斷路器分合閘線圈燒毀原因分析及解決方法

潘偉民

摘要：對電力系統(tǒng)中常見斷路器控制回路進(jìn)行了詳細(xì)分析，查找到分（合）閘線圈易燒毀的根源，并提出防范和技術(shù)改進(jìn)措施,徹底避免合閘線圈事故的再次發(fā)生,以保證供電的可靠性、穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞: 斷路器；線圈保護(hù)裝置；解決方法

Abstract: The common circuit breaker on the power system control loop is analyzed in detail, find easy to burn the root causes of the points (a) Tripping coil and proposed measures for prevention and technical improvements, completely avoid accidents from happening again in the closing coil, in order to ensure for electrical reliability and stability.Key words: circuit breakers; the coil protection devices; solution

中圖分類號：TM561文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編碼：

0引言

近幾年來，隨著變電站微機(jī)保護(hù)和綜合自動化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，提高了供電設(shè)備的可靠性、安全性。然而，在斷路器的分（合）閘操作過程中經(jīng)常發(fā)生不能正常分合的故障，常常造成斷路器分（合）閘線圈的燒毀。另外，隨著自動化水平的不斷提高，越來越多的操作采用遠(yuǎn)方遙控方式進(jìn)行，一旦發(fā)生故障，不僅會燒毀線圈，而且很可能燒壞其它設(shè)備，使事故擴(kuò)大，造成更大的損失。

本文通過分析斷路器分（合）閘線圈容易燒毀的現(xiàn)象，在深入研究國內(nèi)外斷路器分合閘控制回路的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)切實(shí)可行的解決方案，該方案能實(shí)現(xiàn)對斷路器跳閘、合閘線圈的保護(hù)，能進(jìn)行二次分（合）閘，還具有故障記錄及相關(guān)信號出口功能。

1 分合閘控制回路原理及斷路器線圈燒毀原因

部頒《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動裝置反事故措施要點(diǎn)》之3.4 條要求:斷路器分(合)閘線圈的出口觸點(diǎn)控制回路，必須設(shè)有串聯(lián)自保持的繼電器回路，并保證:分(合)閘出口繼電器的觸點(diǎn)不斷??；斷路器可靠分、合閘。通常斷路器分合閘控制回路內(nèi)部串聯(lián)有分閘保持繼電器TBJ 和合閘保持繼電器HBJ，保證分合閘出口繼電器的觸點(diǎn)不斷弧，斷路器可靠分、合閘。如圖1 為一個(gè)典型的控制回路原理圖，它的工作過程如下。

圖1 斷路器控制回路原理圖

在斷路器分閘時(shí)，啟動分閘保持繼電器TBJI，分閘保持繼電器的常開保持觸點(diǎn)TBJI2 自保持，使分閘回路一直導(dǎo)通，直至斷路器合上。斷路器分合閘后用斷路器斷弧能力較強(qiáng)的常開輔助觸點(diǎn)QF1斷開分閘回路，避免斷弧能力較差的分閘繼電器的常開觸點(diǎn)如STJ1 或TJ1 提前返回而拉弧燒壞，并能保證正常分閘動作時(shí)可靠合上斷路器。其中TBJV 為防跳繼電器，當(dāng)分閘回路處于接通狀態(tài)時(shí)，TBJV1 觸點(diǎn)打開，使合閘回路一直處于斷開狀態(tài)，防止斷路器的跳躍。

在斷路器合閘時(shí)，啟動合閘保持繼電器HBJ，合閘保持繼電器的常開保持觸點(diǎn)HBJ 自保持，使合閘回路一直導(dǎo)通，直至斷路器合上。斷路器合閘后用斷路器斷弧能力較強(qiáng)的常閉輔助觸點(diǎn)QF2 斷開合閘回路，避免斷弧能力較差的合閘繼電器的常開觸點(diǎn)SHJ 或ZHJ 提前返回而拉弧燒壞，并能保證正常合閘及重合閘動作時(shí)可靠合上斷路器。

但在斷路器分（合）閘操作時(shí)若出現(xiàn)斷路器機(jī)構(gòu)和輔助開關(guān)配合不當(dāng)或輔助開關(guān)出現(xiàn)故障，或斷路器機(jī)構(gòu)本身不靈活，出現(xiàn)卡澀，在斷路器分（合）閘操作時(shí)雖然分（合）閘回路長期導(dǎo)通，但因機(jī)構(gòu)問題跳不開斷路器或合不上斷路器。以上兩種情況都導(dǎo)致分（合）閘回路因斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)部的輔助開關(guān)觸點(diǎn)不能及時(shí)斷開，使分（合）閘回路長時(shí)間保持導(dǎo)通狀態(tài)，出現(xiàn)燒壞斷路器的分閘線圈、合閘線圈的故障。同時(shí)，也可能燒毀分閘或合閘保持繼電器，甚至燒毀遙控或保護(hù)裝置的印刷線路板。

2分合閘線圈保護(hù)原理

通過前面的分析，當(dāng)斷路器輔助觸點(diǎn)切換不正常或者操作機(jī)構(gòu)卡死時(shí)，斷路器輔助觸點(diǎn)不能打開，回路自保持，電流始終作用于線圈，最終將線圈燒毀。因此，最佳的解決方案是在回路中再串入一個(gè)常閉觸點(diǎn)ZJ，作為后備的斷開觸點(diǎn)，對斷路器分閘線圈或合閘線圈的勵(lì)磁進(jìn)行監(jiān)測。其保護(hù)原理是:當(dāng)斷路器分閘線圈或合閘線圈勵(lì)磁時(shí)便開始計(jì)時(shí)，如果經(jīng)過一個(gè)時(shí)間延時(shí)T1 后，分閘控制回路或合閘控制回路仍然為接通狀態(tài)，說明故障發(fā)生，則由ZJ觸點(diǎn)強(qiáng)行將控制回路斷開，以保護(hù)斷路器分合閘線圈不被燒毀。

以此為思路，可得出斷路器分/合閘線圈保護(hù)的原理，框圖見圖2。

圖2原理框圖

它由單片機(jī)系統(tǒng)組成，可分為分合閘監(jiān)視電路、控制接口電路、故障告警電路、通信接口電路、存貯電路等部分，各部分的作用分別如下：分合閘監(jiān)視電路用于監(jiān)視斷路器分閘控制回路或合閘控制回路的工作狀態(tài)，將信息送CPU 處理?？刂平涌陔娐酚糜诒匾獣r(shí)斷開斷路器分合閘控制回路來保護(hù)線圈。故障告警電路用于保護(hù)裝置出故障時(shí)閉鎖控制接口電路出口，同時(shí)發(fā)告警信號。通信接口電路用于向上位機(jī)發(fā)送斷路器控制回路的有關(guān)故障信息，接收上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)與命令（如整定時(shí)間）。存貯電路用于保存分?jǐn)鄶嗦菲鞯某瑫r(shí)整定時(shí)間以及斷路器控制回路故障信息等。

3斷路器分合閘線圈保護(hù)裝置的工作過程

本方案僅在原斷路器控制回路分、合閘線圈的負(fù)端與-KM 之間串一個(gè)常閉觸點(diǎn)，作為控制觸點(diǎn)，改動很小，不破壞原控制回路的結(jié)構(gòu)。其接線示意圖如圖3 所示。

虛框內(nèi)為斷路器控制回路，虛框下部為線圈保護(hù)裝置，裝置端子X1、X2 接+KM，裝置端子X7、X8 接-KM。將分閘監(jiān)視端（裝置端子X4）接在斷路器的分閘線圈TQ 的正端，將合閘監(jiān)視端（裝置端子X5）接在斷路器的合閘線圈HQ 的正端，將分閘線圈與合閘線圈的負(fù)端接X6，X6 與 X7 輸出一對常閉控制觸點(diǎn)ZJ 控制分/合閘線圈回路。當(dāng)有分閘或合閘操作時(shí)，裝置檢測到分閘或合閘信號，送入單片機(jī)的信號檢測端，當(dāng)斷路器在一定時(shí)間內(nèi)（T1）不能完成分（合）閘操作時(shí)，本裝置動作，常閉控制觸點(diǎn)ZJ 斷開，從而切斷斷路器分（合）閘回路電源，以保護(hù)分、合閘線圈不被燒壞，同時(shí)繼電保護(hù)裝置中的電流繼電器TBJ、HBJ 也能夠避免因長時(shí)間通電而燒壞。端子X3 為遠(yuǎn)方復(fù)歸開入，當(dāng)裝置動作后，繼電器XJ 動作，發(fā)裝置動作信號，可就地（按鈕FW）或遠(yuǎn)方復(fù)歸（端子X3）。

裝置正常運(yùn)行時(shí)運(yùn)行燈閃亮，裝置動作后，動作燈亮，可遠(yuǎn)方或就地復(fù)歸，投入下次使用。裝置故障時(shí)，運(yùn)行燈熄滅或長亮，并發(fā)出告警信號，退出運(yùn)行。

圖3 接線示意圖

裝置還根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中斷路器由于各種原因，可能導(dǎo)致第一次分（合）閘操作失敗，而接著進(jìn)行第二次分（合）閘操作卻往往成功的現(xiàn)象，在第一次分（合）閘失敗時(shí)，裝置短時(shí)切斷分（合）閘回路電源后又立即恢復(fù)，使斷路器進(jìn)行第二次分（合）閘操作，以提高分（合）閘的成功率。因此，裝置在保護(hù)斷路器分、合閘線圈的同時(shí)，還可以提高斷路器分、合閘的成功率。流程為：裝置動作后經(jīng)整定時(shí)間T2返回，常閉控制觸點(diǎn)ZJ 閉合接通分閘（或合閘）的回路，若此時(shí)分（合）閘觸點(diǎn)（含繼電保護(hù)及安全自動裝置）還未返回，即進(jìn)行第二次分（合）閘。若第二次分（合）閘仍不成功，且分（合）閘觸點(diǎn)（含繼電保護(hù)及安全自動裝置）還未返回，經(jīng)整定時(shí)間T3，裝置再次動作，切斷分閘（或合閘）回路電源，直至分（合）閘觸點(diǎn)返回。

4結(jié)論

本文對目前斷路器分合閘控制回路存在的常見問題的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，提出了分合閘線圈保護(hù)的原理。按照本原理設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置，能避免分、合閘線圈的燒壞，同時(shí)若分閘斷路器拒動時(shí)，能進(jìn)行二次分閘操作，提高了斷路器分閘的成功率，可減少越級跳閘事故的發(fā)生，提高了供電可靠性。該設(shè)計(jì)方案實(shí)用價(jià)值大，具有一定的推廣價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

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注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。