交流电源串入直流电源回路导致断路器跳合闸原因分析

黄容芳

中广核红花（流域）公司大埔电厂，广西 柳州 545200

目前，电厂和变电站大多采用直流电源对继电器保护和断路器的回路控制进行供电，因为直流电路具有数量多、分布广等特点。电厂和变电站在工作运行时，常常会出现建筑施工或设备改造和工作同时进行的情况，一旦工作出现失误，交流电源很有可能串入直流电源回路，导致断路器跳合闸的现象产生。考虑到直流电路有分布电容的存在，可能会有交流电源通过分布电容开启继电器的现象出现，这样会使得多台电路器都出现跳闸或者合闸，造成很严重的影响。本文列举了一些地方电厂断路器跳合闸的情况，并对跳合闸的原因进行了一些分析，提出了一些相关的建议。

1 断路器跳合闸故障现象

1.1 陕西电厂35 kV断路器跳闸故障

故障现象：断路器跳闸，具体故障为：合闸接触器线圈烧坏，故障结果：输出断路器跳闸、合闸电磁铁和合闸机构损坏。

相关检查：该装置带有10 kV真空断路器电磁接触器线圈，合闸时输出0.4 A的电流，同时还有35 kV SF6断路器弹簧储能机构，合闸时线圈输出2.2 A的电流。合闸线圈以及接触器线圈将会长时间的带有0.4A～2.2 A的电流，他们长时间的带电，很容易被烧坏。

1.2 长沙电厂开关跳合闸故障

故障现象：启备变断路器开关跳开，1号机的断路器开关合上，没有搜索到保护信号。

设备故障前运行方式：1号机断路器开关处于开启状态，一号线和二号线断路器开关、母联电路器开关以及其启备变短路器开关都处于闭合状态。

相关检查：使用直流电源系统对1号机断路器和启备变断路器进行回路电流的保护控制。而一号线和二号线断路器使用220 kV升压站直流电源系统进行回流电源的保护控制工作。经过调查发现，事故发生时，空预器正在进行工作，它的工作主要是将空预器的控制回路从220V的交流电源变成直流电源。经过初步认定发现，这次的事故是由于空预器工作时把交流电源串入直流电源回路引起的。

因为启备变断路器开关已经合上，所以只需要针对1号机断路器进行研究实验。从安全角度考虑，应该单独使用一组蓄电池给一号机电路器进行供电。在试验时，应将交流电源的火线经过调压器输出接到断路器操作箱的负极，零线要接地，可以发现1号机断路器操作箱上的继电器和电压切换箱上的继电器开始活动。另外，还可以不经过调压器，将交流电源的火线直接接到一号机电路器操作箱上的直流电源负极处，发现开关由原来的分开变成闭合，再次重复试验，发现断路器跳闸。

1.3 湘潭电厂500kV断路器跳闸故障

故障现象：3台电路器同时跳闸，开关站全部失压，3号主变和3号机组厂用电，4号主变失电。

故障前运行方式：3号机未开机，4号机未投产，1号线和2号线负荷较小，机组部分按照常用负荷运行。故障产生之后，没有任何保护动作信号，断路器的保护记录中有断路器多次启动和复归的记录，断路器操作箱上第1、2两组跳闸红色信号灯都是亮着的。总体来说，故障时的电流和电压没有明显的异常。值得注意的是，工作人员说曾经听到3个断路器操作箱中继电器发出较高频率的异常响声。

相关检查：3个断路器同时跳闸，和正常的保护工作有偏离，严格的来讲，没有哪个保护工作能做到同时切断三个断路器，而从实际情况来看，机器并没有保护动作的信号。人们对回路进行了具体的相关检查，发现有一处出现了接线错误，也就是这一处错误，导致了主厂房中直流电源中串入了交流电源，出现了断路器跳闸现象。

2 断路器跳合闸原因分析

我们对交流电源串入直流电源回路导致断路器跳闸的现象进行分析发现，通常情况下，合闸回路一般容易产生合闸线圈和合闸接触器线圈的烧坏等故障，严重时，会产生合闸电磁铁机构损坏以及输出断路器跳闸的现象。出现这些故障的原因主要有：断路器的电流传输不够灵活；电池电量不够；断路器中的储能弹簧没能完成储能的工作；合闸保险没有合上，或出现接触不良和熔断的现象；合闸电磁铁和接触器的故障；断路器自身其他部件的故障等。

3 对电路器跳合闸现象的建议

交流电源串入直流电源回路，会引起继电器的抖动，造成跳闸或合闸等较为严重的后果。我们必须采取适当的措施，来避免这些事故的发生。

3.1 采用大功率继电器

根据国家对电网公司实行的一些政策，我们要对一些重要的电路应采取使用大功率，能够强电启动的继电器。这里所说的继电器，要求达到高于5W的动作功率，同时还要求有不小于10ms的动作时间。根据国家对电网公司制定的新的标准化设计规范，我们可以在电流回路中安装大功率的重动继电器，或者可以利用相关软件对电路进行有效地安全防护。根据国家推行的对变压器的保护措施可以看出，要求电压器的动作速度不得小于10ms，这样对变压器有良好的保护作用。

从这些政策可以看出，它们都是以避免交流电源传入直流电源回路为目的的，将这些政策落实到实际装置的运行上，能够很好的防止断路器的跳合闸现象。

3.2 直流系统可以分段运行

为了尽可能的阻止交流电源串入直流电源回路中，避免一些装置的异常工作行为，以及减少事故的发生，我们应该采用直流蓄电池组，并对负荷进行合理的分配，是各组承担的负荷达到平衡。每个发电厂或电力公司的直流系统要做到独立，对于多组直流系统要进行分段运行的方式。

3.3 采取安全措施

各发电厂或电力公司在对自身电力设备进行安装或检修工作的时候，必须主动地采用一些安全措施，有效地进行安全保护，从而避免直流电源回路中交流电源的串入现象。

3.4 使用录波装置

我们还应该鼓励使用录波装置，把直流电源的电压导入录波装置，再有交流电源的时候启动该装置，并在发现交流电源串入直流电源回路时，及时的发出警报，使其能够很快的被处理，同时它也有利于事故后的分析工作的进行。

4 结论

电厂和变电站在工作时，往往会遇到交流电源串入直流电源回路，导致断路器跳合闸的现象发生。我们应该及时的分析故障，并对其才去适当的措施，以减少事故的发生。

[1]赵永生，庄洪波.交流电源串入直流电源回路导致断路器跳合闸原因分析[J].湖南电力，2010(1).

[2]周亚辉，杜洋.某机交流电源故障分析[J].科技信息，2010(12).

[3]何占伟，董林原，王志本.基于D类音频放大器的程控交流电源的设计[J].今日电子，2010(8).