斷路器分合閘線圈燒毀原因分析與預(yù)防

丁頔

（國(guó)網(wǎng)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(yù)防

丁頔

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司 湖南株洲 412000）

為了詳細(xì)了解斷路器分合閘線圈燒毀原因，并在實(shí)際工作中采取有效措施妥善預(yù)防，降低設(shè)備故障率，本文首先將介紹分合閘控制原理，然后詳細(xì)分析通過(guò)斷路器分、合閘線圈的電流過(guò)大導(dǎo)致線圈燒毀的原因及預(yù)防措施，斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械故障導(dǎo)致線圈長(zhǎng)時(shí)通電而燒毀的原因及預(yù)防措施，并根據(jù)斷路器合閘線圈燒毀案例詳細(xì)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(wèn)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(huì)增加人員的維護(hù)工作量，而且還會(huì)延長(zhǎng)停電時(shí)間、影響供電可靠性，嚴(yán)重者將會(huì)造成電氣火災(zāi)事故，燒毀斷路器操作機(jī)構(gòu)。因此，改進(jìn)斷路器機(jī)構(gòu)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(shè)備安全運(yùn)行，有利于提高供電的可靠性，并且已經(jīng)成為實(shí)際工作中迫切需要解決的問(wèn)題。

1 分合閘控制原理

在《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)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(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(qiáng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)Oc觸點(diǎn)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(shí)間有嚴(yán)格限制。斷路器正常分合閘時(shí)間低于0.1s，通電超過(guò)5s以上線圈就會(huì)燒壞。

2 通過(guò)斷路器分、合閘線圈的電流過(guò)大導(dǎo)致線圈燒毀的原因及預(yù)防措施

斷路器的動(dòng)作原理是當(dāng)斷路器分、合閘時(shí)，分、合閘線圈需用電磁力來(lái)推動(dòng)斷路器的操作機(jī)構(gòu)，而電磁力是由通過(guò)分、合閘線圈的電流產(chǎn)生的，因此，斷路器分、合閘線圈流過(guò)的電流將決定電磁力的大小，電磁力越大，需要流過(guò)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(duì)于斷路器不同的操動(dòng)機(jī)構(gòu)其分、合閘電流也是不同的，斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)和彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)直流操作電壓為110V或220V時(shí)，液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)和彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘電流一般為2～5A，而電磁機(jī)構(gòu)的合閘電流相比以上2種操動(dòng)機(jī)構(gòu)則大的很多，可高達(dá)幾十安甚至數(shù)百安。目前工程中的斷路器多采用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)電氣二次設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，其分、合閘電流不應(yīng)超過(guò)5A，但有些廠家的斷路器分、合閘線圈額定功率很大，達(dá)到700W，折算成額定電流為6.4A，超過(guò)了5A。該斷路器在分、合閘時(shí)，需要更大的電磁力驅(qū)動(dòng)斷路器正常分、合閘，因此該斷路器分、合閘回路中通過(guò)電流也相對(duì)較大，線圈發(fā)熱更嚴(yán)重，最終造成分、合閘線圈燒毀。對(duì)此，設(shè)計(jì)階段需在斷路器的技術(shù)標(biāo)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(yīng)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(guò)，目前市場(chǎng)上只有少數(shù)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(lái)避免斷路器分、合閘線圈的燒毀，還需斷路器廠家提高生產(chǎn)技術(shù)，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(zhǎng)時(shí)間通電的分、合閘線圈也是解決這個(gè)問(wèn)題的方法，ABB的NewVD4線圈內(nèi)置了控制電路板，涌入功率可達(dá)200W，但長(zhǎng)期功率只有5W。整個(gè)合閘脫扣器可長(zhǎng)期帶電，但線圈只能通過(guò)很小的電流。斷路器內(nèi)部回路會(huì)采集斷路器的輔助觸點(diǎn)，不需要單獨(dú)再串聯(lián)觸點(diǎn)。這種線圈在變電站的工程中應(yīng)用較少，但不排除為一個(gè)發(fā)展方向。

3 斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械故障導(dǎo)致線圈長(zhǎng)時(shí)通電而燒毀的原因及預(yù)防措施

3.1 設(shè)備出廠時(shí)元器件存在質(zhì)量問(wèn)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(shè)計(jì)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(shí)，可能會(huì)使合閘線圈長(zhǎng)時(shí)間通電，燒壞合閘線圈。某110kV變電站在投運(yùn)調(diào)試時(shí)，斷路器操作回路如圖2所示，為了試驗(yàn)防跳回路是否重復(fù)，先將機(jī)構(gòu)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(hù)跳斷路器，如果操作箱防跳回路解開了，則斷路器會(huì)合閘，當(dāng)保護(hù)跳時(shí)，斷路器合閘線圈燒毀了，核查其原因是保護(hù)跳后，斷路器正常合閘，但是斷路器合閘回路中的常閉接點(diǎn)QF沒(méi)有及時(shí)返回，合閘線圈通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，最終燒毀合閘線圈。因此，在元器件出廠檢驗(yàn)合格運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，還要在現(xiàn)場(chǎng)做規(guī)定的項(xiàng)目檢查和試驗(yàn)，保證設(shè)備投運(yùn)時(shí)安全無(wú)憂。

圖2 斷路器分、合閘操作回路

3.2 設(shè)備裝配時(shí)機(jī)構(gòu)元器件裝配不到位

斷路器輔助開關(guān)在安裝過(guò)程中不到位，牢固性較差，與機(jī)構(gòu)之間的連接桿松緊不當(dāng)，松動(dòng)問(wèn)題比較嚴(yán)重，轉(zhuǎn)換不靈活。當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘鐵芯頂桿碰到連板時(shí)，不能夠很好滿足8～10mm繼續(xù)上升的要求；合閘鐵芯動(dòng)作不靈活，出現(xiàn)卡澀問(wèn)題；合閘鐵芯頂桿伸出過(guò)短，頂桿止打松動(dòng)變位等。因此，安裝工藝至關(guān)重要，必須嚴(yán)格依據(jù)出廠標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝。

3.3 設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行造成設(shè)備老化

輔助開關(guān)動(dòng)靜觸頭經(jīng)常出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，頻繁拉弧，久而久之使輔助開關(guān)的觸頭燒毀，造成分、合閘線圈長(zhǎng)時(shí)間通電繼而引起分、合閘線圈燒毀。斷路器合閘時(shí)，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(wú)法及時(shí)斷開，則會(huì)導(dǎo)致線圈被燒毀。合閘接觸器的線圈電阻逐漸增加，就會(huì)導(dǎo)致合閘接觸器正常通電時(shí)吸合力度較小，主觸點(diǎn)產(chǎn)生拉弧，長(zhǎng)此以往，合閘接觸器的主觸點(diǎn)接觸電阻會(huì)逐漸增加，從而會(huì)對(duì)斷路器合閘線圈的勵(lì)磁電流產(chǎn)生影響，導(dǎo)致合閘線圈的勵(lì)磁力度不足，鐵芯無(wú)法正確動(dòng)作，使線圈過(guò)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(guò)小造成電阻偏大，使得分閘控制回路電壓降較大，導(dǎo)致電壓達(dá)不到線圈分閘動(dòng)作的值，使分閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電燒毀。

因此，需要加強(qiáng)合閘接觸器的日常檢查和維護(hù)，在開關(guān)的維修過(guò)程中，檢查動(dòng)、靜觸頭表面接觸面積、接觸壓力；正確調(diào)整輔助開關(guān)的位置；側(cè)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(jìn)行倒閘操作時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)斷路器合閘線圈燒毀的問(wèn)題。當(dāng)使用手動(dòng)同期開關(guān)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，多次發(fā)生線圈燒毀的問(wèn)題，甚至在合閘操作完成后，還是會(huì)發(fā)現(xiàn)合閘接觸器HC在勵(lì)磁狀態(tài)無(wú)法返回。開關(guān)二次控制回路原理如圖3所示。

圖3 開關(guān)二次控制回路原理接線圖

對(duì)開關(guān)二次控制回路的外部接線進(jìn)行檢查分析發(fā)現(xiàn)，在該回路中并不存在寄生回路問(wèn)題。對(duì)圖3進(jìn)行分析，如果在合閘操作完成后，合閘回路的輔助觸點(diǎn)1DL依然不能有效斷開，則此時(shí)有三條途徑：操作箱RTC6插件板中有寄生回路；④控制開關(guān)KK接入合閘回路的一對(duì)觸點(diǎn)在合閘操作已經(jīng)完成，KK把手返回之后依然不會(huì)斷開；操作箱RTC3插件板中有寄生回路。確認(rèn)控制開關(guān)KK接入合閘回路的一對(duì)觸點(diǎn)動(dòng)作良好，則可能是RTC3插件板出現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，RTC3插件板中的a、b兩點(diǎn)是連通的。在合閘操作過(guò)程中，控制開關(guān)KK的④觸點(diǎn)接通，使繼電器K2勵(lì)磁，K2的開接點(diǎn)閉合，將正電源經(jīng)a、b兩點(diǎn)引入合閘回路；合閘操作完成后，雖然輔助觸點(diǎn)1DL依然可能無(wú)法正確斷開，但是經(jīng)正電源-K2的開接點(diǎn)-a-b-K11的閉接點(diǎn)-K12的閉接點(diǎn)-K2-1DL-HC-QEB的閉接點(diǎn)-負(fù)電源而使合閘接觸器HC一直勵(lì)磁。

4.2 故障處理

（1）將RTC3插件板中a、b兩點(diǎn)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(qiáng)開關(guān)的檢修工作，注意對(duì)斷路器輔助開關(guān)的檢修，避免由于轉(zhuǎn)換開關(guān)動(dòng)作不到位或接觸不良等問(wèn)題引發(fā)斷路器拒動(dòng)現(xiàn)象。

（3）直接采用HWXB-A型斷路器線圈保護(hù)，經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的延時(shí)時(shí)間，強(qiáng)迫分?jǐn)嗑€圈電流，保證回路安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上的分析，為保證斷路器分、合閘線圈在運(yùn)行中的安全及穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)階段必須嚴(yán)格把控?cái)嗦菲鞯膮?shù)值，對(duì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的廠家要堅(jiān)決否定，要保證參數(shù)值決對(duì)正確，在斷路器到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安裝及調(diào)試設(shè)備，在定期的大、小修時(shí)，要關(guān)注斷路器分、合閘回路的相關(guān)設(shè)備，不能忽略?？傊?，在從設(shè)計(jì)到運(yùn)行的每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能忽略斷路器分、合閘回路的相關(guān)設(shè)備。

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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(yàn)工作。