变电站二次电路中防跳回路设计有关问题探讨
变电站二次电路设计包括测量、控制与保护以及信号回路。高压断路器合分闸回路是控制与保护回路设计的重要内容之一。合分闸回路出现故障会引起高压断路器误动或拒动，误动造成不必要的停电；发生事故时拒动，上一级保护跳闸就会扩大事故停电的范围。当变电站发生事故保护跳闸后，如果合闸回路出现故障而接通，高压断路器就会马上再合闸，事故未解除时就会又保护跳闸；从而引起高压断路器反复动作，使事故扩大对设备与人身都会造成非常大的危害。当手动合闸时合到事故上，继电保护动作立即跳闸后；如果合闸命令给出的时间过长，也会引起高压断路器反复动作。所以变电站二次电路设计时合分闸回路必须设计防跳回路。
1 防跳继电器组成的防跳方案
1）原理图
选用定型防跳继电器组成的防跳回路，是变电站二次电路设计普遍采用的防跳回路方案。其原理图见附图一。图中KA为防跳继电器，它有电流KA（I）与电压KA（V）两个线圈；电流线圈KA（I）串联在分闸回路中，电压线圈KA（V）并联在合闸回路上。YC为断路器操动机构的合闸线圈，对于电磁操动机构YC为合闸接触器线圈KM；YT为断路器操动机构的分闸线圈；QF为断路器操动机构的常开与常闭辅助接点。
2）断路器处于合闸状态时防跳回路的动作过程
断路器处于合闸状态时，手动分闸或保护跳闸时，正操作电源+WC接通，防跳继电器电流线圈KA（I）与分闸线圈YT同时接通。此时防跳继电器KA一对接点吸合，使分闸回路自保持，可有效防止分闸按钮或保护继电器接点在断路器常开辅助接点没有断开之前先断开时被烧毁。当跳闸回路串联有信号继电器时，如果没有串联电阻R，信号继电器线圈就会被直接短路，有串联电阻R后，就可以起到信号继电器线圈不被直接短路，起到保证信号继电器可靠动作的作用，另外对分闸线圈也有一定保护作用。
分闸过程中防跳继电器KA另外一对常开接点也吸合，接通防跳继电器电压线圈KA（V）。如果此时合闸回路有故障也处于接通状态，正操作电源+WC也被接通，防跳继电器电压线圈KA（V）就会吸合并且自保持，另外一对常闭接点吸合将合闸回路打开，断开断路器便不能再合闸；从而保证在合分闸回路同时带电时，断路器分闸后不能马上再合闸，起到防跳保护作用。此时断路器只分闸一次。
3）断路器处于分闸状态时防跳回路的动作过程
断路器处于分闸状态时，手动合闸，或者合闸回路发生故障，正操作电源+WC接通到合闸回路，断路器马上合闸。如果此时有短路事故，或者分闸回路发生故障，正操作电源+WC接通到分闸回路，断路器会马上又分闸。
在断路器分闸时，防跳继电器KA（I）与跳闸线圈YT同时接通。此时防跳继电器KA一对接点吸合，使分闸回路自保持，KA另外一对常开接点也吸合，接通防跳继电器电压线圈KA（V）。如果此时合闸回路有故障也处于接通状态，或者手动合闸时间过长，正操作电源+WC还接通，防跳继电器电压线圈就会吸合并且自保持，另外一对常闭接点吸合将合闸回路打开，从而保证断路器不能再合闸，起到防跳保护作用。此时断路器先合闸一次，接着分闸一次，但只能动作两次。
4）应用范围与二次电路设计中注意的问题
现在尚且无交流防跳继电器，所以防跳继电器防跳方案只能用于采用直流操作电源的变电站。如果变电站采用交流操作电源时，二次电路设计时就需要另外选择防跳方案。防跳继电器电流线圈KA（I）的额定电流最小为1安，永磁操动机构的分闸电流只有几十毫安，起动不了防跳继电器的电流线圈KA（I）。因此采用永磁操动机构时，二次电路设计也不能选用防跳继电器防跳方案。二次电路设计时遇到上述情况，就需要选用操动机构内部带防跳功能的簧储或永磁操动机构。
防跳继电器电流线圈KA（I）串联在分闸回路中，二次电路设计时也需要注意防跳继电器的电流线圈KA（I）额定电流，与断路器操动机构分闸线圈YT额定电流相匹配的问题。防跳继电器电流线圈KA（I）的额定电流大于断路器操动机构分闸线圈YT额定电流，分闸时防跳继电器起动不了，就会失去防跳作用；防跳继电器电流线圈KA（I）的额定电流小于断路器操动机构分闸线圈YT额定电流，分闸时防跳继电器电流线圈KA（I）容易被烧毁。
2 变电站综合自动化（微机保护）装置内部防跳方案
1）内部防跳原理
现在变电站自动化（微机保护）装置应用非常广泛。新开发生产的防跳继电器可以直接焊接在线路板上，这样许多变电站自动化（微机保护）装置内部带有防跳功能。其防跳原理及动作过程与防跳继电器防跳方案相同。
2）应用范围与二次电路设计中注意的问题
由于无交流防跳继电器的同样原因，在变电站采用交流操作电源，或选用选用永磁操动机构时，变电站自动化（微机保护）装置内部防跳继电器都取消。此时二次电路设计时只能够选用带防跳功能的簧储操动机构或永磁操动机构。
选用带防跳功能的变电站自动化（微机保护）装置时，二次电路设计时也需要注意防跳继电器的电流线圈额定电流与断路器操动机构分闸线圈YT额定电流匹配的问题。
有些带防跳功能的变电站自动化（微机保护）装置，将串联电阻的分闸自保持取消，主要考虑到断路器操动机构的功能不断在改进，跳闸时间已经缩短到几十毫秒，可靠性也在不断提高；变电站自动化（微机保护）装置的跳闸出口继电器的接点容量也不断在加大，动作后的保持时间由软件来控制，一般都大于几百毫秒，有些还可以由用户自己设置。这样分闸时断路器常开辅助接点几十毫秒就可以可靠断开，后断开的几率非常小。
另外变电站自动化（微机保护）装置各种报警信号完全由软件来处理，只有报警信号输出干接点，而无信号继电器，就不存在影响信号报警可靠动作的问题。
二次电路设计时手动合分闸按钮或开关通过变电站自动化（微机保护）装置时，合分闸回路发生故障时，变电站自动化（微机保护）装置内部防跳回路起作用。但在变电站自动化（微机保护）装置退出运行时，不能直接进行手动合分闸操作，会对检修工作造成一定困难。如果二次电路设计时手动合分闸按钮或开关不通过变电站自动化（微机保护）装置，直接接到合分闸回路时，检修不受影响，但手动合分闸回路出现故障，变电站自动化（微机保护）装置内部防跳回路就不再起作用。
变电站自动化（微机保护）装置内部带有防跳功能时，只能有一个跳闸出口，保护跳闸连接片便不能够直接断开跳闸回路；有些还取消了保护跳闸连接片出口，给运行与调试试验带来许多不便。
有些变电站自动化（微机保护）装置为了方便运行与调试试验，有多个独立的跳闸出口，此时内部就不再带有防跳功能，此时变电站二次电路设计时，就应选用内部带防跳功能的操动机构。
3 断路器操动机构内部防跳方案
1）原理图
现在弹簧储能操动机构内部都可以带防跳功能，弹簧储能操动机构内部防跳原理图见附图二。图中WBZ为变电站自动化（微机保护）装置；JG为操动机构，其中KO为防跳继电器，YC为断路器操动机构的合闸线圈，YT为断路器操动机构的分闸线圈，QF为断路器操动机构的常开与常闭辅助接点。
2）断路器处于合闸状态时防跳回路的动作过程
断路器处于合闸状态时，手动分闸或保护跳闸时，正操作电源+WC接通，断路器分闸后，操动机构的常闭辅助接点闭合，为下次合闸做好准备。常开辅助接点打开断开防跳继电器KO。
如果在断路器分闸前，合闸回路有故障处于接通状态，正操作电源+WC被接通。由于断路器处于合闸状态，常闭辅助接点处于打开状态，断路器合闸回路被断开。此时断路器常开辅助接点闭合，使防跳继电器KO便吸合并自保持，其串联在合闸回路的常闭辅助接点便的打开，这样在断路器手动分闸或保护跳闸后，即使合闸回路有故障处于接通状态，正操作电源+WC被接通，也不会再合闸，起到防跳保护作用。此时断路器只分闸一次。
3）断路器处于分闸状态时防跳回路的动作过程
断路器处于分闸状态时，如果合闸回路发生故障处于接通状态，断路器会误合闸，如果此时合闸合到事故上，或者手动合闸合到事故上，而且手动合闸时间过长，正操作电源+WC接通到合闸回路时，断路器马上合闸后，断路器常开辅助接点闭合，使防跳继电器KO吸合并自保持，此时合闸线圈回路被断开。无论是手动合闸合到事故上，手动合闸保持时间过长；还是因为合闸回路发生故障处于接通状态时，出现事故跳闸；跳闸后都不会再合闸，防跳回路起到防跳保护作用。此时断路器先合闸一次，接着分闸一次，也只能动作两次。
4）应用范围与二次电路设计中注意的问题
现在弹簧储能操动机构的合分闸回路与弹簧储能回路都设计有二极管整流桥，这样便可以交直流两用，采用交直流操作电源时，防跳回路都起作用。因此采用交流操作电源时，也可以直接选用内部带防跳功能的弹簧储能操动机构，这样就方便了二次电路设计。
永磁操动机构也可以交直流两用，内部防跳是由机构本身的电子电路来完成，它也是在同时接收到合分闸信号时防跳功能起动后防止再合闸。采用交直流操作电源时，防跳回路也都起作用。因此采用交流操作电源时，可以直接选用内部带防跳功能的永磁操动机构。
采用变电站自动化（微机保护）装置后，分闸时断路器常开辅助接点后断开的几率非常小，跳闸自保持取消后影响不会太大。由于无信号继电器，也不存在影响信号报警可靠动作的问题。
4 断路器操动机构内部防跳方案的改进
附图二所示弹簧储能操动机构内部带防跳选用的防跳继电器KO为单线圈的电压继电器，防跳继电器KO由合闸回路起动。定型的防跳继电器体积很小，如果能够安装在操动机构内部，就可以用定型的防跳继电器KA，代替防跳继电器KO，见附图三。这样防跳继电器KA就可以由跳闸回路起动，动作过程与定型的防跳继电器方案完全相同。
采用采用变电站自动化（微机保护）装置后，跳闸自保持取消后影响不会太大。但同样存在防跳继电器的电流线圈KA（I）额定电流，与断路器操动机构分闸线圈YT额定电流相匹配的问题。不过此问题由开关厂与分闸线圈统一考虑，比较容易解决，不需要再由变电站二次电路设计来解决。
5结束语
由以上分析可以看到变电站二次电路设计中，防跳回路设计有多种设计方案供选择。当所选用的操动机构内部有防跳功能时，可优先采用操动机构内部有防跳，二次电路设计比较简单，此时变电站自动化（微机保护）装置内部的防跳继电器应取消，以满足有关规范规定变电站二次电路在符合要求的前提下，尽量简单的要求。