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1、断路器本体防跳与微机保护装置中防跳回路关系的分析引言目前，企业的供电及电气设备多采用微机保护装置进行断路器的分/ 合闸控制。微机保护装置的防跳设置与断路器本体的防跳设置如何正确合理的选择；如何避免故障发生时，断路器重复合闸于故障线路、设备，是电气系统运行及设备安全的重要保障。1、防跳工作原理1.1 微机保护装置的防跳工作原理在我集团公司供水扩建改造工程中，各水厂分别采用了北京四方继保有限公司、北京和利时系统有限公司及珠海万利达电气有限公司的多种微机保护装置，其控制、防跳回路的设置基本相通。原理图如图1。当有一个持续的合闸信号时，此时分断路器，TBJ 电流线圈动作，TBJ-1 打开，切断合闸回路
2、，TBJ-2 闭合，持续的合闸信号启动TBJ电压线圈并靠TBJ-2 自保持，使合闸回路保持断开状态，防止断路器的再次合闸，直到持续合闸信号消失，TBJ 失压恢复。+km -km VR1 TWJ HT 5 8 6 7 TBJ I TBJ-1 TBJ-2 QF QF HQ TBJ TQ HWJ V QT 控制母线跳位监视合闸防跳闭锁跳闸合位监视精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页图 1 微机保护装置防跳原理1.2 断路器本体防跳工作原理开 关 柜 中 的 断 路 器 采 用 了ABB 公 司 的VD4-12 及SIEME
3、NS 公司的 3AH3-40.5 型真空断路器，断路器本身都配置了防跳环节，其防跳环节的设置基本一致，原理图如图2。断路器合闸的同时，断路器QF 辅助常开触点闭合，防跳继电器KO带电工作， KO节点断开合闸回路，同时接通防跳闭锁回路，防跳继电器KO 在持续合闸信号下自保持，使合闸回路保持断开状态，直到持续合闸信号消失，KO 失压恢复。图 2 断路器防跳原理1.3 两种防跳原理的区别保护装置的防跳是通过跳闸信号分断断路器的同时，启动 TBJ 继电器并由持续的合闸信号使TBJ 自保持来完成切断合闸回路，由其他信号启动，故障信号保持。断路器本体防跳是通过断路器合闸的瞬间启动KO继电器，由持续的合闸信
4、号使KO 继电器自保持来完成切断合闸回路，只要故障合闸信号存在，此种状态将一直保持，与断路器的状态无关。2 微机保护装置和断路器本体防跳共存时与控制回路关系由于微机保护装置控制与断路器的分/ 合闸密不可分，同时微机保护装置不但具有分/ 合闸控制功能，而且对于控制回路是否完好，也通过其内部的继电器进行监视。防跳环节与控制回路存在着不同的关系，如图3。HQ +km -km KO HQKO R2 QF QF 控制母线合闸防跳闭锁精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页图 3 整体控制原理2.1 断路器防跳环节正常分/ 合闸时及
5、合闸信号存在时的状况由于生产厂家的选用设备不同，R1、R2 分压电阻的设置、继电器的动作电压、返回系数不同及控制母线电压的高低不同，决定微机保护装置的控制回路监视继电器TWJ和防跳继电器KO 的动作状态可能存在以下几种不正常的状况：（1）断路器正常合闸时，断路器的防跳环节必然动作，合闸信号消失后，在正常的控制电压作用下，此时TWJ和 KO继电器可能都保持动作状况。由于TWJ和 KO动作状况的保持，控制回路表现为：断路器跳闸后，信号反映正常，断路器再次合不上闸；TWJ 不动作、 KO 继电器保持动+km -km 控制母线跳位监视合闸防跳闭锁防跳闭锁跳闸合位监视R1 TWJ TBJ-1 KO QF
6、 HQ TBJ-2 QF R2 KO TBJ TBJ I V QF TQ HWJ 5 8 6 7 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页作状况，表现为跳闸后，控制回路断线信号发出，断路器再次合不上闸。（2）合闸信号存在时，断路器合闸后，因有持续的合闸信号存在，断路器防跳闭锁环节已起作用，断开了合闸回路，断路器再次合不上闸，TWJ两端电压相同，不动作，发出控制回路断线信号。2.2 微机防跳环节正常分/ 合闸时及合闸信号存在的状况（1）正常合闸时，由于断路器防跳环节的存在，信号反应与断路器的分析状况相同。（2）合闸信号存在
7、时，在开始合闸的瞬间，断路器防跳环节已起作用，此种状况一直保持至断路器合闸后的状态，直到有跳闸信号发出时，TBJ-1 断开，转而为微机保护装置的防跳环节起作用，此时信号反应与断路器的分析状况相同。3 应用中的问题及其防跳环节的优缺点两种防跳设置虽然都完成了防跳功能，但由于微机保护装置的TWJ与 KO继电器的不同状况及持续合闸信号输入点的不同，以及两者间不同的防跳原理及与控制间的关系造成控制和信号回路反映不能对应，给故障分析及处理带来很大麻烦。3.1 应用中的问题（1）正常情况下，在断路器跳闸后，控制回路断线信号发出时，不一定是控制环节的断线造成的，可能是防跳闭锁环节已起作用所致（即有持续的合闸
8、信号），运行及处理人员在工作中要特别注意。不能简单地断开控制电源，使信号消除后，再恢复电源。（2）正常情况下，信号反映正常，但断路器再次合不上闸，也可能是断路器防跳环节未复归；或者是持续的合闸信号存在（微机防跳已起作用），此时应予以注意。3.2 防跳环节的优缺点（1）两种防跳环节都是产品的标准配置，且多采用微机保护装置的防跳。采用微机保护装置防跳时，只是把断路器的防跳环节拆除，断开KO 线圈的接线即可，接线简单精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页易于完成，但微机保护装置防跳，防跳保护的二次线路范围小。（2）采用断路器
9、防跳环节时，由于微机保护装置防跳环节集成在其内部，必须注意在断开TBJ 的线圈的同时，还须将TBJ-1 的节点短接。因为在断路器的防跳环节闭锁状况下，由于分断路器时，TBJ-1 打开， KO 失电恢复，破坏了断路器防跳闭锁环节，跳闸后，TBJ 没有自保持， TBJ-1 节点复归，合闸回路接通，断路器在持续的合闸信号下，将再次合闸。断路器防跳环节，防跳保护的二次线路范围大，保护可靠，但由于TWJ与 KO继电器的动作关系及返回系数不同而造成的合闸回路信号反映不同，保护装置内部需要改动。4 结束语综上所述，在设计和使用中，通常都选用两者之一。若采用两者共存的方式，则应合理的设置TWJ 、KO 继电器
10、及其分压电阻R1、R2，并综合考虑控制电压的高低，使断路器正常分闸时，KO 继电器能够可靠复归，不致影响信号的正常反映。这是选择断路器防跳的关键，同时还应考虑是否将KO 继电器的节点引入微机保护装置，用于区分断线信号。此种状态下，选择两者共存，既满足了防跳功能及其防跳保护范围的最大，又不影响各厂家的产品标准使用，使应用得以完善。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页断路器防跳回路接线原理及其应用断路器是电力系统中重要的一次设备。目前国内生产厂家很多, 其灭弧原理、操作机构和控制回路也是多种多样, 各有特点 , 尤其是防
11、跳回路的设计更是千差万别。如何把控制回路和防跳回路很好地结合起来, 是工程技术人员最关心的问题。本文根据多年的现场经验和应用实践 , 对目前比较流行的防跳回路接线和原理给予介绍, 并就应用中出现的问题进行探讨。1防跳回路的作用a1 防止因控制开关或自动装置的合闸接点未能及时返回(例如操作人员未松开手柄 , 自动装置的合闸接点粘连) 而正好合闸在故障线路和设备上 , 造成断路器连续合切现象。b1 对于电流启动、电压保持式的电气防跳回路还有一项重要功能, 就是防止因跳闸回路的断路器辅助接点调整不当(变位过慢 ) , 造成保护出口接点先断弧而烧毁的现象。这种现象对于微机保护装置来说是不可容忍的 ,
12、而这一点却常被人们忽视。2防跳回路的典型接线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页常用防跳回路有串联式防跳回路、并联式防跳回路、弹簧储能式防跳回路、跳闸线圈辅助接点式防跳回路等。国产断路器多采用串联式防跳回路断路器多采用并联式防跳回路。其中串联式防跳回路最合理, 应用也最广泛 , 它除具有防跳功能外 , 还具有防止保护出口接点断弧而烧毁的优点 , 这也是应用微机保护装置不可缺少的技术条件。其他防跳回路只具有防止断路器跳跃的功能, 跳闸线圈辅助接点式防跳回路在执行防跳功能时 , 跳闸线圈长期带电有可能烧毁。2.1串联式防
13、跳回路所谓串联式防跳 , 即防跳继电器 TBJ 由电流启动 , 该线圈串联在断路器的跳闸回路中。电压保持线圈与断路器的合闸线圈并联。当合闸到故障线路或设备上, 则继电保护动作 , 保护出口接点 TJ 闭合,此时防跳继电器 TBJ 的电流线圈启动 , 同时断路器跳闸 , TBJ 的常闭接点断开合闸回路 , 另一对常开接点接通电压线圈并保持。若此时SK (58) 或 HJ 接点不能返回而继续发出合闸命令, 由于合闸回路已被断开 , 断路器不能合闸 , 从而达到防跳目的。另外,当 TBJ 启动后, 其并联于保护出口的常开接点闭合并自保, 直到“ 逼迫” 断路器常开辅助接点变位为止 ,有效地防止了保护
14、出口接点断弧。串联式防跳回路，如图 1 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页2.2并联式防跳回路所谓并联式防跳 , 即防跳继电器 KO 的电压线圈并联在断路器的合闸回路上 (如图 2 所示)。例如一个持久的合闸命令存在时, 合闸整流桥输出经 Y3, S2, S3, S1, KO (2 1) 接通。断路器合闸后 , 并联在合闸回路的辅助接点S3 闭合, 启动防跳继电器KO , KO 接点即由21 位置切换到 41 位置, 断开合闸回路并保持。若此时线路或设备故障 , 继电保护动作跳闸。但由于合闸回路已可靠断开,
15、从而防止了开关跳跃。2.3弹簧储能式防跳回路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页如图 3, 当一个持久合闸命令到来时, 合闸电流经 SK 或 HJ 通过S3, K1, K1, S2, S1, YA 1 接通开关合闸。合闸后弹簧机构开始储能,并联在合闸回路的弹簧储能辅助开关S3 常闭点接通防跳继电器K1, K1 的常开点自保 , 常闭点断开合闸回路。若此时线路或设备故障, 继电保护动作跳闸 , 由于合闸回路已可靠断开, 有效地防止了开关跳跃。2.4跳闸线圈辅助接点式防跳回路如图 4 所示, 在合闸过程中出现短路故障时,
16、 保护装置使断路器跳闸, 由跳闸线圈操动的常开辅助接点TQ 2 闭合, 保持跳闸线圈继续通电。跳闸线圈的常闭辅助接点TQ 1 断开, 切断合闸回路 , 如果此时合闸命令继续存在 , 也不会使断路器再次合闸。合闸命令解除后,跳闸线圈失电 , 接线恢复原来状态。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页3应用过程中需注意的问题a1 对于没有防跳装置的断路器应加装电气防跳回路, 串联式防跳回路性能最优 , 应优先采用 , 可收到一举两得的效果。b1 串联式防跳继电器的启动电流线圈应按灵敏度不小于2 选型,且安装时应注意电流线圈与
17、电压线圈的极性一致。c1 当保护装置内部和开关操作机构都有电气防跳回路时, 推荐采用保护装置内部的防跳回路, 而将操作机构中的防跳回路甩掉, 这样使用可靠 , 维护方便。d1 对于弹簧储能式操作机构, 有人认为其储能机构本身已具有防跳功能 , 似乎不必再加电器防跳回路。但储能机构并不能防止因合闸接点粘连而造成的开关跳跃, 又没有防止保护出口接点断弧烧毁的功能, 所以还是加装电气防跳回路为好。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页