一起110kV断路器操作箱防跳异常问题的探讨
广东电网公司阳江供电局的研究人员吕梦丽，在2017年第10期《电气技术》杂志上撰文，针对某110kV断路器保护装置试验工作中，在测试操作箱防跳跃回路的功能时，发现断路器在合上位置，且重合闸出口压板投入时，通过测控屏上的合闸把手保持合闸指令，然后发出跳闸指令，断路器跳闸后会再次合闸，防跳保护没有实现防跳功能。
分析得知，主要是因为同期手合时合闸指令的返回时间比重合闸返回时间快造成的。提出并实现了针对此类操作箱防跳跃回路正确的试验方法，且分别在不同厂家装置上进行试验，证明防跳保护可靠实现防跳跃功能。对保护测控装置定检、验收和防跳跃回路故障排查等均具有一定的参考作用和指导意义，消除隐患。
1 前言
随着电力系统向着大机组、高电压、大电网的方向发展，防跳跃回路在变电站断路器控制回路中起着重要的作用[1]。防跳跃是指防止在手合断路器于故障点同时发生手合接点粘连的情况下，由于“保护动作跳闸”与“手合开关接点粘连”同时发生造成断路器反复跳合的情况。
断路器发生多次跳跃容易引起或者扩大事故，同时还会造成绝缘降低、遮断能力降低，甚至可能会造成断路器爆炸，危机人身设备安全[2-3,7]。所以断路器控制回路中防跳跃回路的设计必须保证本间隔的安全稳定运行，对防跳跃回路的验收、定检及消缺等工作就显得尤为重要。
110kV岗美站110kV岗塘线路保护装置和测控装置的型号分别是南瑞继保RCS-943和北京四方CSI-200E。在对本间隔的保护测控装置试验及二次回路检查工作中，发现对防跳跃回路做试验时发生了异常情况，当通过手合把手合闸于故障线路上且把手粘连时，重合闸出口动作使断路器再次合闸。
2 原理分析
现在的保护厂家和断路器厂家均在各自的二次回路中设计了相应的电气防跳跃回路，本文将对两种防跳跃回路的工作原理进行阐述，对于二者的对比分析及应用见文献[4]，本文将不再赘述。
（1）如图1所示，为RCS-943 SWI插件部分控制回路图[5]。分析其防跳跃原理，如果断路器在合位，则跳闸保持回路“9”中断路器常开辅助触点闭合。
当手合把手接点或者重合闸接点长期粘连就会造成合闸保持回路“3”中HBJ继电器线圈长期带电，此时如果发生保护动作出口，TJ接点闭合使断路器跳闸，回路“9”中TBJ继电器由于分闸电流通过而动作，其位于防跳跃回路“5”中的动合辅助触点接通，使防跳跃继电器TBJV励磁，TBJV动合辅助触点闭合实现自保持，且其动断辅助触点断开回路“3”。
此时断路器在跳位，回路“3”中断路器常闭辅助触点闭合，跳位监视回路“2”中两个跳闸位置继电器TWJ得电动作，起到了跳位监视的作用。
由以上分析可知，即使合闸指令一直存在，由于回路“3”断开，断路器不会再次合闸，从而实现了防止断路器连续分合的功能。若短接S2，则操作箱防跳跃功能取消。
图1 操作箱控制回路图
（2）110kV岗塘线开关型号为AREVAGL312-F1，其机构箱合闸回路如图2所示。S3的触点1、2实现“远方/就地”切换，远方合闸指令通过107回路开入机构箱，就地合闸指令通过S4的触点13、14合闸把手开入。
若任意一路开入发生粘连现象，断路器合闸动作，其断路器常开辅助触点-S11的触点5、6闭合，则防跳跃继电器-K11启动，其常开辅助触点13、14闭合，防跳跃继电器-K11实现自保持，防跳跃继电器常闭辅助触点断开，断开合闸回路，实现防跳跃功能。
与操作箱防跳跃回路由断路器跳闸动作启动不同，机构箱防跳跃由合闸动作启动，只要合闸接点粘连，防跳跃回路就启动，与是否存在“保护跳闸”无关。若断开X898与X900，则机构箱防跳跃功能取消。
图2 断路器机构箱控制回路图
3 试验及原因分析
试验人员通过查看工程图纸，并与现场接线对照，发现机构箱处X898与X900端子无短接线，断路器本体防跳跃功能取消；拆下保护装置SWI插件，发现S2处无短接线。说明本间隔采用的是保护操作箱防跳跃。
3.1 试验现象描述
在110kV岗塘线开关保护装置试验工作中，验证操作箱防跳跃功能时，试验步骤如下：
（1）如图3-1所示，开关合位情况下，短接五防锁1BS，将“远方/就地”转换把手1KSH置于“就地”位置，使1KSH的接点3、4导通，然后持续拧住合闸把手1KK，使1KK的接点1、2导通。
（2）如图1所示，将保护跳闸出口压板1LP1与重合闸出口压板1LP2投入，然后通过继保仪状态序列菜单加模拟量，模拟保护动作跳闸—重合闸—后加速跳闸的过程，通过测控屏开关位置指示灯及现场实际观察开关动作过程。
（3）将重合闸出口压板1LP2退出，再次通过继保仪状态序列菜单加模拟量，模拟保护动作跳闸—重合闸—后加速跳闸的过程，通过测控屏开关位置指示灯及现场实际观察开关动作过程。
步骤（2）试验结果：开关位置的变化过程为：分—合—分，同时开关机构有合闸弹簧储能现象，证明开关在试验中确实存在合闸现象。
步骤（3）试验结果：当保护动作使断路器第一次跳闸到试验结束，未发生合闸现象。
结合步骤（2）、（3）说明导致开关合上的原因在于重合闸动作出口，而按照常规对防跳跃回路的理解，在防跳跃继电器启动的情况下，合闸回路已被切断，不管是手合还是重合闸出口，开关均不应再出现合闸现象。试验结果表明保护操作箱防跳跃回路未起作用。
3.2 异常原因分析
根据防跳跃回路的原理，若防跳功能完善且在防跳继电器启动的情况下，合闸回路已因防跳继电器TBJV串接于合闸保持回路中的常闭接点断开而被切断，如图1所示，此时无论手合还是重合断路器都不会再合闸。
但根据现场实际试验结果，操作箱的防跳跃功能似乎是“防住”了手合，却未“防住”重合闸。试验人员对每一种可能导致这种异常现象的原因都进行了深入分析，过程如下：
（1）如图1所示，当保护装置发出跳闸指令，TJ接点闭合使断路器跳闸时，TBJ继电器位于回路“5”中的常开辅助接点故障导致防跳继电器TBJV未能启动。试验人员拆下保护装置的SWI插件，通过继保仪在TBJ继电器线圈施加直流电压，发现TBJ继电器正常动作且相应接点通断良好，从而否定这一推论。
（2）如图1所示，防跳继电器TBJV自身故障，不能实现自保持；或者TBJV继电器位于合闸保持回路“3”中的常闭辅助接点故障，不能切断合闸回路。通过继保仪在TBJV继电器线圈施加24V额定电压，发现TBJV继电器正常动作且相应接点通断良好，从而否定这一推论。
（3）如图1所示，重合闸出口回路“4”中，重合闸出口开入点1nB18绕过TBJV常闭接点，直接跨接至HBJ线圈，这样即使TBJV动作常闭接点断开，重合闸亦能出口。对于这种插件设计错误的小概率情况，试验人员也进行了排查。在TBJV继电器线圈施加24V额定电压，TBJV串接于合闸回路中的常闭接点断开，测试发现端子1D42到S2左端的电路导通良好，且与S2右端不导通。
（4）手合回路“6”开入到保护的合闸指令时间过短，TBJV继电器返回后，重合闸动作。通过排除上述三种因素，试验人员对此因素做了深入分析，最终确认为导致试验现象异常的原因，具体分析过程如下。
图3为CSI-200E测控装置对断路器的控制回路，图4为测控装置弱电开入回路。发现1KSH切换开关处于“就地”位置，32QP连接片位于手合同期处，手合方式为同期合闸，合闸指令开入测控装置，通过中间继电器KZ，KZ常开辅助触点2、3闭合，同期检测指令开入测控装置24V弱电回路，测控装置根据控制字设置的同期选择方式来判别断路器两侧电压是否符合选择的同期要求，当满足要求后，即通过端子32-7D13遥控开出合闸指令至保护装置操作箱。
图3 控制接点联系图
图4 弱电开入回路
通过研究CSI-200E测控装置的说明书和保护测控装置定值单，而测控装置开出的同期合闸指令展宽为500ms，保护装置在经过1s的重合闸时间后发出150ms的重合闸信号，此时，测控装置输出的同期合闸接点已经返回，防跳跃继电器TBJV同时复归，其串在合闸回路中的常闭接点返回，合闸回路接通，故重合闸动作后出现断路器合闸现象。TBJV继电器带电、合闸、跳闸及重合闸等信号具体动作时间分析见图5。
图5 动作时间分析图
为进一步验证分析结果，试验人员将手合方式压板32QP投至“手合非同期”，重复防跳跃试验过程，发现断路器跳闸后再无合闸现象，证明上述推论正确。
4 措施与效果
防跳跃回路能否可靠地发挥防跳跃的作用，直接影响到系统的安全和稳定。针对上述定检工作中发生在防跳跃回路上异常现象的问题，提出了相应的解决措施，目的在于对防跳跃回路做验证工作时，不论是故障状态跳闸，还是故障量退出后，防跳跃回路都能起到断路器防跳跃作用，解决重合闸出口动作的问题。
经过推测分析，针对本文所述的此类通过压板来选择手合方式的测控装置，手合把手粘连并不是完全等于实际意义上的“合闸开入接点粘连”，为了避免上述同期合闸信号返回造成合闸接点不能实现“粘连”的效果的现象，通过将“手合同期/手合非同期”合闸方式压板置于非同期方式，来模拟实际意义上的“手合把手接点粘连”。
试验人员重新对防跳保护功能进行验证，将上述试验中的压板32QP切换到手合非同期方式，保持分合闸把手在合闸位置，分别进行了“连续防跳试验”及“防跳间隔试验”[6]，发现断路器跳闸后不论在什么状态下均不会出现再次合闸的现象，实现了防跳跃功能。
南方电网公司在最新颁发的《中国南方电网公司继电保护反事故措施汇编》中指出，每个断路器应且只应使用一套防跳回路，宜采用开关本体防跳。此次试验异常现象是发生在微机保护装置的防跳跃回路上，当其他保护间隔断路器采用机构箱本体防跳跃回路时，此试验方法同样适用。
随后，试验人员在不同厂家的微机保护或断路器本体防跳跃回路上，通过此试验方法做防跳跃试验，结果表明防跳跃回路的功能得到了验证。
5 结束语
断路器的防跳跃回路是控制回路的重要环节，在设备投产前的调试、日常消缺、周期性定检等工作中，对保护装置及机构箱的防跳跃回路试验要重视，审图要严格，要做到保证各断路器都能正确动作，要达到断路器发生“跳跃现象”概率为零的目标和要求。
我们必须要杜绝传统的思维模式和试验方法，针对本文所述异常现象，提出的解决措施对保护测控装置定检、验收和防跳跃回路故障排查等均具有一定的参考作用和指导意义。