特高压交直流断路器防跳回路对比分析

【摘 要】 为防止特高压交直流输电系统中发生故障时由于某种原因导致高压断路器反复分合，故在高压断路器分合闸控制回路中设计有防跳回路。特高压交直流系统的运行方式有很大差异，故各自系统中的断路器运行特性也有很大区别，其防跳回路的设计也截然相反。交流断路器的防跳回路设计在合闸回路中，防止断路器再次合闸于故障；而直流断路器的防跳回路设计在分闸回路中，防止直流断路器再次断开。本文就两种特高压输电系统中断路器的防跳回路做出详细的对比分析。

【关键词】 防跳回路 高压断路器 交流断路器 直流断路器 交直流输电系统

0 引言

高压断路器不仅可以切断、闭合高压电路中的负荷电流，当系统发生故障时还可以切断故障电流，具有完善的灭弧功能和断流能力[1-2]。通过控制断路器的分合可以改变高压电网的运行方式。

高压断路器分合闸控制保护回路是设计的重要内容，其中包含防跳回路的设计[3-4]。

高压断路器可分为高压交流断路器和高压直流断路器，由于特高压交直流系统的运行方式有很大差异，故两种系统中的断路器运行特性也有很大区别，其防跳回路的设计也截然相反。本文针对两种断路器的防跳回路进行对比分析。

1 高压断路器防跳回路及其运行特性

1.1 高压断路器防跳回路

传统意义上的防跳回路，是指设计在断路器合闸回路上用于防止其合闸于故障，保护装置跳开断路器后，此时因某种原因（遥合信号持续、合闸按钮或转换开关接点粘连）合闸信号一直保持导致断路器重合于故障，然后再次断开的反复分合现象。

以上概念适用于高压交流断路器的防跳功能，为了防止其重合于故障。而高压直流断路器与之截然相反，其防跳回路是设计在分闸回路上防止其再次断开。

1.2 高压交流断路器运行特性

图1所示为500kV交流系统3/2接线方式，Q1、Q2、Q3代表三台高压断路器，Line1和Line2为两条交流出线。若此时Line1发生永久性故障，保护装置断开与Line1直接相连的高压断路器Q1、Q2将故障隔离。

以Q2为例，由于某种原因其合闸信号持续存在，则Q2会再次重合于故障线路Line1，随后保护装置再次断开Q2，如此循环反复重合。防跳回路的存在会有效杜绝此现象。

1.3 高压直流断路器运行特性

以±800kV特高压直流输电系统为例[5-6]。如图2所示，本系统采用双极四阀组接线方式。电流从整流侧流出，到逆变侧经四个换流阀组V11～V21之后再流回整流侧。正常运行时，阀组旁路断路器Q93为断开状态。若此时V11出现故障，该阀组会紧急停运，同时Q93立刻合上提供电流回路，保证其他三个换流阀组的正常运行。高压直流断路器的运行特性与交流断路器截然相反。

2 高压交流断路器防跳回路

以国内某高压电气设备厂家生产的500kV交流断路器为例，其防跳回路设计如图3所示。图中各元件为断路器处于分闸位置且继电器均不励磁时的状态。KF1为防跳继电器及相应辅助接点；S0为分合闸回路转换开关，断路器每动作一次，相应辅助接点位置状态转变一次。

若通过远方或者就地合闸，合闸命令经常闭接点KF1（21、22）和S0（1、02）发送至合闸线圈Y1使其励磁，实现断路器合闸。断路器合闸后，S0的所有辅助接点位置状态转变，即常闭接点S0（01、02）断开、常开接点S0（03、04）和S0（07、08）闭合。S0（03、04）的闭合为分闸做好准备，一旦有分闸命令发出就会立即断开断路器。

断路器合闸后，若由于某种原因合闸命令持续存在，S0（07、08）的闭合使得防跳继电器KF1励磁，常开接点KF1（13、14）会闭合实现自保持，常闭触点KF1（21、22）断开从而切断合闸回路，这就保证了断路器不会再次重合于故障，起到了防跳作用。若合闸命令消失，则KF1不励磁，两对接点返回，为下一次防跳做好准备。

3 高压直流断路器防跳回路

以国内某±800kV换流站内换流阀组旁路断路器为例，其防跳回路设计如图4所示。K7为防跳继电器；K10和K12分别为合闸与分闸闭锁继电器，正常时励磁；K2、K3、K5、K14为分合闸闭锁回路辅助常闭节点；S1为分合闸回路转换开关，断路器每动作一次，相应辅助触点位置状态转变一次。

正常情况下，K10、K12励磁，两个继电器对应的辅助接点闭合。若此时发出分闸命令且持续存在，则该命令经常闭接点S1（51、52）励磁防跳继电器K7，其辅助接点（1、2）导通实现自保持，同时分闸闭锁回路中辅助开关K7断开导致K12失磁，分闸回路断开。如前所述，此时若换流阀组出现故障需将其旁路断路器闭合为直流电流提供通路，由于K7的存在，合闸后即便是分闸信号持续存在，也不会将断路器断开，从而实现了直流断路器的防跳功能。若分闸命令消失，则K7不励磁，其辅助接点和辅助开关返回，为下一次防跳做好准备。

4 总结

本文介绍了高压断路器防跳回路的概念，并对交直流系统中高压断路器的运行特性进行分析。结合交直流系统运行方式的差异分别分析了500kV交流断路器和±800kV直流阀组旁路断路器的分合闸回路以及防跳回路。可知，交流断路器在故障时断开用以切除故障，直流断路器在故障时闭合用以提供直流通路。因此，交流断路器的防跳回路设计在合闸回路中，防止断路器再次合闸于故障；而直流断路器的防跳回路设计在分闸回路中，防止直流断路器再次断开。

参考文献：

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