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摘要：随着电网的不断发展，对电力设备的可靠性的要求也越来越高。传统的继电保护专业与新型断路器设计专业间在某些方面存在着观念上的差异，在转化到断路器实际运行中会出现很多不合理问题。认真分析了新型断路器与继电保护装置间的相互联系，以220kV及以上的断路器作为研究对象，从实际运行工作中指出了断路器设计和继电保护相互配合间存在的新问题，分析了断路器压力闭锁与继电保护装置间的相互关系，并提出了解决造成断路器拒动、误动的综合措施。
关键词:电力系统;高压断路器;继电保护
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
高压开关(断路器)在电力系统中的主要作用是:开断和关合正常的负荷电流，事故或故障情况下开断故障电流,隔离故障设备,从而保证其他完好设备继续运行。在传统的断路器继电保护设计中，断路器三相不一致跳闸保护、防止开关跳跃以及合跳闸闭锁操作等保护功能都是由相应的继电保护装置来完成的。随着各类技术的不断完善，高压断路器本身自带的功能也越来越完善，目前电力工程中普遍采用的新型高压断路器都自带以上多项断路器自保护功能，从某些方面大大地简化了断路器继电保护回路的接线，使得整个二次配线更加清晰可靠。由于断路器厂家在自我设计研究时与继电保护工程人员在某些方面没有很好的协商，使得在整个继电保护设计过程中存在一些观念上的不一致，从而在实际运行工作中出现了一些不必要的问题，也就是说新的技术和新的设备总需要更多的实践运行才能更加完善其缺点，使整个技术更加成熟可靠。本文将以220kV及以上高压断路器在实际运行工程中出现的问题作一总结分析。
1 断路器跳合闸闭锁
传统的高压断路器是通过油压、气压或弹簧等形成的压力差触发断路器保护装置中压力闭锁继电器来实现断路器压力异常闭锁合跳闸。在当时的条件及技术约束下，考虑到压力闭锁继电器的价格成本等原因，继电保护工程设计人员没有对高压断路器各类运行工况进行单一的分相监视和控制，而是采用当断路器任一相或多相压力出现异常情况后都会选择闭锁断路器三相操作回路。在实际运行工作中，许多电力研究者对断路器是否需要采用分相监视和控制已经作了许多研究，都认为断路器采用分相监视可以大大提高断路器的运行可靠性。传统的断路器当发生断路器单相压力异常时，继电保护回路将发出断路器压力异常闭锁信号，通过操作机构实现断路器三相闭锁，此时，如果非异常相出现故障就不能通过跳闸命令切除故障，而只能通过断路器操作机构失灵，继电保护后备装置动作来切除故障，这样整个操作时间即为：
t=t(单相监视动作时间)+t(失灵保护动作时间) （1）
从式（1）可以看出，当采用三相综合监视时，非异常相故障动作时间会比采用单相监视大，大大地延长了故障切除时间，对整个断路器有更大的危害，不利于整个供电系统的稳定运行。如果采用分相监视和控制，当断路器发生单相压力异常被闭锁时，若供配电系统非异常相发生单相故障时，可以利用此相独立的保护装置实现单相跳闸，若故障切除后也可以通过保护装置的重合闸来实现断路器合闸命令。避免了三相综合监视的单相故障三相同时闭锁的弊端，也提高了断路器的运行可靠性。
2 继电保护防跳回路
在传统断路器继电保护设计过程中，如何防止断路器跳跃是继电保护的一个重点，通常是采用多种继电保护装置共同来完成（如下图）。如果断路器发生故障后，微机自动控制发出合闸命令时，继电保护装置就会通过各类设备复杂的端子接线和各类型继电器不同的开断接点相互配合来将断路器可靠地闭锁在对应的跳闸位置，防止断路器产生所谓的跳跃。
220kV保护装置控制回路图
目前，厂家在新型断路器设计制造过程中，就已经将断路器跳跃功能作为新型断路器自带的一项重要功能，可以通过断路器内部集成模块，通过自身就能实现防止断路器跳跃，而且整个接线都在断路器内部集成模块接线盘中，不需要外部端子或继电保护设备，整个内部接线简单清晰，且对应引出引入接点配合也十分有效。
通过断路器自身实现防跳功能是继电保护设计过程中希望出现的最优工况，但是对于继电保护装置设计厂家而言，为了与不同型号的断路器相配合，在继电保护装置设计过程中，通常在操作回路中都有断路器防跳回路模块。在实际安装和运行过程中，需要将新型断路器或继电保护装置中的某一防跳功能模块停用。如果两个模块的防跳功能都共同使用，两套防跳功能模块将会相互干扰，有时会出现拒动行为，给断路器正常工作带来了巨大的安全隐患。同时，新型的断路器由于与其他继电保护设备间的运行还不是很成熟，在信号处理速度、响应时间等方面还需要相互的配合，特别是断路器的整定时间问题还是新型断路器面临的一个巨大挑战。
3 跳闸回路电源设计
在继电保护设计中，对220kV 及以上电压等级为了防止高压断路器拒动，并实现安全可靠地切除各类故障。在继电保护装置中均配置了双跳闸操作机构、双操作电源等明备用跳闸装置。对于操作电源采用电源切换回路，即正常运行时压力闭锁继电器由独立的第一组直流电源供电，当此组直流电源供电消失时，通过电源自动切换装置自动切换到第二组直流电源上，以保证跳闸动力的供给。但是在长期的运行工程中，工作人员发现，电源自动切换方式有一个弊端，即：当断路器压力闭锁回路发生短路时，由于電流很大造成第一组直流电源线路烧毁，由于自动切换装置自动作，直流电源自动切换到第二组直流电源上，此时压力闭锁回路依然处于短路状态，又会造成第二组直流电源电路烧毁，从而导致整个断路器系统失去可靠的操作电源。
因此，电力系统反事故措施规定对于高压断路器不允许直接采用直流电源自动切换方式。对于高压断路器操作机构电源在继电保护设计过程应该至少提供两套同样的压力闭锁触点，通过控制回路分别控制两组独立压力闭锁继电器，采用两套压力闭锁控制回路，保证断路器操作机构在发生故障时有可靠的动力电源。
4 重合闸技术
采用重合闸技术可以大大提高电力系统供电可靠性，当断路器在压力低闭锁情况时，如果微机自动控制发出重合闸命令实现重合闸时，断路器操作机构会进入“分—延时0.3s—合—分”操作死循环，这样在分—合交替的过程中会产生强大的电弧效应，对断路器绝缘材料有巨大的损伤，严重时会导致断路器某些机构在动力效应下发生形变。因此，在断路器相应的设计规范中，明确规定断路器只能执行单分或单合的独立操作，而不能执行多循环的分—合交替操作。在微机发出重合闸启动命令前，必须通过压力继电器控制回路，对断路器压力进行检测，若出现断路器压力低闭锁重合闸信号时，应通过对应的继电保护回路实现重合闸闭锁，并发出压力低闭锁重合闸故障信号。
5 结语
新型的断路器是时代的产品，给电力系统继电保护提供了许多优越的观点，大大地减少了接线数量及外部设备的需求，本文通过以上分析总结了以下新断路器在应用过程与继电保护配合时出现的新问题，大致总结如下：
（1）防跳模块相互冲突，在实际的安装和运行过程最容易被忽视而造成运行过程中出现非寻常的断路器拒动和误动。
（2）操作机构电源设计过程中，需要断路器有两套独立的操作机构电源控制回路，防止断路器出现操作动力电源消失的事故。
（3）重合闸在设计过程中要实现单分或单合的独立操作程序。
[参考文献]
[1] 林榕，曹树江.CSL101 与LFP2901 线路重合闸应用问题的分析[J].电网技术，2003，27 （10）：78～81
[2] 曹树江，林榕.断路器操动机构与继电保护控制回路的协调与配合[J].继电器，2005，33（24）：72～75
[3] 李超群.上海电网220 kV 一个半断路器接线继电保护设计[J].电力自动化设备，2002，22（3）
[4] 宋雪燕.采用一个半断路器接线的330 kV 线路继电保护应用分析[J].西北电力技术，2004，32（3）
[5] 刘爱民，林莘.断路器操动机构用直线感应电机的优化设计[J].电机与控制学报，2009，13（4）
关键词:电力系统;高压断路器;继电保护
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
高压开关(断路器)在电力系统中的主要作用是:开断和关合正常的负荷电流，事故或故障情况下开断故障电流,隔离故障设备,从而保证其他完好设备继续运行。在传统的断路器继电保护设计中，断路器三相不一致跳闸保护、防止开关跳跃以及合跳闸闭锁操作等保护功能都是由相应的继电保护装置来完成的。随着各类技术的不断完善，高压断路器本身自带的功能也越来越完善，目前电力工程中普遍采用的新型高压断路器都自带以上多项断路器自保护功能，从某些方面大大地简化了断路器继电保护回路的接线，使得整个二次配线更加清晰可靠。由于断路器厂家在自我设计研究时与继电保护工程人员在某些方面没有很好的协商，使得在整个继电保护设计过程中存在一些观念上的不一致，从而在实际运行工作中出现了一些不必要的问题，也就是说新的技术和新的设备总需要更多的实践运行才能更加完善其缺点，使整个技术更加成熟可靠。本文将以220kV及以上高压断路器在实际运行工程中出现的问题作一总结分析。
1 断路器跳合闸闭锁
传统的高压断路器是通过油压、气压或弹簧等形成的压力差触发断路器保护装置中压力闭锁继电器来实现断路器压力异常闭锁合跳闸。在当时的条件及技术约束下，考虑到压力闭锁继电器的价格成本等原因，继电保护工程设计人员没有对高压断路器各类运行工况进行单一的分相监视和控制，而是采用当断路器任一相或多相压力出现异常情况后都会选择闭锁断路器三相操作回路。在实际运行工作中，许多电力研究者对断路器是否需要采用分相监视和控制已经作了许多研究，都认为断路器采用分相监视可以大大提高断路器的运行可靠性。传统的断路器当发生断路器单相压力异常时，继电保护回路将发出断路器压力异常闭锁信号，通过操作机构实现断路器三相闭锁，此时，如果非异常相出现故障就不能通过跳闸命令切除故障，而只能通过断路器操作机构失灵，继电保护后备装置动作来切除故障，这样整个操作时间即为：
t=t(单相监视动作时间)+t(失灵保护动作时间) （1）
从式（1）可以看出，当采用三相综合监视时，非异常相故障动作时间会比采用单相监视大，大大地延长了故障切除时间，对整个断路器有更大的危害，不利于整个供电系统的稳定运行。如果采用分相监视和控制，当断路器发生单相压力异常被闭锁时，若供配电系统非异常相发生单相故障时，可以利用此相独立的保护装置实现单相跳闸，若故障切除后也可以通过保护装置的重合闸来实现断路器合闸命令。避免了三相综合监视的单相故障三相同时闭锁的弊端，也提高了断路器的运行可靠性。
2 继电保护防跳回路
在传统断路器继电保护设计过程中，如何防止断路器跳跃是继电保护的一个重点，通常是采用多种继电保护装置共同来完成（如下图）。如果断路器发生故障后，微机自动控制发出合闸命令时，继电保护装置就会通过各类设备复杂的端子接线和各类型继电器不同的开断接点相互配合来将断路器可靠地闭锁在对应的跳闸位置，防止断路器产生所谓的跳跃。
220kV保护装置控制回路图
目前，厂家在新型断路器设计制造过程中，就已经将断路器跳跃功能作为新型断路器自带的一项重要功能，可以通过断路器内部集成模块，通过自身就能实现防止断路器跳跃，而且整个接线都在断路器内部集成模块接线盘中，不需要外部端子或继电保护设备，整个内部接线简单清晰，且对应引出引入接点配合也十分有效。
通过断路器自身实现防跳功能是继电保护设计过程中希望出现的最优工况，但是对于继电保护装置设计厂家而言，为了与不同型号的断路器相配合，在继电保护装置设计过程中，通常在操作回路中都有断路器防跳回路模块。在实际安装和运行过程中，需要将新型断路器或继电保护装置中的某一防跳功能模块停用。如果两个模块的防跳功能都共同使用，两套防跳功能模块将会相互干扰，有时会出现拒动行为，给断路器正常工作带来了巨大的安全隐患。同时，新型的断路器由于与其他继电保护设备间的运行还不是很成熟，在信号处理速度、响应时间等方面还需要相互的配合，特别是断路器的整定时间问题还是新型断路器面临的一个巨大挑战。
3 跳闸回路电源设计
在继电保护设计中，对220kV 及以上电压等级为了防止高压断路器拒动，并实现安全可靠地切除各类故障。在继电保护装置中均配置了双跳闸操作机构、双操作电源等明备用跳闸装置。对于操作电源采用电源切换回路，即正常运行时压力闭锁继电器由独立的第一组直流电源供电，当此组直流电源供电消失时，通过电源自动切换装置自动切换到第二组直流电源上，以保证跳闸动力的供给。但是在长期的运行工程中，工作人员发现，电源自动切换方式有一个弊端，即：当断路器压力闭锁回路发生短路时，由于電流很大造成第一组直流电源线路烧毁，由于自动切换装置自动作，直流电源自动切换到第二组直流电源上，此时压力闭锁回路依然处于短路状态，又会造成第二组直流电源电路烧毁，从而导致整个断路器系统失去可靠的操作电源。
因此，电力系统反事故措施规定对于高压断路器不允许直接采用直流电源自动切换方式。对于高压断路器操作机构电源在继电保护设计过程应该至少提供两套同样的压力闭锁触点，通过控制回路分别控制两组独立压力闭锁继电器，采用两套压力闭锁控制回路，保证断路器操作机构在发生故障时有可靠的动力电源。
4 重合闸技术
采用重合闸技术可以大大提高电力系统供电可靠性，当断路器在压力低闭锁情况时，如果微机自动控制发出重合闸命令实现重合闸时，断路器操作机构会进入“分—延时0.3s—合—分”操作死循环，这样在分—合交替的过程中会产生强大的电弧效应，对断路器绝缘材料有巨大的损伤，严重时会导致断路器某些机构在动力效应下发生形变。因此，在断路器相应的设计规范中，明确规定断路器只能执行单分或单合的独立操作，而不能执行多循环的分—合交替操作。在微机发出重合闸启动命令前，必须通过压力继电器控制回路，对断路器压力进行检测，若出现断路器压力低闭锁重合闸信号时，应通过对应的继电保护回路实现重合闸闭锁，并发出压力低闭锁重合闸故障信号。
5 结语
新型的断路器是时代的产品，给电力系统继电保护提供了许多优越的观点，大大地减少了接线数量及外部设备的需求，本文通过以上分析总结了以下新断路器在应用过程与继电保护配合时出现的新问题，大致总结如下：
（1）防跳模块相互冲突，在实际的安装和运行过程最容易被忽视而造成运行过程中出现非寻常的断路器拒动和误动。
（2）操作机构电源设计过程中，需要断路器有两套独立的操作机构电源控制回路，防止断路器出现操作动力电源消失的事故。
（3）重合闸在设计过程中要实现单分或单合的独立操作程序。
[参考文献]
[1] 林榕，曹树江.CSL101 与LFP2901 线路重合闸应用问题的分析[J].电网技术，2003，27 （10）：78～81
[2] 曹树江，林榕.断路器操动机构与继电保护控制回路的协调与配合[J].继电器，2005，33（24）：72～75
[3] 李超群.上海电网220 kV 一个半断路器接线继电保护设计[J].电力自动化设备，2002，22（3）
[4] 宋雪燕.采用一个半断路器接线的330 kV 线路继电保护应用分析[J].西北电力技术，2004，32（3）
[5] 刘爱民，林莘.断路器操动机构用直线感应电机的优化设计[J].电机与控制学报，2009，13（4）