高压电气防跳原理

高压电气防跳原理

6kV及以上的断路器，常采用“电气防跳”。此种防跳继电器有有两个线圈，一个是供启动用的电流线圈，接在跳闸回路中；另一个是自保持用的电压线圈，通过本身的常开触点（TBJ1）接入合闸回路。

当合闸过程中，如正遇永久性故障，因而保护出口继电器触点BCJ闭合，断路器跳闸，并起动防跳继电器TBJ。若控制开关手柄（合闸按钮）未复归或其触点被卡住，以及自动合闸装置的合闸触点被卡住（没有分开），由于防跳继电器的触点TBJ1已经闭合，致使TBJ的电压线圈带电，起自保持的作用。另外，触点TBJ2业已断开，能避免合闸线圈HQ再次导通，也就防止了断路器发生“跳跃”。

触点TBJ3（与BCJ的触点并在一起）的作用，是为了防止保护出口继电器BCJ的触点被烧坏。因为自动跳闸时，BCJ的触点可能较辅助触点QF2（串在跳闸线圈TQ前的断路器常开辅助触点）先断开，以致被电弧烧坏。由于TBJ3与它并联，即使BCJ的触点先断，也不会被烧坏，而且还有跳闸出口存在。

1 跳跃闭锁回路的电路分析

电气跳跃闭锁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。跳跃闭锁继电器TBJ具有一个电流启动线圈TBJ/I、一个电压保持线圈TBJ/U,2对动合触点TBJ1,TBJ 4和2对动断触点TBJ 2 ,TBJ3 ,TBJ/I接于断路器的跳闸线圈回路,TBJ/U接于断路器的合闸回路,TBJ1作电流自保持用,TBJ2 ,TBJ3并联后串入合闸回路。

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TBJ 未返回之前手合继电器触点SHJ 或自动重合闸触点ZHJ 闭合,则TBJ 经已经闭合的TBJ 4 和SHJ 或ZHJ 自保持,即TBJ2 , TBJ 3 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 跳跃闭锁继电器的技术要求

2. 1 电流启动值

根据电力工业部1984 年反事故措施和电力系统二次回路设计规程的规定,跳跃闭锁继电器的电流启动值应与断路器的跳闸电流配合,其电流启动值不得大于断路器跳闸电流的50 % ,即跳闸时跳闸回路的电流应大于TBJ 启动电流的2 倍,保证TBJ电流的可靠系数大于2。

2. 2 电流线圈的电压降

根据上述规定,跳跃闭锁继电器的电流线圈的电压降应小于操作回路额定电压的5 %。

2. 3 电压动作值

按照规程的规定,跳跃闭锁继电器的电压动作值应不大于操作回路额定直流电压的70 % ,保证操作直流电源电压在规定范围内波动时,TBJ 可靠动作;同时TBJ 电压动作值应不小于操作回路额定直

流电压的50 % ,以保证操作直流电源回路接地时,TBJ 不误动作。

2. 4 触点性能

TBJ 的触点性能应与继电保护装置中出口中间继电器的触点性能相同,电力行业标准规定[1 ] ,继电保护装置中出口中间继电器的触点性能应符合下列要求:返回特性,返回值≥额定值的10 %(对于干簧继电器,要求返回值≥额定值的70 %) ;闭合容量,直流回路220 V ,5 A;机械寿命,不带负载时,动作105次;接触电阻,用毫欧计测量时≤0. 1 Ω; 用数字万用表测量时≤0. 5Ω;用电流电压法测量时≤0. 1Ω。

2. 5 绝缘性能

a. 同一组触点断开时,能承受工频1 000 V 电压,时间1 min ;

b. 无电气联系的各导电部分之间,能承受工频2000 V 电压,时间1 min ;

c. 所有导电部分对安装架之间,能承受工频2000 V 电压,时间1 min。

3 跳跃闭锁继电器启动回路的构成

3. 1 改变继电器电流线圈的参数

通常选用具有电流型动作线圈的电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ ,其电流线圈电流动作值按断路器跳闸电流选取,以保证继电器的动作灵敏度。针对这种要求设计的继电器电流动作值规定为标称额定值的30 %～50 % ,只要选取继电器电流与断路器电流一致,就能满足继电器灵敏度的要求。

选用电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ 的优点是跳跃闭锁回路接线简单,可以通过合闸位置继电器HWJ 对TBJ 的电流线圈进行监视,在运行过程中,如果TBJ 断线,则HWJ 会发出异常告警信号,以便及时处理。其缺点是当断路器跳闸电流改变时,必须更换相应电流规格的继电器,比较麻烦。

3. 2 继电器线圈与并联支路

为减少因断路器参数改变而引起更换跳跃闭锁继电器TBJ 参数的工作量,有关技术人员和制造单位一直在寻求一种适用于各种规格断路器的办法,其中,采用电压型继电器在继电器的电压线圈并联分流

支路法正逐步被人们认识。其并联支路可分别由电阻、二极管或稳压管电路构成,下面分别介绍由电压型继电器与电阻、二极管、稳压管并联支路构成的跳跃闭锁继电器电流启动回路(如图2(a) (b)

(c) 所示) 。

3. 2. 1 由继电器电压线圈与电阻并联支路构成

如图2 (a) ,继电器J / I 的电流启动值为0. 07～0. 12 A ,线圈电阻为10 Ω。并联电阻一般分为 4 组,可用连接片接入一只或数只电阻,调整分流大小,以改变继电器动作值,实现与断路器跳闸电流的匹配。采用这种回路应注意防止电阻断线,宜选用功率为8～10 W的金属氧化膜电阻,这种电阻可靠性高。

3.2.2 由继电器电压线圈与二极管并联支路构成如图2 (b) ,继电器J / I 的电流启动值为0. 07～0. 12 A ,线圈电阻为10 Ω。并联的4 只二极管两两串联后再并联在继电器线圈两端,且将2 串的中点连接。这样接线可以保证当其中一只二极管开路时,回路正常工作,提高回路可靠性。同时2 个支路可分担较大的电流,防止因电流过大引起二极管损坏。

经测试,按此接线,在通过电流为0. 25～10 A时,两端的电压为1. 2～2. 3 V ,继电器启动线圈中电流为0. 12～0. 23 A ,既可满足电压降小于额定电压的5 %的要求,又能保证继电器的动作灵敏度要求。

3.2.3 由继电器电压线圈与稳压管并联支路构成

如图2 (c) ,继电器J/I 的电流启动值为0. 07～0. 12 A ,线圈电阻为10 Ω。稳压管VS1 ,VS2 额定稳压电压为1. 5 V ,额定电流为5 A。2 只稳压管并联可以提高回路的可靠性。测试表明该回路能够满足电压降小于额定电压的5 %的要求,又能保证继电器的动作灵敏度要求。

上述由继电器线圈与并联支路构成的跳跃闭锁继电器的电流启动回路的不足之处是由于在继电器线圈2 端增加了并联支路,无法对继电器的线圈进行监视,若继电器线圈断线将发生不正确动作。