非全相试验中断路器跳跃故障分析及改进

非全相试验中断路器跳跃故障分析及改进
发布时间：2022-02-28T06:02:53.486Z 来源：《福光技术》2022年1期作者：张阳[导读] 针对发电电动机来说，机组主变开关在分合闸时，由于断路器自身的性能质量或二次操作系统不良等都可能造成断路器三相分合闸不一致，造成非全相运行。

丰满发电厂吉林丰满 132000
摘要：某厂在进行断路器本体非全相保护试验中出现断路器跳跃现象，经分析此断路器防跳采用操作箱防跳，本体非全相保护为直接作用于开关本体，因此未启动防跳致使开关出现跳跃现象。

若使用操作箱防跳应将断路器本体自带的保护出口接至操作箱前。

经改进后，取消操作箱防跳而使用断路器本体防跳，试验后非全相保护动作及防跳功能正常。

关键词：户外开关站非全相保护防跳
1 非全相试验及防跳回路的意义
针对发电电动机来说，机组主变开关在分合闸时，由于断路器自身的性能质量或二次操作系统不良等都可能造成断路器三相分合闸不一致，造成非全相运行。

当出现断路器分合闸不一致时，主变或机组中将产生负序或零序电流，如果只靠机组本身负序反时限保护动作，则可能由于整定时间过长导致对侧后备保护先动作，造成事故扩大，严重危害系统及机组安全。

因此对断路器非全相功能定期的检验是极具必要的。

断路器防跳功能是防止其出现合闸-分闸-合闸现象。

出现此现象时极易导致断路器本体损坏。

此时若机组处于并网或停机状态下则会使系统遭受多次故障带来的影响，同样也会严重影响系统及机组的安全。

因此针对防跳回路的设计及检验也非常重要。

2 非全相保护功能及防跳功能实现
非全相保护功能的实现主要由以下几种方式：
主要利用开关辅助节点来直接起动时间继电器后进行跳闸。

需要注意的是用此种方法需对断路器本体辅助触点动作时间进行控制，目前标准为断路器辅助触头动作时间与主触头动作时间差不大于10ms。

同时时间继电器动作时间应按0.5~4S整定以躲过重合闸动作时间。

利用操作箱或保护装置本身TWJ来监视断路器位置，当断路器位置不一致时延时起动跳闸继电器。

三相不一致节点串接负序电流继电器来启动保护。

其中负序电流应按躲过发电电动机正常运行时负序电流进行整定。

此种方法，在发电电动机负荷较小时容易出现拒动情况。

断路器防跳的实现主要有机构防跳和操作箱防跳。

其中操作箱防跳仅能避免已知或已经接入的
跳闸令来实现，很难避免因操作箱外至断路器本体间的寄生二次回路所带来的影响。

而使用机构箱防跳需要注意的是，设计安装时不可将操作箱与机构二次回路简单对接。

由于操作箱和机构型号较多，本体防跳继电器和合闸监视回路电阻在某些情况下匹配。

因此，如果配合不好，就会出现机构防跳回路与操作箱防跳回路冲突问题。

总体来说采用机构防跳应满足串联接入跳合闸回路的自保持线圈，其动作电流不应大于额定跳合闸电流的50%，线圈压降小于额定值的5%。

3 非全相试验案例故障分析
近期某厂在设备检修时，进行到主变高压侧断路器非全相保护试验中发现高压侧断路器出现“跳跃”，防跳回路未闭锁合闸现象。

经现场认真查找分析，找出了原因并及时进行了改进，消除了这一设备隐患。

该厂为地下式厂房。

厂房内有两台单机容量为150MW的斜流式抽水蓄能机组，两台机组分别经两台变压器升压至220kV后接入到地面220kV开关站。

本次进行试验机组其主变高压侧断路器为ABB公司生产的户外瓷柱式HPL245B1型断路器，其操作箱为ZFZ-12C型分相操作箱。

经过近期电缆综合治理后，该机组二次电缆根据设计院设计图纸进行了重新设计、接引，取消了断路器本体防跳而改用操作箱防跳回路。

在本次非全相保护试验过程中出现合闸-跳闸-合闸的断路器跳跃情况。

防跳功能即防止断路器出现上述“跳跃”现象，所谓断路器“跳跃”现象是指由于合闸回路手合或遥合接点粘连以及合闸脉冲较长时合于永久性故障时造成合闸-跳闸-合闸的情况。

一旦发生断路器”跳跃“现象，极易导致断路器损坏，同时造成保护越级跳闸。

图1为ZFZ-12C型分相操作原理图（以A相为例）:
图1 ZFZ-12C原理图（A相）
由上图可以看出，操作箱启动防跳功能时必要条件为跳闸回路中1TBJa励磁，即STJ、TJR、TJQ、TBJ等任一继电器励磁。

此时合闸令一直存在则防跳回路自保持，断开合闸回路。

即1TBJa1、1TBJa2常闭节点打开。

此时如果合/分闸令未经过操作箱则防跳回路不启动，将会导致防跳功能失效。

而户外断路器非全相保护为开关本体非全相保护。

如图2：
图2 断路器本体非全相保护原理图
由上图可以看出断路器本体非全相保护为其辅助接点搭接，当满足三相状态不一致时经延时继电器K6，使Q7接触器动作，完成跳闸。

此跳闸节点为A、B、C三相本体X1：629、X1：729端子。

此端子并未接入到断路器操作箱中跳闸回路中，故而出现非全相保护动作时操作箱防跳不启动，从而造成断路器状态跳跃。

如图3：
图3 断路器本体分闸原理图
4 非全相试验中断路器跳跃故障改进措施
因此，针对断路器本体非全相保护不启动操作箱防跳的情况，提出下面三种改进措施：
改进措施1：屏蔽断路器操作箱防跳，应用断路器本体防跳。

如下图，短接X3：112、X3：113端子。

图4 断路器本体合闸原理图
由于断路器本体防跳功能不需要跳闸判据，只需在断路器合闸后辅助接点（BG03、BG04）闭合后接通K3后实现自保持。

当开关合闸后合闸指令未消失时，即使出现断路器跳闸的情况，防跳继电器K3也能断开合闸回路，防止断路器跳跃。

屏蔽操作箱防跳需短接X10-34与X10-35端子，并摘除装置4n24至X10-35内线（以A相为例）。

而后接入断路器本体X1：610端子。

此时出现跳闸令也不会对操作箱部分的合闸回路产生影响，防跳功能靠断路器本体K3防跳继电器实现。

改进措施2：仍采用操作箱防跳，将非全相保护跳闸线引出至操作箱跳闸端子如图5：
图5 ZFZ-12C原理图
即将原断路器本体非全相保护跳闸接线断开，而后将接触器常开节点接引至操作箱端子X6-23、X6-5（第一组跳闸线圈）和X6-24、X6-6（第二组跳闸线圈）与原非全相跳闸线圈相对应。

改进措施3：取消断路器本体非全相保护，采用断路器操作箱自带的非全相保护回路或机组（主变）保护装置的非全相保护，其跳闸出口接至操作箱与其他保护出口并联。

使用断路器操作箱防跳需要注意的是，一些断路器本体自带的保护应将其保护出口全部接至操作箱而非直接作用于线圈跳闸，这样才能保证当断路器本体保护作用于动作时，断路器操作箱防跳回路起作用，防止造成断路器跳跃。

5 结语
需要指出的是，该厂改进措施主要以非全相保护采用断路器本体的方式进行。

该厂站采用措施1进行改进后，对断路器防跳功能进行检验结果动作正常。

同时，针对断路器本体自带的非全相保护进行试验，非全相保护动作及防跳功能配合正常。

参考文献
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