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1、斷路器本體防跳與微機(jī)保護(hù)裝置中防跳回路關(guān)系的分析引言目前,企業(yè)的供電及電氣設(shè)備多采用微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行斷路器的分 / 合閘控制。微機(jī)保護(hù)裝置的防跳設(shè)置與斷路器本體的防跳設(shè)置如何正確合理的選擇;如何避免故障發(fā)生時(shí),斷路器重復(fù)合閘于故障線路、設(shè)備,是電氣系統(tǒng)運(yùn)行及設(shè)備安全的重要保障。1、防跳工作原理1.1微機(jī)保護(hù)裝置的防跳工作原理在我集團(tuán)公司供水?dāng)U建改造工程中,各水廠分別采用了北京四方繼保有限公司、北京和利時(shí)系統(tǒng)有限公司及珠海萬(wàn)利達(dá)電氣有限公司的多種微機(jī)保護(hù)裝置,其控制、防跳回路的設(shè)置基本相通。原理圖如圖 1。當(dāng)有一個(gè)持續(xù)的合閘信號(hào)時(shí),此時(shí)分?jǐn)嗦菲鳎?TBJ 電流線圈動(dòng)作, TBJ-1 打開(kāi),切斷合
2、閘回路, TBJ-2 閉合,持續(xù)的合閘信號(hào)啟動(dòng) TBJ 電壓線圈并靠 TBJ-2 自保持,使合閘回路保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài),防止斷路器的再次合閘,直到持續(xù)合閘信號(hào)消失,TBJ 失壓恢復(fù)。+kmTWJ-km控制母線VR1跳位監(jiān)視HTTBJ-1HQQF58合閘TBJ-2TBJ防跳閉鎖VQTTBJTQQF67I跳閘合位監(jiān)視HWJ圖 1 微機(jī)保護(hù)裝置防跳原理1/101.2斷路器本體防跳工作原理開(kāi)關(guān)柜中的斷路器采用了 ABB公司的 VD4-12 及 SIEMENS 公司的 3AH3-40.5 型真空斷路器,斷路器本身都配置了防跳環(huán)節(jié),其防跳環(huán)節(jié)的設(shè)置基本一致,原理圖如圖2。斷路器合閘的同時(shí),斷路器 QF輔助常開(kāi)觸
3、點(diǎn)閉合,防跳繼電器 KO 帶電工作, KO節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)合閘回路,同時(shí)接通防跳閉鎖回路,防跳繼電器 KO 在持續(xù)合閘信號(hào)下自保持,使合閘回路保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài),直到持續(xù)合閘信號(hào)消失, KO失壓恢復(fù)。+kmHQ-km控制母線KOQF合閘HQKOQFR2防跳閉鎖圖 2 斷路器防跳原理1.3兩種防跳原理的區(qū)別保護(hù)裝置的防跳是通過(guò)跳閘信號(hào)分?jǐn)鄶嗦菲鞯耐瑫r(shí),啟動(dòng) TBJ 繼電器并由持續(xù)的合閘信號(hào)使 TBJ 自保持來(lái)完成切斷合閘回路,由其他信號(hào)啟動(dòng),故障信號(hào)保持。斷路器本體防跳是通過(guò)斷路器合閘的瞬間啟動(dòng) KO 繼電器,由持續(xù)的合閘信號(hào)使 KO 繼電器自保持來(lái)完成切斷合閘回路,只要故障合閘信號(hào)存在,此種狀態(tài)將一直保持,
4、與斷路器的狀態(tài)無(wú)關(guān)。2 微機(jī)保護(hù)裝置和斷路器本體防跳共存時(shí)與控制回路關(guān)系由于微機(jī)保護(hù)裝置控制與斷路器的分/ 合閘密不可分,同時(shí)微機(jī)保護(hù)裝置不但具有分 / 合閘控制功能,而且對(duì)于控制回路是否完好,也通過(guò)其內(nèi)部的繼電器進(jìn)行監(jiān)視。防跳環(huán)節(jié)與控制回路存在著不同的關(guān)系,如圖3。2/10+kmTWJ-km控制母線R1跳位監(jiān)視TBJ-1KOQFHQ合閘58R2KOQF防跳閉鎖TBJ-2TBJ防跳閉鎖VTBJTQQF67IHWJ跳閘合位監(jiān)視圖 3 整體控制原理2.1 斷路器防跳環(huán)節(jié)正常分 / 合閘時(shí)及合閘信號(hào)存在時(shí)的狀況由于生產(chǎn)廠家的選用設(shè)備不同, R1、R2 分壓電阻的設(shè)置、繼電器的動(dòng)作電壓、返回系數(shù)不同及
5、控制母線電壓的高低不同,決定微機(jī)保護(hù)裝置的控制回路監(jiān)視繼電器 TWJ和防跳繼電器 KO的動(dòng)作狀態(tài)可能存在以下幾種不正常的狀況:( 1)斷路器正常合閘時(shí),斷路器的防跳環(huán)節(jié)必然動(dòng)作,合閘信號(hào)消失后, 在正常的控制電壓作用下, 此時(shí) TWJ和 KO繼電器可能都保持動(dòng)作狀況。由于 TWJ和 KO動(dòng)作狀況的保持,控制回路表現(xiàn)為:斷路器跳閘后,信號(hào)反映正常,斷路器再次合不上閘; TWJ不動(dòng)作、 KO繼電器保持動(dòng)作狀況,表現(xiàn)為跳閘后, 控制回路斷線信號(hào)發(fā)出, 斷路器再次合不上閘。( 2)合閘信號(hào)存在時(shí),斷路器合閘后,因有持續(xù)的合閘信號(hào)存在,斷路器防跳閉鎖環(huán)節(jié)已起作用,斷開(kāi)了合閘回路,斷路器再次合不上閘, T
6、WJ 兩端電壓相同,不動(dòng)作,發(fā)3/10出控制回路斷線信號(hào)。2.2微機(jī)防跳環(huán)節(jié)正常分/ 合閘時(shí)及合閘信號(hào)存在的狀況( 1)正常合閘時(shí),由于斷路器防跳環(huán)節(jié)的存在,信號(hào)反應(yīng)與斷路器的分析狀況相同。( 2)合閘信號(hào)存在時(shí),在開(kāi)始合閘的瞬間,斷路器防跳環(huán)節(jié)已起作用,此種狀況一直保持至斷路器合閘后的狀態(tài),直到有跳閘信號(hào)發(fā)出時(shí), TBJ-1 斷開(kāi),轉(zhuǎn)而為微機(jī)保護(hù)裝置的防跳環(huán)節(jié)起作用,此時(shí)信號(hào)反應(yīng)與斷路器的分析狀況相同。3 應(yīng)用中的問(wèn)題及其防跳環(huán)節(jié)的優(yōu)缺點(diǎn)兩種防跳設(shè)置雖然都完成了防跳功能,但由于微機(jī)保護(hù)裝置的 TWJ與 KO繼電器的不同狀況及持續(xù)合閘信號(hào)輸入點(diǎn)的不同,以及兩者間不同的防跳原理及與控制間的關(guān)系造
7、成控制和信號(hào)回路反映不能對(duì)應(yīng),給故障分析及處理帶來(lái)很大麻煩。3.1應(yīng)用中的問(wèn)題( 1)正常情況下,在斷路器跳閘后,控制回路斷線信號(hào)發(fā)出時(shí),不一定是控制環(huán)節(jié)的斷線造成的,可能是防跳閉鎖環(huán)節(jié)已起作用所致(即有持續(xù)的合閘信號(hào)) ,運(yùn)行及處理人員在工作中要特別注意。不能簡(jiǎn)單地?cái)嚅_(kāi)控制電源,使信號(hào)消除后,再恢復(fù)電源。( 2)正常情況下,信號(hào)反映正常,但斷路器再次合不上閘,也可能是斷路器防跳環(huán)節(jié)未復(fù)歸;或者是持續(xù)的合閘信號(hào)存在(微機(jī)防跳已起作用) ,此時(shí)應(yīng)予以注意。3.2 防跳環(huán)節(jié)的優(yōu)缺點(diǎn)( 1)兩種防跳環(huán)節(jié)都是產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置,且多采用微機(jī)保護(hù)裝置的防跳。采用微機(jī)保護(hù)裝置防跳時(shí),只是把斷路器的防跳環(huán)節(jié)拆除
8、,斷開(kāi) KO 線圈的接線即可,接線簡(jiǎn)單易于完成,但微機(jī)保護(hù)裝置防跳, 防跳保護(hù)的二次線路范圍小。( 2)采用斷路器防跳環(huán)節(jié)時(shí),由于微機(jī)保護(hù)裝置防跳環(huán)節(jié)集成在其內(nèi)部,必須注意在斷開(kāi) TBJ 的線圈的同時(shí),還須將 TBJ-1 的節(jié)點(diǎn)短接。因?yàn)樵跀嗦菲鞯姆捞h(huán)節(jié)閉鎖狀況下,由于分?jǐn)嗦菲鲿r(shí), TBJ-1 打開(kāi), KO失電恢復(fù),破壞了斷4/10路器防跳閉鎖環(huán)節(jié),跳閘后, TBJ 沒(méi)有自保持, TBJ-1 節(jié)點(diǎn)復(fù)歸,合閘回路接通,斷路器在持續(xù)的合閘信號(hào)下,將再次合閘。斷路器防跳環(huán)節(jié),防跳保護(hù)的二次線路范圍大,保護(hù)可靠,但由于 TWJ與 KO繼電器的動(dòng)作關(guān)系及返回系數(shù)不同而造成的合閘回路信號(hào)反映不同,保護(hù)裝
9、置內(nèi)部需要改動(dòng)。4 結(jié)束語(yǔ)綜上所述,在設(shè)計(jì)和使用中,通常都選用兩者之一。若采用兩者共存的方式,則應(yīng)合理的設(shè)置TWJ、KO繼電器及其分壓電阻 R1、R2,并綜合考慮控制電壓的高低,使斷路器正常分閘時(shí), KO繼電器能夠可靠復(fù)歸, 不致影響信號(hào)的正常反映。這是選擇斷路器防跳的關(guān)鍵,同時(shí)還應(yīng)考慮是否將KO繼電器的節(jié)點(diǎn)引入微機(jī)保護(hù)裝置,用于區(qū)分?jǐn)嗑€信號(hào)。此種狀態(tài)下,選擇兩者共存,既滿足了防跳功能及其防跳保護(hù)范圍的最大,又不影響各廠家的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)使用,使應(yīng)用得以完善。5/10斷路器防跳回路接線原理及其應(yīng)用斷路器是電力系統(tǒng)中重要的一次設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家很多, 其滅弧原理、操作機(jī)構(gòu)和控制回路也是多種多樣,
10、各有特點(diǎn) , 尤其是防跳回路的設(shè)計(jì)更是千差萬(wàn)別。 如何把控制回路和防跳回路很好地結(jié)合起來(lái), 是工程技術(shù)人員最關(guān)心的問(wèn)題。本文根據(jù)多年的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)踐 , 對(duì)目前比較流行的防跳回路接線和原理給予介紹 , 并就應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討。1 防跳回路的作用a1 防止因控制開(kāi)關(guān)或自動(dòng)裝置的合閘接點(diǎn)未能及時(shí)返回 (例如操作人員未松開(kāi)手柄 , 自動(dòng)裝置的合閘接點(diǎn)粘連 ) 而正好合閘在故障線路和設(shè)備上 , 造成斷路器連續(xù)合切現(xiàn)象。b1 對(duì)于電流啟動(dòng)、電壓保持式的電氣防跳回路還有一項(xiàng)重要功能, 就是防止因跳閘回路的斷路器輔助接點(diǎn)調(diào)整不當(dāng) (變位過(guò)慢 ) ,造成保護(hù)出口接點(diǎn)先斷弧而燒毀的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象對(duì)于微
11、機(jī)保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)是不可容忍的 , 而這一點(diǎn)卻常被人們忽視。2 防跳回路的典型接線常用防跳回路有串聯(lián)式防跳回路、并聯(lián)式防跳回路、 彈簧儲(chǔ)能式防跳回路、跳閘線圈輔助接點(diǎn)式防跳回路等。國(guó)產(chǎn)斷路器多采用串聯(lián)式防跳回路斷路器多采用并聯(lián)式防跳回路。其中串聯(lián)式防跳回路最合理, 應(yīng)用也最廣泛 , 它除具有防跳功能外 , 還具有防止保護(hù)出口接點(diǎn)斷弧而6/10燒毀的優(yōu)點(diǎn) , 這也是應(yīng)用微機(jī)保護(hù)裝置不可缺少的技術(shù)條件。其他防跳回路只具有防止斷路器跳躍的功能 , 跳閘線圈輔助接點(diǎn)式防跳回路在執(zhí)行防跳功能時(shí) , 跳閘線圈長(zhǎng)期帶電有可能燒毀。2.1串聯(lián)式防跳回路所謂串聯(lián)式防跳 , 即防跳繼電器 TBJ 由電流啟動(dòng) , 該線
12、圈串聯(lián)在斷路器的跳閘回路中。 電壓保持線圈與斷路器的合閘線圈并聯(lián)。 當(dāng)合閘到故障線路或設(shè)備上 , 則繼電保護(hù)動(dòng)作 , 保護(hù)出口接點(diǎn) TJ 閉合 , 此時(shí)防跳繼電器 TBJ 的電流線圈啟動(dòng) , 同時(shí)斷路器跳閘 , TBJ 的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)合閘回路 , 另一對(duì)常開(kāi)接點(diǎn)接通電壓線圈并保持。若此時(shí) SK (58) 或 HJ 接點(diǎn)不能返回而繼續(xù)發(fā)出合閘命令 , 由于合閘回路已被斷開(kāi) , 斷路器不能合閘 , 從而達(dá)到防跳目的。另外 ,當(dāng) TBJ 啟動(dòng)后 , 其并聯(lián)于保護(hù)出口的常開(kāi)接點(diǎn)閉合并自保 , 直到 “逼迫 ”斷路器常開(kāi)輔助接點(diǎn)變位為止 ,有效地防止了保護(hù)出口接點(diǎn)斷弧。串聯(lián)式防跳回路,如圖 1 所示。2
13、.2并聯(lián)式防跳回路7/10所謂并聯(lián)式防跳 , 即防跳繼電器 KO 的電壓線圈并聯(lián)在斷路器的合閘回路上 (如圖 2 所示 )。例如一個(gè)持久的合閘命令存在時(shí) , 合閘整流橋輸出經(jīng) Y3, S2, S3, S1, KO (21) 接通。斷路器合閘后 , 并聯(lián)在合閘回路的輔助接點(diǎn) S3閉合 , 啟動(dòng)防跳繼電器 KO , KO 接點(diǎn)即由 21 位置切換到 41 位置 , 斷開(kāi)合閘回路并保持。若此時(shí)線路或設(shè)備故障 , 繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘。但由于合閘回路已可靠斷開(kāi) , 從而防止了開(kāi)關(guān)跳躍。2.3彈簧儲(chǔ)能式防跳回路如圖 3, 當(dāng)一個(gè)持久合閘命令到來(lái)時(shí), 合閘電流經(jīng) SK 或 HJ 通過(guò) S3, K1, K1,
14、S2, S1, YA 1 接通開(kāi)關(guān)合閘。合閘后彈簧機(jī)構(gòu)開(kāi)始儲(chǔ)能 , 并聯(lián)在合閘回路的彈簧儲(chǔ)能輔助開(kāi)關(guān) S3 常閉點(diǎn)接通防跳繼電器 K1, K1 的常開(kāi)點(diǎn)自保 , 常閉點(diǎn)斷開(kāi)合閘回路。若此時(shí)線路或設(shè)備故障 , 繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘 , 由于合閘回路已可靠斷開(kāi) , 有效地防止了開(kāi)關(guān)跳躍。8/102.4跳閘線圈輔助接點(diǎn)式防跳回路如圖 4 所示 , 在合閘過(guò)程中出現(xiàn)短路故障時(shí) , 保護(hù)裝置使斷路器跳閘 , 由跳閘線圈操動(dòng)的常開(kāi)輔助接點(diǎn) TQ 2 閉合 , 保持跳閘線圈繼續(xù)通電。跳閘線圈的常閉輔助接點(diǎn) TQ 1 斷開(kāi) , 切斷合閘回路 , 如果此時(shí)合閘命令繼續(xù)存在, 也不會(huì)使斷路器再次合閘。合閘命令解除后, 跳閘線圈失電 , 接線恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。3 應(yīng)用過(guò)程中需注意的問(wèn)題a1 對(duì)于沒(méi)有防跳裝置的斷路器應(yīng)加裝電氣防跳回路 , 串聯(lián)式防跳回路性能最優(yōu) , 應(yīng)優(yōu)先采用 , 可收到一舉兩得的效果。9/10b1 串聯(lián)式防跳繼電器的啟動(dòng)電流線圈應(yīng)按
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