新型断路器与继电保护装置配合应注意的问题
作者：华北电力大学 甘景福 来源：赛尔电气应用 总第83期
摘要：分析新型断路器功能上的特点，根据实际工作情况指出其在与继电保护装置配合上出现的新问题，并提出解决方法。
　　
　　关键词：断路器,继电保护,配合
　　
　　随着诸如ABB、西门子等国外厂家的设备进入中国以及它们的设计原则和理念被越来越多的国内断路器生产厂家所采用，以进口设备的设计为蓝本的新型断路器在电力系统中得到了广泛的应用。一些新型断路器本身具有三相不一致保护功能和防止开关跳跃功能以及本身具备闭锁合跳闸操作的功能等。这些功能原来都是由继电保护装置来实现的，当断路器本身能够实现后，很大程度上简化了继电保护的回路接线，这是其优点所在。但由于这终究是一种新的设备和新的接线方式，且这些功能转化到断路器本身后由于断路器专业和继电保护专业在观念上还存在一些差异，因此实际工作中还是出现了一些问题。在这里以220kV及以上电压等级分相操作的断路器为例作一简单的介绍。
　　
　　1断路器三相不一致功能
　　
　　原来断路器三相不一致动作保护一直是作为继电保护装置的一项功能存在的，其原理是由断路器常开、常闭辅助接点进行相应的组合，在断路器处于三相不一致状态时导通并启动继电保护装置，经适当地延时出口发三跳令跳开合入相断路器，从而避免断路器长期处于三相不一致状态对系统造成影响。
　　
　　新型断路器此功能由断路器本身实现，其简化接线图如图1所示。当断路器处于三相不一致状态时，组合后的辅助接点闭合直接启动断路器本身附带的时间继电器，延时到达后继电器的一对接点闭合去发三跳令、另一对接点去中央信号系统发三相不一致动作信号。这种设计中跳闸功能本身没有问题，问题出在信号回路中。继电保护要求在任何保护动作出口后都应该有可保持的信号指示，以方便分析动作情况。图1所示接线中，KT1接点闭合发跳闸令的同时，信号回路也被KT2接通。但正常情况下，处在合位的断路器在接到三相不一致跳闸令后不过几十毫秒的时间就会跳开，从而使断路器三相不一致状态消失。三相不一致状态的消失会使KT线圈失电，于是KT2接点会回到断开位置。也就是说作为断路器三相不一致跳闸的信号指示回路只在跳闸过程中会有极短暂的导通过程，而在断路器跳开后又恢复到原始断开状态。考虑到目前大多数非综合自动化站和少数的综合自动化变电站的监控系统的信号监视回路不具备保持功能，那么在图1所示接线情况下，如果发生了断路器三相不一致跳闸的情况，是没有任何信号可以给我们提供有价值的指示的。
　　
　　为了解决这一问题，我们很容易会想到在信号回路中加入一信号继电器，用信号继电器的接点去发信号并利用信号继电器的功能实现信号的保持。但是由于现在的断路器动作时间都非常快，那么也就非常可能出现信号继电器来不及动作的情况。所以我们可以采用另一个简单的方法，即在继电器KT的启动回路中加入其自身的接点KT3来实现自保持，从而保证信号的保持。改变后的接线如图2所示。

　　图1断路器自身三相不一致回路接线简化示意图
　　
　　图2改变后断路器自身三相不一致回路接线简化示意图
　　
　　2断路器跳合闸闭锁问题
　　
　　早期的断路器不论是SF6气体出现问题还是机构的液压、弹簧等处出现异常要闭锁断路器跳闸或合闸都是通过保护装置的相关回路进行的。新型的断路器将这些可能出现异常的部分都通过接点形式串入了合跳闸回路中，一旦出现问题这些接点打开便可以闭锁断路器的跳合闸操作。应该说不仅接线简单了，而且闭锁功能也更加可靠。我们这里主要讨论一下断路器操作机构异常(气动机构的气压异常、液压机构的液压异常以及弹簧机构的弹簧未储能等)与继电保护装置的配合问题。
　　
　　以前的断路器压力异常闭锁合跳闸要通过保护装置的操作箱中的压力闭锁继电器的接点断开合跳闸回路来实现，因为考虑到接线复杂性和压力闭锁继电器的数量有限，因此没有对断路器状况进行分相监视，而是任一相断路器有异常均会闭锁三相操作回路。新型断路器中，由于此功能由断路器本身就地实现，没有上面的限制。我们认为可以也有必要对三相断路器进行分相闭锁。特别是跳闸回路的分相闭锁比三相闭锁有着很大的优越性。在分相闭锁的情况下如果断路器某相发生异常被闭锁，那么系统发生其它相单相故障时还是能通过保护装置和断路器的配合通过单相跳闸、单相重合闸来实现故障的切除。当发生的单相故障与异常断路器的相别相同时，最终可以通过断路器失灵保护切除故障。而如果是单相断路器异常闭锁三相的情况，一相断路器发生异常则会闭锁三相的跳闸回路。那么即使非异常相发生单相故障且保护装置正确动作发出单跳令，由于断路器跳闸回路已经被闭锁，断路器不能被跳开，故障也就不能被切除。最后只能依靠断路器失灵保护延时隔离故障。综上，我们可以发现分相跳闸闭锁比三相跳闸闭锁可以在更多的情况下保证单相故障的可靠切除，再考虑到系统中绝大部分的故障是单相故障，应该说分相跳闸闭锁对系统的稳定是有很大益处的。
　　
　　对于合闸回路是否有必要进行分相闭锁，答案应该是否定的，因为这种设计方法没有明显的优点，反而在单相异常不闭锁三相的合闸的情况下，如果某相发生异常我们进行合闸操作会出现非异常相被合上而异常相被闭锁，从而出现断路器三相不一致的状态，对系统产生不必要的冲击。
　　
　　最后还有一个问题值得我们重视，即断路器压力异常闭锁重合闸的问题。实践工作中我们发现，很多厂家的设备压力异常并没有按照闭锁跳闸、闭锁重合闸和闭锁合闸分压力等级提供闭锁接点，有些甚至没有为继电保护装置提供闭锁重合闸的接点。这样就存在隐患。在断路器处于机构压力异常状态应该闭锁重合闸时，按照常规的设计断路器应提供给继电保护装置断路器异常闭锁重合闸的信号，继电保护装置进而在单相故障时不选相直接三跳。而如果断路器没有提供这样的接点，那么对于单相故障继电保护装置将选出故障相并单相跳闸，延时重合闸动作发出合闸令。但此时断路器处于异常闭锁重合闸(由于是同压力等级，因此合闸回路也被闭锁)状态，合闸回路被闭锁，因此跳开的断路器并不能再次被合上。此时就会出现断路器三相不一致的状态，只能再次延时靠断路器三相不一致保护动作跳开其余两相。可见这种动作过程较断路器闭锁保护重合闸而由保护直接三跳的过程，使系统不正常状态时间多持续了重合闸延时和断路器三相不一致延时两个时间的总和，无益于系统稳定。
　　
　　另外，如果断路器提供的闭锁合闸和闭锁重合闸的压力等级是一样的情况，此闭锁接点对于某些型号的继电保护装置(比如WXH一11，CSL一100)而言一定注意不要接到继电保护装置的压力低闭锁重合闸的开关量输入端。因为这些继电保护装置对压力低闭锁重合闸的定义和处理方法并不一定保证保护在有此开关量输人的情况下对单相故障实现三相跳闸，且闭锁重合闸。而是一定要把闭锁接点接到一有此开关量输入就闭锁重合闸且保护三相跳闸的输入端。
3防跳回路的问题
　　
　　以往防止断路器跳跃功能的实现都是继电保护装置的事情，其通过较复杂的接线和继电器接点的组合在断路器合于故障时将断路器可靠的闭锁在跳开位置，而不至于产生跳跃最终产生危险。新型的断路器本体目前均能实现防止断路器跳跃的功能，且接线非常简单，接点配合也十分可靠。因此新的设计一般都以将防跳功能放在断路器本体来实现。但这里需要注意的问题是：首先为了和不同的断路器配合，继电保护装置的操作回路还都有防跳回路的设计和接线，这样在和新型断路器配合时就必须将继电保护装置内的防跳功能停用，防止两套系统同时工作产生相互干扰和影响，发生不可预料的动作行为。但由于继电保护回路中的防跳继电器一般被用来作为跳闸保持继电器，因此在停用继电保护防跳功能时，要特别注意保留作为跳闸保持功能的相关回路，否则就可能会出现继电保护出口继电器接点断弧引起烧损的结果。另外还要注意，由于开关控制箱中的防跳继电器与继电保护操作回路的跳闸位置继电器回路串联分压后的电压超过了防跳继电器的返回电压，形成了防跳继电器自保持，从而断开了合闸回路的问题。详细分析见华北调局【1996】48号文件(《印发“关于进口及引进技术生产的开关防跳回路的反事故措施”的通知》)。
　　
　　4断路器就地操作的问题
　　
　　新型断路器本体均设有操作回路远方就地操作切换回路，正常时置于远方位置，跳合闸操作可以通过监控设备、控制把手以及继电保护装置在远方进行。当需要在断路器本体就地操作时，将远方就地操作切换回路置于就地位置，通过断路器本体机构箱内装设的合跳闸控制设备进行就地合跳闸操作。这里需要注意，由于切换回路置于就地位置时其合跳闸回路与继电保护装置的联系是被断开的，因此如果我们进行就地合断路器的送电操作，当断路器合于故障时继电保护装置尽管能够动作但因跳闸回路被断开所以断路器不能被跳开。最终会形成断路器合于故障但无法及时跳开的情况，这样不仅会造成事故停电范围的扩大，还会对操作人员的人身安全造成威胁。因此我们必须明确断路器的就地操