高压断路器控制回路常见问题分析及改进
冯涛
【摘 要】论文主要针对高压断路器控制回路常见问题的分析和改进展开深入研究，结合断路器控制回路原理，对高压断路器控制回路的操作机构控制回路误发跳闸信号、断路器拒动不能及时断开回路等常见问题进行了深入分析。最后提出了在合闸回路中及时增设超时时间继电器，同时还要合理选择继电器的改进措施。
【Abstract】This paper focuses on the analysis and improvement of common problems in control circuit of high voltage circuit breaker. Combined with the principle of control circuit of circuit breaker， this paper analyzes the common problems in control circuit of high voltage circuit breaker， such as the control circuit of the operating mechanism sends out trip signal wrongly， the circuit breaker fails to disconnect the circuit in time when it refuses to operate. Finally， the improvement measures of adding timeout relay in closing circuit and selecting relay reasonably are put forward.
【关键词】高压断路器;控制回路;分析处理
【Keywords】high voltage circuit breaker; control circuit; analysis and processing
【中图分类号】TM561? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章编号】1673-1069（2019）01-0168-02
1 引言
断路器是铁路牵引变电所的一项重要电气设备，这对于接通或断开电路具有极大的帮助，特别是在牵引供电系统发生短路故障时，断路器能否迅速动作将故障点切除，与断路器的电气、机械性能有着一定的联系，还关系到其控制、保护及二次回路接线的合理性。因此，对于高压断路器控制回路，必须要制定切实可行的改进措施来保证供电系统的安全运行。
2 断路器控制回路原理
以高铁牵引变电所220kV等级的断路器控制回路为例，现阶段，断路器分、合闸二次控制回路得到了广泛的应用，斷路器在合闸命令发生过程中，如果断路器辅助接点没有返回，合闸回路会一直处于导通的状态。
在实际运行过程中，断路器在合闸操作过程中极容易出现以下问题：首先，在断路器分、合闸过程中，断路器机构和辅助开关配合不合理问题经常出现，进而导致在分、合闸过程中，断路器分、合闸到位辅助开关触头难以断开;其次，断路器机构自身的灵活性严重缺失，卡涩现象较为常见[1]。在断路器分、合闸操作过程中，虽然分、合闸回路导通，但是由于受到机构问题的影响，很难合上断路器。
3 高压断路器控制回路常见问题分析
3.1 跳闸操作箱误发跳闸信号
针对跳闸操作箱误发跳闸信号问题，值班人员必须要明确断路器跳闸的原因是因为正常操作跳闸导致的，还是事故跳闸导致的。针对这一问题，相关工作人员必须要进行深入的分析和探讨。
图1属于某厂生产的分相操作箱原理接线图的一部分，这在220kV和以上断路器的控制回路中得到了广泛的应用，但是在手动正常操作断路器跳闸过程中，极容易误发保护动作出口跳闸信号。比如：以A相为例，在手动操作断路器跳闸过程中，手动继电器STJa励磁，其接点STJa闭合，如果接通了跳闸回路，极容易导致断路器出现跳闸。在这个过程中，对于“防跳”继电器的自保护回路来说，接通了保护动作出口跳闸信号继电器TXIJa电流线圈回路，导致其励磁动作，进而不利于运行人员的正常操作和运行。
在图1中，对于手动继电器STJa的接点，如果在TXIJa电流线圈两端进行了并接，在STJa发生动作时，会大大增加TXIJa电流线圈短路问题的发生概率，但是，针对TXIJa动作电流这一问题，要对断路器跳闸电流进行全方位、多角度的分析，以此来为设计提供可行的参考依据，其动作具有高度的灵活性，而且线圈直流电阻也不大。此时，STJa接点已经将其电流线圈短路，但是仍然会流经一些跳闸电流，进而存在于TXIJa电流线圈[2]，进而使其动作。因此，结合现场实际调试经验，在TXIJa继电器选择和调试过程中，要将这种动作的灵活性保持在合理范围内，而且在保护动作出口过程中，还要确保电路器能够跳闸，并发出信号。
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3.2 断路器拒动不能及时断开回路
对于进线为220kV等级牵引变电所的高压断路器，大都设置了两组跳闸线圈，在手动跳闸时，所接通的跳闸线圈仅有一组，而要想满足自动装置动作跳闸的保护要求，要将两组跳闸线圈进行接通处理，旨在确保断路器动作跳闸的稳定性和可靠性，及时将故障点切除掉，避免事故范围的扩大，将电力系统故障的危害降至最低，从而促进电力系统的健康运行。
以330kV牵引变电所为例，在电气调试施工过程中，对于进线保护带断路器联动试验工作的开展，必须予以高度重视。在试验过程中，断路器拒动现象较为常见，也就是说，针对手动操作断路器分合闸，其运作状态是非正常的，而保护装置动作出口以后，断路器没有出现跳闸现象。基于此，反复校对和分析断路器控制回路和保护回路接线，但是并没有发现异常问题。要想充分掌握拒动的成因，相关工作人员在试验时，可以任意采用一组跳闸线圈回路断开，这时，断路器拒动现象便消失不见，如果两组跳闸线圈同时接入断路器，便会出现拒动现象。经过查找和分析发现，两组跳闸线圈套在了同一铁芯上（见图2），在这两组线圈中，其匝数是相同的，保护装置在发出跳闸指示以后，流经两线圈的电流也是相同的，进而产生的磁通为Ф1=Ф2。在图2中，铁芯中的合成磁通Ф=Ф1+Ф2=2Ф1，其中，产生了诸多电磁力，这远远比一组跳闸线圈工作效率要高，很难使断路器出现跳闸现象，但是针对两组跳闸线圈的实际接线，仍然需要进一步改进。
由图3可以了解到，两组跳闸线圈产生的磁通Ф1和Ф2数值是相同的，但是方向上是不相同的，所以，铁芯中合成磁通Ф=Ф1-Ф2=0，所产生的电磁力也是0，進而造成保护装置动作出口跳闸，断路器拒动。对于这种错误的接线方式，必须要予以高度重视。
4 改进措施
4.1 合闸回路中增设超时时间继电器
在断路器分、合闸回路中，对于分、合闸超时时间继电器SJ的增设是至关重要的。在断路器合闸过程中，在开启合闸线圈以后，要启动超时时间继电器SJ，其正常合闸时间并不长，极容易导致超时返回继电器SJ延时触点动作出现滞缓现象。在合闸回路中，如果存在故障问题，如果合闸保持时间与断路器正常操作时间存有差异，则开关辅助接点出现断开现象的概率较高。超时闭合触点SJ-1动作将中间继电器ZJ开启，开启以后，其闭合触点ZJ-1断开合闸回路，ZJ-2断开超时继电器SJ启动回路，避免在控制回路中烧坏各个元件，其保护作用十分显著。在SJ启动过程中，开入量回路中ZJ继电器的一对常开触点的运作状态是闭合的，借助硬接点信号向监控后台发送故障信号。
4.2 合理选择继电器
对于时间继电器来说，继电器必须要保证较高的精准度，而且也要避免由于时间继电器的接入，进而使分、合闸回路参数的准确性难以保证，从而导致分、合闸线圈的动作电压和功率降低，要结合控制回路电压等级来确定时间继电器的电压等级。
5 结语
综上所述，针对高压断路器控制回路的常见问题要予以高度重视，并制定配套可行的改进措施，最大程度地避免分、合闸回路电器元件和保护装置元器件出现烧坏现象，将变电所维护费用控制在合理范围内，落实好节约化原则，并为设备的安全运行创造良好的条件，以满足变电所的内在需求。其中，对于保护装置生产厂家，还要合理化设计断路器控制回路，进而满足用户需求。
【参考文献】
【1】甘凌霄，朱剑宇，卢兴福，等.基于DSP的高压断路器控制回路智能防烧模块的研制[J].电力大数据，2018，21（06）：58-62.
【2】耿蒲龙，宋建成，赵钰，等.基于SVM增量学习算法的煤矿高压断路器故障模式识别方法[J].煤炭学报，2017，42（08）：2198-2204.
【摘 要】论文主要针对高压断路器控制回路常见问题的分析和改进展开深入研究，结合断路器控制回路原理，对高压断路器控制回路的操作机构控制回路误发跳闸信号、断路器拒动不能及时断开回路等常见问题进行了深入分析。最后提出了在合闸回路中及时增设超时时间继电器，同时还要合理选择继电器的改进措施。
【Abstract】This paper focuses on the analysis and improvement of common problems in control circuit of high voltage circuit breaker. Combined with the principle of control circuit of circuit breaker， this paper analyzes the common problems in control circuit of high voltage circuit breaker， such as the control circuit of the operating mechanism sends out trip signal wrongly， the circuit breaker fails to disconnect the circuit in time when it refuses to operate. Finally， the improvement measures of adding timeout relay in closing circuit and selecting relay reasonably are put forward.
【关键词】高压断路器;控制回路;分析处理
【Keywords】high voltage circuit breaker; control circuit; analysis and processing
【中图分类号】TM561? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章编号】1673-1069（2019）01-0168-02
1 引言
断路器是铁路牵引变电所的一项重要电气设备，这对于接通或断开电路具有极大的帮助，特别是在牵引供电系统发生短路故障时，断路器能否迅速动作将故障点切除，与断路器的电气、机械性能有着一定的联系，还关系到其控制、保护及二次回路接线的合理性。因此，对于高压断路器控制回路，必须要制定切实可行的改进措施来保证供电系统的安全运行。
2 断路器控制回路原理
以高铁牵引变电所220kV等级的断路器控制回路为例，现阶段，断路器分、合闸二次控制回路得到了广泛的应用，斷路器在合闸命令发生过程中，如果断路器辅助接点没有返回，合闸回路会一直处于导通的状态。
在实际运行过程中，断路器在合闸操作过程中极容易出现以下问题：首先，在断路器分、合闸过程中，断路器机构和辅助开关配合不合理问题经常出现，进而导致在分、合闸过程中，断路器分、合闸到位辅助开关触头难以断开;其次，断路器机构自身的灵活性严重缺失，卡涩现象较为常见[1]。在断路器分、合闸操作过程中，虽然分、合闸回路导通，但是由于受到机构问题的影响，很难合上断路器。
3 高压断路器控制回路常见问题分析
3.1 跳闸操作箱误发跳闸信号
针对跳闸操作箱误发跳闸信号问题，值班人员必须要明确断路器跳闸的原因是因为正常操作跳闸导致的，还是事故跳闸导致的。针对这一问题，相关工作人员必须要进行深入的分析和探讨。
图1属于某厂生产的分相操作箱原理接线图的一部分，这在220kV和以上断路器的控制回路中得到了广泛的应用，但是在手动正常操作断路器跳闸过程中，极容易误发保护动作出口跳闸信号。比如：以A相为例，在手动操作断路器跳闸过程中，手动继电器STJa励磁，其接点STJa闭合，如果接通了跳闸回路，极容易导致断路器出现跳闸。在这个过程中，对于“防跳”继电器的自保护回路来说，接通了保护动作出口跳闸信号继电器TXIJa电流线圈回路，导致其励磁动作，进而不利于运行人员的正常操作和运行。
在图1中，对于手动继电器STJa的接点，如果在TXIJa电流线圈两端进行了并接，在STJa发生动作时，会大大增加TXIJa电流线圈短路问题的发生概率，但是，针对TXIJa动作电流这一问题，要对断路器跳闸电流进行全方位、多角度的分析，以此来为设计提供可行的参考依据，其动作具有高度的灵活性，而且线圈直流电阻也不大。此时，STJa接点已经将其电流线圈短路，但是仍然会流经一些跳闸电流，进而存在于TXIJa电流线圈[2]，进而使其动作。因此，结合现场实际调试经验，在TXIJa继电器选择和调试过程中，要将这种动作的灵活性保持在合理范围内，而且在保护动作出口过程中，还要确保电路器能够跳闸，并发出信号。
<C：＼Users＼Administrator＼Desktop＼中小企业管理与科技·上旬刊201901＼文件＼38-1.jpg>
3.2 断路器拒动不能及时断开回路
对于进线为220kV等级牵引变电所的高压断路器，大都设置了两组跳闸线圈，在手动跳闸时，所接通的跳闸线圈仅有一组，而要想满足自动装置动作跳闸的保护要求，要将两组跳闸线圈进行接通处理，旨在确保断路器动作跳闸的稳定性和可靠性，及时将故障点切除掉，避免事故范围的扩大，将电力系统故障的危害降至最低，从而促进电力系统的健康运行。
以330kV牵引变电所为例，在电气调试施工过程中，对于进线保护带断路器联动试验工作的开展，必须予以高度重视。在试验过程中，断路器拒动现象较为常见，也就是说，针对手动操作断路器分合闸，其运作状态是非正常的，而保护装置动作出口以后，断路器没有出现跳闸现象。基于此，反复校对和分析断路器控制回路和保护回路接线，但是并没有发现异常问题。要想充分掌握拒动的成因，相关工作人员在试验时，可以任意采用一组跳闸线圈回路断开，这时，断路器拒动现象便消失不见，如果两组跳闸线圈同时接入断路器，便会出现拒动现象。经过查找和分析发现，两组跳闸线圈套在了同一铁芯上（见图2），在这两组线圈中，其匝数是相同的，保护装置在发出跳闸指示以后，流经两线圈的电流也是相同的，进而产生的磁通为Ф1=Ф2。在图2中，铁芯中的合成磁通Ф=Ф1+Ф2=2Ф1，其中，产生了诸多电磁力，这远远比一组跳闸线圈工作效率要高，很难使断路器出现跳闸现象，但是针对两组跳闸线圈的实际接线，仍然需要进一步改进。
由图3可以了解到，两组跳闸线圈产生的磁通Ф1和Ф2数值是相同的，但是方向上是不相同的，所以，铁芯中合成磁通Ф=Ф1-Ф2=0，所产生的电磁力也是0，進而造成保护装置动作出口跳闸，断路器拒动。对于这种错误的接线方式，必须要予以高度重视。
4 改进措施
4.1 合闸回路中增设超时时间继电器
在断路器分、合闸回路中，对于分、合闸超时时间继电器SJ的增设是至关重要的。在断路器合闸过程中，在开启合闸线圈以后，要启动超时时间继电器SJ，其正常合闸时间并不长，极容易导致超时返回继电器SJ延时触点动作出现滞缓现象。在合闸回路中，如果存在故障问题，如果合闸保持时间与断路器正常操作时间存有差异，则开关辅助接点出现断开现象的概率较高。超时闭合触点SJ-1动作将中间继电器ZJ开启，开启以后，其闭合触点ZJ-1断开合闸回路，ZJ-2断开超时继电器SJ启动回路，避免在控制回路中烧坏各个元件，其保护作用十分显著。在SJ启动过程中，开入量回路中ZJ继电器的一对常开触点的运作状态是闭合的，借助硬接点信号向监控后台发送故障信号。
4.2 合理选择继电器
对于时间继电器来说，继电器必须要保证较高的精准度，而且也要避免由于时间继电器的接入，进而使分、合闸回路参数的准确性难以保证，从而导致分、合闸线圈的动作电压和功率降低，要结合控制回路电压等级来确定时间继电器的电压等级。
5 结语
综上所述，针对高压断路器控制回路的常见问题要予以高度重视，并制定配套可行的改进措施，最大程度地避免分、合闸回路电器元件和保护装置元器件出现烧坏现象，将变电所维护费用控制在合理范围内，落实好节约化原则，并为设备的安全运行创造良好的条件，以满足变电所的内在需求。其中，对于保护装置生产厂家，还要合理化设计断路器控制回路，进而满足用户需求。
【参考文献】
【1】甘凌霄，朱剑宇，卢兴福，等.基于DSP的高压断路器控制回路智能防烧模块的研制[J].电力大数据，2018，21（06）：58-62.
【2】耿蒲龙，宋建成，赵钰，等.基于SVM增量学习算法的煤矿高压断路器故障模式识别方法[J].煤炭学报，2017，42（08）：2198-2204.
