丁頔

（國網湖南省電力公司株洲供電分公司 湖南株洲 412000）

斷路器分合閘線圈燒毀原因分析與預防

丁頔

（國網湖南省電力公司株洲供電分公司 湖南株洲 412000）

為了詳細了解斷路器分合閘線圈燒毀原因，并在實際工作中采取有效措施妥善預防，降低設備故障率，本文首先將介紹分合閘控制原理，然后詳細分析通過斷路器分、合閘線圈的電流過大導致線圈燒毀的原因及預防措施，斷路器操動機構機械故障導致線圈長時通電而燒毀的原因及預防措施，并根據斷路器合閘線圈燒毀案例詳細探究如何采取有效措施妥善解決斷路器分合閘線圈燒毀問題。

斷路器；分合閘線圈；燒毀

引言

斷路器分合閘線圈燒毀事故的發(fā)生不僅會增加人員的維護工作量，而且還會延長停電時間、影響供電可靠性，嚴重者將會造成電氣火災事故，燒毀斷路器操作機構。因此，改進斷路器機構的二次控制回路，解決合閘線圈燒壞缺陷，制定有效的防范及整改措施，保證設備安全運行，有利于提高供電的可靠性，并且已經成為實際工作中迫切需要解決的問題。

1 分合閘控制原理

在《電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置反事故措施》3.1條有明確要求：斷路器分（合）閘線圈的出口觸電控制回路，必須設有串聯(lián)自保持的繼電器回路，并保證分（合）閘出口繼電器的觸電不斷弧，斷路器可靠分合閘。通常斷路器分合閘回路都串有分閘保持繼電器TBJ與合閘保持繼電器HBJ，保證分合閘出口繼電器不斷弧，斷路器可靠分、合閘。分合閘終了，滅弧能力強的轉換開關Oc觸點切斷分合閘回路。

分合閘控制回路原理圖如圖1所示。分合閘線圈TC、HC為電磁線圈，要求體積小，功率要大，電磁線圈的通電時間有嚴格限制。斷路器正常分合閘時間低于0.1s，通電超過5s以上線圈就會燒壞。

2 通過斷路器分、合閘線圈的電流過大導致線圈燒毀的原因及預防措施

斷路器的動作原理是當斷路器分、合閘時，分、合閘線圈需用電磁力來推動斷路器的操作機構，而電磁力是由通過分、合閘線圈的電流產生的，因此，斷路器分、合閘線圈流過的電流將決定電磁力的大小，電磁力越大，需要流過分、合閘線圈的電流越大，電流越大，分、合閘線圈更容易發(fā)熱，而最終越容易燒毀分、合閘線圈。對于斷路器不同的操動機構其分、合閘電流也是不同的，斷路器的操動機構可分為電磁操動機構、液壓操動機構和彈簧操動機構，當直流操作電壓為110V或220V時，液壓操動機構和彈簧操動機構合閘電流一般為2～5A，而電磁機構的合閘電流相比以上2種操動機構則大的很多，可高達幾十安甚至數百安。目前工程中的斷路器多采用彈簧操動機構，根據電氣二次設計手冊的要求，其分、合閘電流不應超過5A，但有些廠家的斷路器分、合閘線圈額定功率很大，達到700W，折算成額定電流為6.4A，超過了5A。該斷路器在分、合閘時，需要更大的電磁力驅動斷路器正常分、合閘，因此該斷路器分、合閘回路中通過電流也相對較大，線圈發(fā)熱更嚴重，最終造成分、合閘線圈燒毀。對此，設計階段需在斷路器的技術標書中明確規(guī)定：直流電壓為110V或220V的斷路器分、合閘線圈功率均應不大于300W，折算成電流分別為2.72A和1.36A，以此降低斷路器分、合閘線圈燒毀的幾率。不過，目前市場上只有少數合資廠家的斷路器可以滿足以上要求，其他廠家一般都在3～5A之間。如需在這方面來避免斷路器分、合閘線圈的燒毀，還需斷路器廠家提高生產技術，使斷路器分、合閘線圈額定功率盡量不大于300W。

圖1 分合閘控制回路原理圖

另外，利用可長時間通電的分、合閘線圈也是解決這個問題的方法，ABB的NewVD4線圈內置了控制電路板，涌入功率可達200W，但長期功率只有5W。整個合閘脫扣器可長期帶電，但線圈只能通過很小的電流。斷路器內部回路會采集斷路器的輔助觸點，不需要單獨再串聯(lián)觸點。這種線圈在變電站的工程中應用較少，但不排除為一個發(fā)展方向。

3 斷路器操動機構機械故障導致線圈長時通電而燒毀的原因及預防措施

3.1 設備出廠時元器件存在質量問題

合閘線圈上的偏心圓熱處理硬度不夠，軸承生銹，偏心距逐漸減小。合閘線圈設計裕度大，合閘線圈出現(xiàn)匝間短路、線圈自身絕緣降低，合閘時，可能會使合閘線圈長時間通電，燒壞合閘線圈。某110kV變電站在投運調試時，斷路器操作回路如圖2所示，為了試驗防跳回路是否重復，先將機構防跳回路解開，斷開壓板LD1，合閘后，將斷路器把手KK打到合閘位置卡死，然后保護跳斷路器，如果操作箱防跳回路解開了，則斷路器會合閘，當保護跳時，斷路器合閘線圈燒毀了，核查其原因是保護跳后，斷路器正常合閘，但是斷路器合閘回路中的常閉接點QF沒有及時返回，合閘線圈通電時間過長，最終燒毀合閘線圈。因此，在元器件出廠檢驗合格運到現(xiàn)場后，還要在現(xiàn)場做規(guī)定的項目檢查和試驗，保證設備投運時安全無憂。

圖2 斷路器分、合閘操作回路

3.2 設備裝配時機構元器件裝配不到位

斷路器輔助開關在安裝過程中不到位，牢固性較差，與機構之間的連接桿松緊不當，松動問題比較嚴重，轉換不靈活。當操動機構的合閘鐵芯頂桿碰到連板時，不能夠很好滿足8～10mm繼續(xù)上升的要求；合閘鐵芯動作不靈活，出現(xiàn)卡澀問題；合閘鐵芯頂桿伸出過短，頂桿止打松動變位等。因此，安裝工藝至關重要，必須嚴格依據出廠標準進行安裝。

3.3 設備長期運行造成設備老化

輔助開關動靜觸頭經常出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，頻繁拉弧，久而久之使輔助開關的觸頭燒毀，造成分、合閘線圈長時間通電繼而引起分、合閘線圈燒毀。斷路器合閘時，合閘電流較大，控制回路不能很好的控制合閘線圈。因此，如果合閘接觸器發(fā)生故障，無法及時斷開，則會導致線圈被燒毀。合閘接觸器的線圈電阻逐漸增加，就會導致合閘接觸器正常通電時吸合力度較小，主觸點產生拉弧，長此以往，合閘接觸器的主觸點接觸電阻會逐漸增加，從而會對斷路器合閘線圈的勵磁電流產生影響，導致合閘線圈的勵磁力度不足，鐵芯無法正確動作，使線圈過載，造成線圈燒毀。分、合閘線圈回路絕緣降低，或是控制回路線徑過小造成電阻偏大，使得分閘控制回路電壓降較大，導致電壓達不到線圈分閘動作的值，使分閘線圈長時間帶電燒毀。

因此，需要加強合閘接觸器的日常檢查和維護，在開關的維修過程中，檢查動、靜觸頭表面接觸面積、接觸壓力；正確調整輔助開關的位置；側量分、合閘線圈回路的絕緣等。

4 斷路器合閘線圈燒毀案例

4.1 斷路器合閘線圈燒毀原因

某電站在進行倒閘操作時，經常會出現(xiàn)斷路器合閘線圈燒毀的問題。當使用手動同期開關并網發(fā)電時，多次發(fā)生線圈燒毀的問題，甚至在合閘操作完成后，還是會發(fā)現(xiàn)合閘接觸器HC在勵磁狀態(tài)無法返回。開關二次控制回路原理如圖3所示。

圖3 開關二次控制回路原理接線圖

對開關二次控制回路的外部接線進行檢查分析發(fā)現(xiàn)，在該回路中并不存在寄生回路問題。對圖3進行分析，如果在合閘操作完成后，合閘回路的輔助觸點1DL依然不能有效斷開，則此時有三條途徑：操作箱RTC6插件板中有寄生回路；④控制開關KK接入合閘回路的一對觸點在合閘操作已經完成，KK把手返回之后依然不會斷開；操作箱RTC3插件板中有寄生回路。確認控制開關KK接入合閘回路的一對觸點動作良好，則可能是RTC3插件板出現(xiàn)問題，通過調查研究發(fā)現(xiàn)，RTC3插件板中的a、b兩點是連通的。在合閘操作過程中，控制開關KK的④觸點接通，使繼電器K2勵磁，K2的開接點閉合，將正電源經a、b兩點引入合閘回路；合閘操作完成后，雖然輔助觸點1DL依然可能無法正確斷開，但是經正電源-K2的開接點-a-b-K11的閉接點-K12的閉接點-K2-1DL-HC-QEB的閉接點-負電源而使合閘接觸器HC一直勵磁。

4.2 故障處理

（1）將RTC3插件板中a、b兩點之間的連線摘除。連線摘除后，取消合閘脈沖的保持功能。

（2）加強開關的檢修工作，注意對斷路器輔助開關的檢修，避免由于轉換開關動作不到位或接觸不良等問題引發(fā)斷路器拒動現(xiàn)象。

（3）直接采用HWXB-A型斷路器線圈保護，經過一個固定的延時時間，強迫分斷線圈電流，保證回路安全。

5 結束語

通過以上的分析，為保證斷路器分、合閘線圈在運行中的安全及穩(wěn)定，在設計階段必須嚴格把控斷路器的參數值，對達不到標準的廠家要堅決否定，要保證參數值決對正確，在斷路器到達施工現(xiàn)場后，嚴格按照相關標準安裝及調試設備，在定期的大、小修時，要關注斷路器分、合閘回路的相關設備，不能忽略?？傊?，在從設計到運行的每一個環(huán)節(jié)都不能忽略斷路器分、合閘回路的相關設備。

[1]馬 騰.斷路器分合閘線圈燒毀原因及預防措施的研究[J].電子世界，2013（23）：47～48.

[2]徐勇.斷路器分合閘線圈燒毀的原因及預防措施[J].通訊世界，2015（01）：122～123.

[3]張楠，馬澤群，吳緒蒿.分析斷路器合閘線圈燒壞的原因及預防措施[J].電子技術與軟件工程，2015（10）：235.

TM561.2

A

1004-7344（2016）02-0057-02

2015-12-22

丁 頔（1986-），男，助理工程師、技師，本科，主要從事變電檢修及高壓試驗工作。