500 kV开关防跳继电器返回异常问题分析

钱李孟杨

（南方电网超高压输电公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

0 引言

2022年5月13日，某变电站500 kV第五串高抗5151开关、500 kV第五串联络5152开关（见图1）防拒动特维工作。5151、5152开关均使用本体防跳功能，开展防跳功能检查时，发现5151、5152开关本体防跳功能正常，但防跳继电器动作后不能返回。

图1 53小室5151、5152开关接线示意图

通过在53小室5151、5152开关保护屏模拟开关合闸命令持续保持、同时开出分闸命令的方式进行本体防跳功能检查验证。作业过程发现5151开关防跳功能正确动作、防跳继电器不能正确返回；5152开关防跳功能正确动作、防跳继电器不能正确返回。现场检查，5151开关防跳功能正确动作，防跳继电器未能返回，其靠公共端侧电压为-111V（三相），靠R1电阻侧电压为-94 V（三相），即其两端压差为17 V。5152开关防跳功能正确动作，防跳继电器未能返回，其靠公共端侧电压为-111.5 V（三相），靠R1电阻侧电压为-94.5V左右（三相），即此时防跳继电器两端压差为17V。

1 防跳功能原理分析

《500 kV变电站二次接线标准》（Q/CSG1201016-2017）规定保护装置和断路器上的防跳回路应且只应使用其中一套，优先使用断路器机构防跳。《南方电网电力系统继电保护反事故措施2014版》规定多个出口继电器可能同时跳闸时，宜由防止跳跃继电器TBJ实现自保持，防跳继电器应为快速动作的继电器，其动作电流小于跳闸电流的50%，线圈压降小于额定值的10%；并且每个断路器应且只应使用一套防跳回路，宜采用开关本体防跳。

防跳回路是二次操作回路中用于防止断路器反复跳跃的回路[1-3]。当操作回路中合闸回路出现了故障（即合闸接点发生粘黏等），若此时断路器所在一次回路出现故障从而保护动作跳闸，但因合闸脉冲一直存在，断路器又会被合上，如此反复，使断路器不停地分合。为了防止断路器这种反复分合情况的发生，在二次操作回路中设置了防跳回路，其基本原理是当合闸脉冲一直存在时，断路器分闸后，合闸回路能被其断开，使断路器在持续的合闸脉冲消失前不能再次被合闸。

断开合闸回路的方式通常有两种，在保护的操作回路中断开，或在断路器机构的二次操作回路中断开[4-6]。当防跳功能启用时，在保护的操作回路中断开合闸回路，叫保护防跳；在断路器机构的二次操作回路中断开合闸回路，叫机构防跳。

1.1 防跳继电器动作特性检查

5月13日下午，通过逐渐升压至继电器动作，随后逐渐降压使继电器返回的方式开展5151、5152开关防跳继电器试验。根据试验数据，5151、5152开关防跳继电器动作电压、返回电压差异不大。相关数据如表1所示。

表1 5151、5152开关防跳继电器试验数据V

本次分析52Y继电器动作特性：使用继电保护测试仪在52Y继电器两端加入50 V电压，继电器吸合，并测量其常开接点全部闭合，常闭接点全部打开，继电器正确动作。考虑5151、5152开关防跳继电器动作后未返回状态下两端有17 V左右压差，继电器动作后立即将继电保护测试仪输出电压直接降至17 V，52Y继电器保持吸合状态（未返回），测量其常开接点全部闭合，常闭接点全部打开。随后，将52Y继电器两端电压逐渐降低，降至13 V左右时，继电器复归。反复试验多次，52Y继电器在10-17 V区间时能返回。考虑同型号继电器存在一定差异性，对5151、5152开关进行相同方法的试验，发现将电压直接降至17 V时，5151、5152三相的52Y继电器均不返回。

综上所述，在现场模拟防跳回路功能检验时，5151、5152开关52Y防跳继电器动作后其两端压差保持为17 V左右，且结合继电器动作特性试验，该电压水平下继电器不能返回。

1.2 开关防跳回路电阻分压情况分析

5151开关使用本体防跳功能，其接线示意图如图2所示。

图2 5151开关使用本体防跳功能接线示意图

根据上图所示回路情况，得出该回路等效电路图如图3所示。

图3 等效电路图

已知整个回路正端电压为+110 V，负端电压为-110 V，则回路中跳位监视回路等效电阻R、R1、防跳继电器52Y电阻R2共分220 V电压。根据欧姆定律，串联电阻分压值与其电阻值成正比，即电阻值越大分得的电压越高。设回路总电阻，则可得出该回路的分压情况：

2 开关防跳回路检查分析

2.1 5151开关防跳回路检查分析

1）分压情况计算分析

以A相为例，断开5151开关两路控制电源，分段测量回路中各元件电阻值，测得跳位监视回路电阻R为14.7 kΩ，R1电阻2.0 kΩ，52Y继电器电阻R2为1.4 kΩ。计算得出电压分布理论值如表2所示。

表2 电压分布理论值

根据理论计算，得出回路中各点电压如表3所示。

无论是商品鳞茎还是试管鳞茎，在5 ℃贮藏的各个时期GA3含量均比25 ℃贮藏的要高，上升速度要快，并且在20th d都有1个高峰的出现；无论是5 ℃贮藏还是25 ℃贮藏，商品鳞茎比试管鳞茎GA3含量上升幅度均要大，说明在同样的贮藏条件下，商品鳞茎较试管鳞茎更易解除休眠。

表3 回路中各点电压V

2）回路电压实际测量情况分析

以A相为例，合上5151开关两路控制电源，4Q1D3为正电公共端，6D为负电公共端。在开关分闸情况下，不给合闸命令，操作箱侧跳位监视回路4C1D14端子至7 A端子接通，此时手动使防跳继电器52Y励磁，其常开辅助接点13/14闭合，R1电阻串入回路。此时回路中电位分布为：4C1D14端子-68 V，52Y继电器a端-94 V，b端-111 V，52Y继电器压差为17 V，见表4。该压差能让52Y继电器保持吸合状态，故52Y继电器正常复归。

表4 回路电压测量点对比V

5151开关防跳回路各点电位实测值与理论分析计算值基本一致。

2.2 5152开关防跳回路检查分析情况

1）分压情况计算分析

以A相为例，断开5152开关两路控制电源，分段测量回路中各元件电阻值，测得跳位监视回路电阻R为14.9 kΩ，R1电阻2.0 kΩ，52Y继电器电阻R2为1.4 kΩ。根据上述电压分布情况计算原理，计算得出电压分布理论值（见表5）。

表5 电压分布理论值

根据理论计算，得出回路中各点的压降（见表6）。

表6 回路中各点的压降V

2）回路电压实际测量情况分析

以A相为例，合上5152开关两路控制电源，4Q1D3为正电公共端，6D为负电公共端。在开关分闸情况下，不给合闸命令，操作箱侧跳位监视回路4C1D14端子至7 A端子接通，此时手动使防跳继电器52Y励磁，其常开辅助接点13/14闭合，R1电阻串入回路。此时回路中电位分布为：4C1D14端子-69 V，52Y继电器a端-94 V，b端-111 V，52Y继电器压差为17 V，该压差能让52Y继电器保持吸合状态（见表7）。

表7 回路电压测量点对比V

5152开关防跳回路各点电位实测值与理论分析计算值基本一致。

2.3 防跳继电器不能返回的风险

防跳继电器不能返回的风险电路图如图4所示，本体52Y防跳继电器动作后不返回，61/62接点将持续断开，81/82接点将持续断开，13/14接点将持续闭合，防跳回路持续导通，合闸回路一直被断开。若此时有合闸命令开关将无法合闸。

图4 防跳继电器不能返回的风险电路图

4 结语

该站5151、5152开关（日本三菱气动机构开关）南瑞继保CZX-22GN型操作箱跳位监视回路电阻为14.9 kΩ左右，与本体防跳回路分压配合不当，导致开关本体防跳继电器动作后有约17 V压差不能返回。主要存在以下2个问题：

1）三菱开关防跳继电器动作特性异常：通过设定固定步长方式进行动作特性校验时，其两端电压50 V左右时动作、35至40 V区间时返回。模拟继电器动作后立即将其两端电压降至17 V，继电器不能返回，逐步降低电压至10至17 V区间时，继电器返回。

2）南瑞继保CZX-22GN型操作箱跳位监视回路电阻与三菱开关本体防跳继电器失配：5151、5152开关操作箱跳位监视回路电阻约为14.9 kΩ（北京四方5131开关保护操作箱跳位监视回路电阻约为25.2 kΩ），分压较小导致其防跳继电器两端出现压差且高于继电器返回电压导致不能返回。