電氣跳躍閉鎖迴路通常是由跳躍閉鎖繼電器實現的。跳躍閉鎖繼電器TBJ具有一個電流啟動線圈TBJ/I、一個電壓保持線圈TBJ/U、2對動合觸點TBJ1、TBJ4和2對動斷觸點TBJ2、TBJ3、TBJ/I接於斷路器的跳閘線圈迴路，TBJ/U接於斷路器的合閘迴路，TBJ1作電流自保持用，TBJ2、TBJ3並聯後串入合閘迴路。
基本介紹
- 中文名：斷路器跳躍閉鎖
- 外文名：Circuit breakers leaping locking
- 性質：電子迴路
- 領域：電子線路學
電路分析,技術要求,啟動迴路,主要套用,相關分析,
電路分析
當跳閘繼電器TJ 動作啟動跳閘時，TBJ/I 勵磁、TBJ 動作、TBJ1閉合將跳閘命令保持，直到斷路器斷開，同時TBJ2 、TBJ3斷開合閘迴路，TBJ4閉合，準備好TBJ的電壓自保持迴路。若在斷路器未斷開之前，即TBJ 未返回之前手合繼電器觸點SHJ 或自動重合閘觸點ZHJ 閉合，則TBJ 經已經閉合的TBJ 4 和SHJ 或ZHJ 保持，即TBJ2、TBJ 3 繼續處於斷開狀態，保證斷路器不會合閘，達到跳躍閉鎖的目的。
技術要求
1.電流啟動值
根據電力工業部1984年反事故措施和電力系統二次迴路設計規程的規定，跳躍閉鎖繼電器的電流啟動值應與斷路器的跳閘電流配合，其電流啟動值不得大於斷路器跳閘電流的50%，即跳閘時跳閘迴路的電流應大於TBJ啟動電流的2倍，保證TBJ電流的可靠係數大於2。
2.電流線圈的電壓降
根據上述規定，跳躍閉鎖繼電器的電流線圈的電壓降應小於操作迴路額定電壓的5%。
3.電壓動作值
按照規程的規定，跳躍閉鎖繼電器的電壓動作值應不大於操作迴路額定直流電壓的70%，保證操作直流電源電壓在規定範圍內波動時，TBJ可靠動作；同時TBJ電壓動作值應不小於操作迴路額定直流電壓的50%，以保證操作直流電源迴路接地時，TBJ不誤動作。
4.觸點性能
TBJ的觸點性能應與繼電保護裝置中出口中間繼電器的觸點性能相同，電力行業標準規定，繼電保護裝置中出口中間繼電器的觸點性能應符合下列要求：
返回特性，返回值≥額定值的10%（對於乾簧繼電器，要求返回值≥額定值的70%）；閉合容量，直流迴路220V，5A；機械壽命，不帶負載時，動作105次；接觸電阻，用毫歐計測量時≤0.1Ω；用數字萬用表測量時≤0.5Ω；用電流電壓法測量時≤0.1Ω。
5.絕緣性能
a.同一組觸點斷開時，能承受工頻1000V電壓，時間1min；
b.無電氣聯繫的各導電部分之間，能承受工頻2000V電壓，時間1min；
c.所有導電部分對安裝架之間，能承受工頻2000V電壓，時間1min。
啟動迴路
1.改變繼電器電流線圈的參數
通常選用具有電流型動作線圈的電流型繼電器作為跳躍閉鎖繼電器TBJ，其電流線圈電流動作值按斷路器跳閘電流選取，以保證繼電器的動作靈敏度。針對這種要求設計的繼電器電流動作值規定為標稱額定值的30%～50%，只要選取繼電器電流與斷路器電流一致，就能滿足繼電器靈敏度的要求。
選用電流型繼電器作為跳躍閉鎖繼電器TBJ的優點是跳躍閉鎖迴路接線簡單，可以通過合閘位置繼電器HWJ對TBJ的電流線圈進行監視，在運行過程中，如果TBJ斷線，則HWJ會發出異常告警信號，以便及時處理。其缺點是當斷路器跳閘電流改變時，必須更換相應電流規格的繼電器，比較麻煩。
2.繼電器線圈與並聯支路
為減少因斷路器參數改變而引起更換跳躍閉鎖繼電器TBJ參數的工作量，有關技術人員和製造單位一直在尋求一種適用於各種規格斷路器的辦法。其中，採用電壓型繼電器在繼電器的電壓線圈並聯分流支路法正逐步被人們認識。其並聯支路可分別由電阻、二極體或穩壓管電路構成。下面分別介紹由電壓型繼電器與電阻、二極體、穩壓管並聯支路構成的跳躍閉鎖繼電器電流啟動迴路。
由繼電器電壓線圈與電阻並聯支路構成
繼電器J/I的電流啟動值為0.07～0.12A，線圈電阻為10Ω。並聯電阻一般分為4組，可用連線片接入一隻或數隻電阻，調整分流大小，以改變繼電器動作值，實現與斷路器跳閘電流的匹配。採用這種迴路應注意防止電阻斷線，宜選用功率為8～10W的金屬氧化膜電阻，這種電阻可靠性高。
由繼電器電壓線圈與二極體並聯支路構成
繼電器J/I的電流啟動值為0.07～0.12A，線圈電阻為10Ω。並聯的4隻二極體兩兩串聯後再並聯在繼電器線圈兩端，且將2串的中點連線。這樣接線可以保證當其中一隻二極體開路時，迴路正常工作，提高迴路可靠性。同時2個支路可分擔較大的電流，防止因電流過大引起二極體損壞。
經測試，按此接線，在通過電流為0.25～10A時，兩端的電壓為1.2～2.3V，繼電器啟動線圈中電流為0.12～0.23A，既可滿足電壓降小於額定電壓的5%的要求，又能保證繼電器的動作靈敏度要求。
由繼電器電壓線圈與穩壓管並聯支路構成
繼電器J/I的電流啟動值為0.07～0.12A，線圈電阻為10Ω。穩壓管VS1、VS2額定穩壓電壓為1.5V，額定電流為5A。2隻穩壓管並聯可以提高迴路的可靠性。測試表明該迴路能夠滿足電壓降小於額定電壓的5%的要求，又能保證繼電器的動作靈敏度要求。
上述由繼電器線圈與並聯支路構成的跳躍閉鎖繼電器的電流啟動迴路的不足之處是由於在繼電器線圈2端增加了並聯支路，無法對繼電器的線圈進行監視，若繼電器線圈斷線將發生不正確動作。
主要套用
電氣迴路構成的斷路器跳躍閉鎖裝置仍被普遍使用。改變繼電器電流線圈參數的方式由於接線簡單、易於監視，是目前套用的主要方式；而由繼電器線圈與並聯支路構成跳躍閉鎖繼電器電流啟動迴路的方式，因為其易更換參數，也較受製造和運行人員歡迎，但由於電路較為複雜，且無法實現對繼電器線圈的監視，故仍需進一步積累經驗，謹慎使用。
相關分析
近幾年，我國先後引進了好幾種國外生產的或國內合資廠生產的斷路器，有ABB、阿爾斯通、以及西門子公司的產品。這些斷路器的操動機構都具有防跳電路，比較安全可靠。我局小河變線路開關採用電氣防跳和機構防跳兩種防跳措施，在驗收過程種發現存在寄生迴路，我們對寄生迴路產生的原因進行分析，並制定出相應的整改措施。本文對兩種防跳方式進行分析、比較、改進，消除了運行中寄生迴路的存在。
1、斷路器單獨採用電氣防跳迴路的技術分析
35KV及以上的斷路器常常採用“電氣防跳”，電氣防跳迴路通常是由跳躍閉鎖繼電器實現的。（圖1）是適用於具有一個跳閘線圈的斷路器的跳躍閉鎖迴路接線圖。此種防跳繼電器有兩個線圈，一個是供啟動用的電流線圈TBJI，接在跳閘迴路中；另一個是自保持用的電壓線圈TBJU，通過本身的常開接點接於合閘線圈。另外2對常開接點TBJ1,TBJ4和2對常閉接點TBJ2,TBJ3,TBJ1作電流自保持用,TBJ2,TBJ3並聯後串入合閘迴路。
當合閘過程中，如正遇永久性故障，因而保護出口繼電器接點TJ動作啟動跳閘,並啟動防跳繼電器TBJ。若此時控制開關手柄（合閘按鈕）未復歸或接點被卡住，由於防跳繼電器接點TBJ4閉合，致使防跳繼電器電壓線圈TBJU帶電自保持，另外常閉接點TBJ2,TBJ3已斷開，能避免合閘線圈－Y4再次導通，從而防止斷路器發生“跳躍”。TBJ1接點與TJ接點並在一起，是為了防止保護出口繼電器接點TJ被燒壞，因為保護跳閘時，保護出口接點TJ可能先於輔助接點-S1斷開，以致被電弧燒壞。由於TBJ1與TJ並聯，即使TJ先於斷路器輔助接點－S1斷開，也不會被燒壞，而且還有跳閘出口存在，同時起到跳閘命令保持直到斷路器斷開，同時TBJ2,TBJ3斷開合閘迴路，TBJ4閉合，準備好TBJ的電壓自保持迴路。若在斷路器未斷開之前，即TBJ未返回之前手合繼電器觸點KK5－8或自動重合閘觸點HJ閉合，則TBJ經已經閉合的TBJ4和手合或HJ自保持，即TBJ2，TBJ3繼續處於斷開狀態，保證斷路器不會合閘，達到跳躍閉鎖的目的。
2斷路器機構防跳與電氣防跳配合連線的技術分析
2.1：斷路器機構防跳與電氣防跳配合連線的接線圖：
斷路器操動機構防跳是採用機構本身攜帶的繼電器-K11實現的，如圖2所示：
註：－S3：現場/遠方切換開關；－S4：現場合閘按鈕；－S5：現場跳閘按鈕；－S1：斷路器輔助接點；－S2：彈簧儲能接點；－K14：氣壓閉鎖接點；-Y1：跳閘線圈；-Y4：合閘線圈；－K11：防跳繼電器
機構內－K11防跳原理是：當合閘脈衝發出後，斷路器合閘軸轉動，如果由於機構上的原因，如合閘軸未停留在合閘後位置，則機構仍舊返回到分閘狀態，此時如KK的5、8接點卡住或別的原因，合閘脈衝未撤消（因保護未動，保護裝置內的TBJI未啟動，TBJV常閉接點仍然在閉合狀態），防跳繼電器－K11勵磁並自保持，－K11的常閉接點斷開合閘線圈迴路，使斷路器機構不會第二次動作，直到合閘脈衝撤消，－K11繼電器自保持迴路解除。它是一種電壓啟動並自保持的“並聯防跳”。
2.2：兩種防跳同時採用所存在的問題：
如圖2所示：兩種防跳方式同時採用時會產生寄生迴路，在合閘時，-S3打在遠方位置，其1、2接點和5、6接點通，合閘命令發出，斷路器合上後，-S1的43、44接點閉合，綠燈LD通過這些接點及－K11防跳繼電器線圈點亮。所以在做電氣一、二次傳動試驗時，出現斷路器合上後紅綠燈同時點亮的現象。
2.3改進方法：
為了消除運行中存在的寄生迴路，我們曾考慮了2種解決方法：
方法一：保留保護裝置內的TBJ防跳迴路，斷開斷路器操作機構內的防跳繼電器
－K11的線圈，並短接其串在合閘迴路中的11、12接點，如圖3所示。
方法二：綠燈LD及防跳繼電器TWJ線圈經過斷路器的輔助常閉接點接到負電源，如圖4所示。據我們了解，不少兄弟單位遇到這類問題時也常採用這2種解決措施。
3.兩套防跳功能的比較及改動後存在的問題
3．1保護裝置內TBJ的防跳作用
仔細分析，保護裝置電氣防跳迴路種採用的TBJ防跳與斷路器機構內的防跳作用是有所不同的。眾所周知，保護裝置內的TBJ防跳原理是當控制開關KK的5、8接點接通或HJ接點接通，使斷路器合閘，如合到故障線路時，保護動作，TJ接點閉合，斷路器跳閘，TBJI電流線圈啟動，TBJI的接點閉合自保持。此時，如控制開關KK未復歸或它的5、8接點卡住或HJ接點粘住等情況，合閘脈衝即使未消除，由於TBJ的電壓線圈能自保持，TBJV常閉接點斷開合閘線圈迴路，使斷路器不致再次合閘，斷路器等電氣元件不會再次受到短路電流的衝擊。只有合閘脈衝解除，TBJ的電壓線圈斷電後，接線才恢復原來狀態。由此可知，保護裝置內的TBJ防跳原理是只有在保護動作後才啟動，是一種電流啟動，電壓自保持的“串聯防跳”。
3．2斷路器操動機構內－K11的防跳作用
斷路器操動機構內－K11防跳作用是：當合閘脈衝發出後，斷路器合閘軸轉動，如果由於機構上的原因，如合閘軸未停留在合閘後位置，則機構仍舊返回到分閘狀態，此時如KK的5、8接點卡住或別的原因，合閘脈衝未撤消（因保護未動，保護裝置內的TBJI未啟動，TBJV常閉接點仍然在閉合狀態），防跳繼電器－K11勵磁並自保持，－K11的常閉接點斷開合閘線圈迴路，使斷路器機構不會第二次動作，直到合閘脈衝撤消，－K11繼電器自保持迴路解除。它是一種電壓啟動並自保持的“並聯防跳”。由此可見，機構內的防跳可保證在機構本身發生故障時，且合閘脈衝未撤消的情況下，斷路器也只能合閘一次，不論成功與否，斷路器合閘線圈不會第二次帶電。這主要是由斷路器結構決定的，因為斷路器的主觸頭行程一般都比較小，如10～35kV真空斷路器的主觸頭行程只有8～10mm，它不能承受連續的多次合閘衝擊，否則，真空泡容易受到損壞。當第一次合閘不成功後，不能馬上再合閘，只有在調整機構後才允許第二次操作。如果取消了機構內的防跳電路，則會影響斷路器的安全運行。
3．3原兩種改動方法存在的問題
第一種方法，雖然取消了寄生迴路，但犧牲了斷路器操動機構內的防跳功能，不太合理。第2種方法，雖然也取消了寄生迴路，但同時也失去了對合閘迴路監視的功能，有點顧此失彼。有些專業人員認為：合閘迴路不監視問題不大，對進口斷路器更是如此，只要保證接線正確，合閘線圈斷線機率是很小的。《電力系統繼電保護規定彙編》種規定：為了保證控制迴路的可靠性，防止由於振動使端子接線脫落或輔助觸點不良而引起斷路器拒動而擴大事故，建議仍然設電源及跳、合閘迴路完整性監視為宜。為此我們認為這種以取消監視合閘迴路的完好性為代價的解決方法也不是很合理的。
4.新的解決方法
綜上所述，斷路器機構內的防跳與保護裝置內TBJ的防跳是兩種截然不同的概念。前者主要是確保斷路器本身安全運行的一種有效措施，後者是當系統故障時，避免電氣元件多次受短路電流衝擊而擴大故障的有效措施。兩種防跳作用互補，缺一不可。另外，根據二次迴路設計規程要求，對斷路器的跳合閘迴路完好性應有監視，以確保電氣設備在運行中的安全。針對上述寄生迴路產生的原因，我們認為，目前西門子的斷路器操動機構迴路設計比較成熟，值得推薦。具體方法是在綠燈LD和跳閘位置繼電器TWJ線圈迴路中，先串入一付機構防跳繼電器－K11的常閉接點和斷路器的常閉輔助接點－S1，再接入合閘迴路中，如圖5。
採用這種解決方法，不會產生上述的寄生迴路，從而避免斷路器合閘後綠燈亮的異常現象。而兩套防跳迴路仍發揮各自的作用，合閘迴路的完好性能得到監視，完全滿足斷路生產廠家和電力系統的運行的有關要求。
5結論：
目前，現場很多斷路器防跳有電氣迴路防跳和斷路器本身機構防跳，也有些變電站斷路器運行前兩種防跳方式兼顧，在二次迴路反措中規定，兩種反措容易產生寄生迴路。電氣迴路構成的斷路器跳躍閉鎖裝置仍被普遍使用。但保護防跳和開關機構防跳在原理和用途上有很大的差異，在兩種防跳方式兼顧的變電站，應在斷路器運行前對防跳迴路進行檢查，防止產生寄生迴路。
