制回路中加装防跳跃闭锁~

所谓“跳跃”是指当断路器合闸是时，由于控制开关未复归或控制开关接点，自动装置接点卡住，致使跳闸控制回路仍然接通而动作跳闸，这样断路器将往复多次地“跳一合”，我们把这种现象称为“跳跃”。防跳跃闭锁保护就是利用操作机构本身的机械闭锁或另在操作回路采取其它措施（如加装防跳继电器等）来防止跳跃现象发生。使断路器合闸于故障线路而跳闸后，不再合闸，即使操作人员仍将控制开关放在合闸位置，断路器也不会发生“跳跃”。

所谓断路器“跳跃”是指断路器用控制开关手动或自动装置合闸于故障线路上，保护动作使断路器跳闸，如果控制开关未复归或控制开关接点、自动装置接点卡住，保护动作跳闸后会发生“跳----合”多次的现象。为防止这种现象的发生，通常是利用断路器保护机构本身的机械闭锁或在控制回路中采取预防措施，这种防止跳跃的装置叫做断路器防跳闭锁装置

近几年，我国先后引进了好几种国外生产的或国内合资厂生产的断路器，有ABB、阿尔斯通、以及西门子公司的产品。这些断路器的操动机构都具有防跳电路，比较安全可靠。我局小河变线路开关采用电气防跳和机构防跳两种防跳措施，在验收过程种发现存在寄生回路，我们对寄生回路产生的原因进行分析，并制定出相应的整改措施。本文对两种防跳方式进行分析、比较、改进，消除了运行中寄生回路的存在。
1、断路器单独采用电气防跳回路的技术分析
35KV及以上的断路器常常采用“电气防跳”，电气防跳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。此种防跳继电器有两个线圈，一个是供启动用的电流线圈TBJI，接在跳闸回路中；另一个是自保持用的电压线圈TBJU，通过本身的常开接点接于合闸线圈。另外2对常开接点TBJ1,TBJ4和2对常闭接点TBJ2,TBJ3,TBJ1作电流自保持用,TBJ2,TBJ3并联后串入合闸回路。
当合闸过程中，如正遇永久性故障，因而保护出口继电器接点TJ动作启动跳闸,并启动防跳继电器TBJ。若此时控制开关手柄（合闸按钮）未复归或接点被卡住，由于防跳继电器接点TBJ4闭合，致使防跳继电器电压线圈TBJU带电自保持，另外常闭接点TBJ2,TBJ3已断开，能避免合闸线圈－Y4再次导通，从而防止断路器发生“跳跃”。TBJ1接点与TJ接点并在一起，是为了防止保护出口继电器接点TJ被烧坏，因为保护跳闸时，保护出口接点TJ可能先于辅助接点-S1断开，以致被电弧烧坏。由于TBJ1与TJ并联，即使TJ先于断路器辅助接点－S1断开，也不会被烧坏，而且还有跳闸出口存在，同时起到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KK5－8或自动重合闸触点HJ闭合，则TBJ经已经闭合的TBJ4和手合或HJ自保持，即TBJ2，TBJ3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断路器机构防跳与电气防跳配合连接的技术分析
2.1：断路器机构防跳与电气防跳配合连接的接线图：
断路器操动机构防跳是采用机构本身携带的继电器-K11实现的，如图2所示：
注：－S3：现场/远方切换开关；－S4：现场合闸按钮；－S5：现场跳闸按钮；－S1：断路器辅助接点；－S2：弹簧储能接点；－K14：气压闭锁接点；-Y1：跳闸线圈；-Y4：合闸线圈；－K11：防跳继电器
机构内－K11防跳原理是：当合闸脉冲发出后，断路器合闸轴转动，如果由于机构上的原因，如合闸轴未停留在合闸后位置，则机构仍旧返回到分闸状态，此时如KK的5、8接点卡住或别的原因，合闸脉冲未撤消（因保护未动，保护装置内的TBJI未启动，TBJV常闭接点仍然在闭合状态），防跳继电器－K11励磁并自保持，－K11的常闭接点断开合闸线圈回路，使断路器机构不会第二次动作，直到合闸脉冲撤消，－K11继电器自保持回路解除。它是一种电压启动并自保持的“并联防跳”。
2.2：两种防跳同时采用所存在的问题：
如图2所示：两种防跳方式同时采用时会产生寄生回路，在合闸时，-S3打在远方位置，其1、2接点和5、6接点通，合闸命令发出，断路器合上后，-S1的43、44接点闭合，绿灯LD通过这些接点及－K11防跳继电器线圈点亮。所以在做电气一、二次传动试验时，出现断路器合上后红绿灯同时点亮的现象。
2.3改进方法：
为了消除运行中存在的寄生回路，我们曾考虑了2种解决方法：
方法一：保留保护装置内的TBJ防跳回路，断开断路器操作机构内的防跳继电器
－K11的线圈，并短接其串在合闸回路中的11、12接点，如图3所示。
方法二：绿灯LD及防跳继电器TWJ线圈经过断路器的辅助常闭接点接到负电源，如图4所示。据我们了解，不少兄弟单位遇到这类问题时也常采用这2种解决措施。
3.两套防跳功能的比较及改动后存在的问题
3．1保护装置内TBJ的防跳作用
仔细分析，保护装置电气防跳回路种采用的TBJ防跳与断路器机构内的防跳作用是有所不同的。众所周知，保护装置内的TBJ防跳原理是当控制开关KK的5、8接点接通或HJ接点接通，使断路器合闸，如合到故障线路时，保护动作，TJ接点闭合，断路器跳闸，TBJI电流线圈启动，TBJI的接点闭合自保持。此时，如控制开关KK未复归或它的5、8接点卡住或HJ接点粘住等情况，合闸脉冲即使未消除，由于TBJ的电压线圈能自保持，TBJV常闭接点断开合闸线圈回路，使断路器不致再次合闸，断路器等电气元件不会再次受到短路电流的冲击。只有合闸脉冲解除，TBJ的电压线圈断电后，接线才恢复原来状态。由此可知，保护装置内的TBJ防跳原理是只有在保护动作后才启动，是一种电流启动，电压自保持的“串联防跳”。
3．2断路器操动机构内－K11的防跳作用
断路器操动机构内－K11防跳作用是：当合闸脉冲发出后，断路器合闸轴转动，如果由于机构上的原因，如合闸轴未停留在合闸后位置，则机构仍旧返回到分闸状态，此时如KK的5、8接点卡住或别的原因，合闸脉冲未撤消（因保护未动，保护装置内的TBJI未启动，TBJV常闭接点仍然在闭合状态），防跳继电器－K11励磁并自保持，－K11的常闭接点断开合闸线圈回路，使断路器机构不会第二次动作，直到合闸脉冲撤消，－K11继电器自保持回路解除。它是一种电压启动并自保持的“并联防跳”。由此可见，机构内的防跳可保证在机构本身发生故障时，且合闸脉冲未撤消的情况下，断路器也只能合闸一次，不论成功与否，断路器合闸线圈不会第二次带电。这主要是由断路器结构决定的，因为断路器的主触头行程一般都比较小，如10～35kV真空断路器的主触头行程只有8～10mm，它不能承受连续的多次合闸冲击，否则，真空泡容易受到损坏。当第一次合闸不成功后，不能马上再合闸，只有在调整机构后才允许第二次操作。如果取消了机构内的防跳电路，则会影响断路器的安全运行。
3．3原两种改动方法存在的问题
第一种方法，虽然取消了寄生回路，但牺牲了断路器操动机构内的防跳功能，不太合理。第2种方法，虽然也取消了寄生回路，但同时也失去了对合闸回路监视的功能，有点顾此失彼。有些专业人员认为：合闸回路不监视问题不大，对进口断路器更是如此，只要保证接线正确，合闸线圈断线机率是很小的。《电力系统继电保护规定汇编》种规定：为了保证控制回路的可靠性，防止由于振动使端子接线脱落或辅助触点不良而引起断路器拒动而扩大事故，建议仍然设电源及跳、合闸回路完整性监视为宜。为此我们认为这种以取消监视合闸回路的完好性为代价的解决方法也不是很合理的。
4.新的解决方法
综上所述，断路器机构内的防跳与保护装置内TBJ的防跳是两种截然不同的概念。前者主要是确保断路器本身安全运行的一种有效措施，后者是当系统故障时，避免电气元件多次受短路电流冲击而扩大故障的有效措施。两种防跳作用互补，缺一不可。另外，根据二次回路设计规程要求，对断路器的跳合闸回路完好性应有监视，以确保电气设备在运行中的安全。针对上述寄生回路产生的原因，我们认为，目前西门子的断路器操动机构回路设计比较成熟，值得推荐。具体方法是在绿灯LD和跳闸位置继电器TWJ线圈回路中，先串入一付机构防跳继电器－K11的常闭接点和断路器的常闭辅助接点－S1，再接入合闸回路中，如图5。
采用这种解决方法，不会产生上述的寄生回路，从而避免断路器合闸后绿灯亮的异常现象。而两套防跳回路仍发挥各自的作用，合闸回路的完好性能得到监视，完全满足断路生产厂家和电力系统的运行的有关要求。
5结论：
目前，现场很多断路器防跳有电气回路防跳和断路器本身机构防跳，也有些变电站断路器运行前两种防跳方式兼顾，在二次回路反措中规定，两种反措容易产生寄生回路。电气回路构成的断路器跳跃闭锁装置仍被普遍使用。但保护防跳和开关机构防跳在原理和用途上有很大的差异，在两种防跳方式兼顾的变电站，应在断路器运行前对防跳回路进行检查，防止产生寄生回路。

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礼泉县14740971292： 断路器跳跃闭锁电路分析？
毕省弥诺： 断路器跳跃闭锁电路分析: 1、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...

礼泉县14740971292： 跳跃闭锁继电器在跳闸回路中自保持起什么作用? - ？
毕省弥诺： 跳跃闭锁继电器在跳闸回路的自保持接点的作用是:一个是使断路器主触头可能比辅助触点断开更早,而主触头一旦断开,保护继电器就要返回,如果没有常开触点形成自保持,则保护出口触点就要断开跳闸中的电流而被烧坏,故有自保持接点后,能起到保护作用.

礼泉县14740971292： 为什么断路器要采取防跳跃闭锁? - ？
毕省弥诺： 所谓断路器“跳跃”是指断路器用控制开关手动或自动装置合闸于故障线路上,保护动作使断路器跳闸,如果控制开关未复归或控制开关接点、自动装置接点卡住,保护动作跳闸后会发生“跳----合”多次的现象.为防止这种现象的发生,通常是利用断路器保护机构本身的机械闭锁或在控制回路中采取预防措施,这种防止跳跃的装置叫做断路器防跳闭锁装置

礼泉县14740971292： 断路器在什么情况下会产生跳跃? - ？
毕省弥诺： 断路器跳跃是指断路器的控制手柄在合闸位置(合闸控制回路由于某种原因接通),当线路存在故障(如短路等)时,继电保护装置动作于断路器跳闸,此时断路器发生再合闸、跳闸,多次重复动作的现象,称＂跳跃＂.

礼泉县14740971292： 防跳继电器原理 - ？
毕省弥诺： 断路器控制回路若发生断路器“跳跃”是非常危险的,容易引起机构损伤,甚至引起断路器的爆炸.断路器的“跳跃”现象一般是在跳闸、合闸回路同时接通时才发生.为防止断路器的“跳跃”现象发生,通常“防跳”回路设计都是采用防跳回...

礼泉县14740971292： 断路器在操作过程中为什么会出现“跳跃”现象? - ？
毕省弥诺： 不知版主提到的“跳跃”现象是在断路器合闸过程中出现的还是下游设备启动时出现的?下面说一下现场见过的情况.对于断路器来讲,一般有过流瞬断、过负荷延时断开、失压瞬断功能;这些功能都是通过内部的电气及机械结构实现的,机械结构如发生动作是不会逆转及不会自动恢复的.所以断路器一般不会出现“跳跃”现象.如果在合闸过程中电压不够,由于内部的机械机构不到位,哪就纯粹无法合闸.对于设备启动用的交流接触器来讲,如果出现电压不足,由于启动时的二次回路已经动作,接触器线圈一直处于供电状态,这时由于线圈供电电压不足,接触器的触头会出现“啪嗒啪嗒”的拍击声,即吸合、断开又吸合又断开的循环.上述现象是不是楼主说的“跳跃”现象.

礼泉县14740971292： 断路器跳跃问题 - ？
毕省弥诺： 断路器不止是弹簧操作机构,还有液压操作机构.弹操机构如果储能时间大于10s,断路器可以不考虑设防跳,但是液压操作机构一直要等操作压力降低到整定值才能闭锁合闸,可能产生跳跃,故要装设防跳闭锁.

礼泉县14740971292： 为什么在断路器控制回路中加装防跳跃闭锁 - ？
毕省弥诺： 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.

礼泉县14740971292： 高压真空断路器的防跳、闭锁起什么作用? - ？
毕省弥诺： 防跳是起保护作用,需要继电器控制 “闭锁”就是防止电气误操作的一种措施.我们电气运行人员最怕的就是误操作,包括: 1、带负荷拉、合隔离开关; 2、带接地线(接地闸刀)合闸; 3、人员误入带电间隔; 4、误分、误合断路器; 5、...

礼泉县14740971292： 电力常识中高压断路器的跳跃有哪些危害? ？
毕省弥诺： 高压断路器整机构后才允许操作,量,也是对系统的严格把握.触头“跳跃”的能力,,不再发生合闸.主触头行程一般都比较小,不能承受连续的多次合闸冲击,只有在调否则极易损坏主触头;同时,如果分合闸过程中伴随着很大的故障分冲击,威胁系统安全.因此,凡能够非手动操动的机构必须有防止主使得断路器在关合短路而又自动分闸后,能无视于尚未解除的合闸命种辅助设计的实现,称为“防跳”装置.