一起10kV斷路器二次回路燒毀分析

梁志浩

（廣東電網(wǎng)湛江廉江供電局 廣東 廉江 524400）

摘 要：斷路器是變電站中非常重要的設(shè)備，而二次回路故障卻是斷路器常見的故障，這對于變電站的穩(wěn)定運(yùn)行有著極大的不利。本文對變電站在運(yùn)行中斷路器二次回路出現(xiàn)的故障及原因進(jìn)行分析，并提出了一系列的處理措施，可供參考。

關(guān)鍵詞：10kV斷路器；二次回路；故障分析；處理措施

引言

斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，它和保護(hù)裝置、自動裝置相配合，迅速地切斷故障電流，以減少停電范圍，防止事故擴(kuò)大，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。但是二次回路故障是工作人員經(jīng)常遇到的故障，二次回路一旦發(fā)生故障，直接影響電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至造成嚴(yán)重的后果。因此，工作人員應(yīng)迅速對二次回路故障原因做出準(zhǔn)確判斷，以便及時采取有效的措施進(jìn)行處理，排除故障。

1 10kV斷路器二次回路故障分析

1.1 分合閘線圈燒毀

1.1.1 分合閘原理

斷路器的控制回路如圖1所示。合閘可通過遙控操作、重合閘動作、手動操作來接通回路實(shí)現(xiàn)斷路器合閘。分閘除了遙控操作、手動操作來實(shí)現(xiàn)斷路器分閘，還有一種方式為保護(hù)裝置動作切除故障。正常運(yùn)行時：當(dāng)斷路器在分閘位置時，斷路器常閉輔助接點(diǎn)QF1處于閉合狀態(tài)，斷路器常開輔助接點(diǎn)QF2處于斷開狀態(tài)；當(dāng)斷路器在合閘位置時，斷路器常閉輔助接點(diǎn)QF1處于斷開狀態(tài)，斷路器常開輔助接點(diǎn)QF2處于閉合位置。

合閘過程：遙控、手動或重合閘動作，經(jīng)過輔助接點(diǎn)QF1接通合閘線圈YC實(shí)現(xiàn)合閘，此時斷路器輔助接點(diǎn)QF1在傳動連桿帶動下打開QF1常閉接點(diǎn)，切斷合閘回路。同時跳閘回路常開輔助接點(diǎn)QF2閉合。

分閘過程：遙控、手動或保護(hù)裝置發(fā)跳閘信號，經(jīng)過閉合的常開接點(diǎn)QF2接通跳閘線圈YT，最后使斷路器動作跳閘切除故障，分閘的同時斷路器常開輔助接點(diǎn)QF2斷開，常閉輔助接點(diǎn)QF1閉合。

1.1.2 分合閘線圈燒毀原因分析

現(xiàn)階段對于分合閘線圈均按“短時間大電流”原理設(shè)計(jì)，其10kV斷路器分合閘線圈額定電流一般為1～2A。正常情況下該線圈能承受2～3s的大電流，如若分合閘回路無法在該時間內(nèi)有效斷開，則勢必造成分、合閘線圈長期通電過熱融膠，甚至燒毀。

1.2 輔助接點(diǎn)燒毀

1.2.1 電弧原理

電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，是電流通過某些絕緣介質(zhì)（例如空氣）所產(chǎn)生的瞬間火花。電弧形成后，其觸頭間的電壓會立刻降低，但弧柱的溫度很高，處于高溫下的介質(zhì)分子和原子將產(chǎn)生劇烈運(yùn)動，不斷發(fā)生碰撞，游離出更多自由電力和離子，維持電弧的燃燒。特別對于直流電源，因其大?。妷焊叩停┖头较颍ㄕ?fù)極）都不隨時間而變化，電弧難以自動熄滅。

1.2.2 輔助接點(diǎn)燒毀原因分析

輔助接點(diǎn)燒毀原因主要有以下2個。

（1）輔助接點(diǎn)質(zhì)量問題。斷路器傳動連桿上的行程開關(guān)接點(diǎn)與輔助接點(diǎn)之間接觸壓力不夠，產(chǎn)生間隙，致使回路導(dǎo)通過程中存在持續(xù)打火現(xiàn)象的發(fā)生，導(dǎo)致輔助接點(diǎn)發(fā)熱起火。

（2）斷路器傳動連桿存在卡澀現(xiàn)象，動作期間雖表現(xiàn)為拒分、拒動，但斷路器傳動連桿在此過程中仍將在一定程度上發(fā)生弧度偏小的輕微轉(zhuǎn)動，致使傳動連桿上的行程開關(guān)接點(diǎn)與輔助接點(diǎn)之間產(chǎn)生間隙，使得電壓超過空氣的耐受力，從而電離變成導(dǎo)體產(chǎn)生電弧，電弧繞過絕緣體沿著絕緣體的表面產(chǎn)生，伴隨發(fā)熱造成燒毀。

2 處理措施

該二次燒毀現(xiàn)象的出現(xiàn)，主要原因?yàn)槎位芈饭收锨闆r下，不能在一定時間段內(nèi)自動切斷回路或電氣距離較近，分合閘線圈或輔助接點(diǎn)兩端持續(xù)帶電，導(dǎo)致發(fā)熱甚至起火事件的發(fā)生。針對以上問題，筆者建議在確保檢修質(zhì)量的前提下，可選擇采取以下措施防止二次故障導(dǎo)致回路燒毀事件的發(fā)生。

2.1 分合閘線圈選擇

正常情況下，電氣設(shè)備通電時產(chǎn)生的熱量可以用下式表示：

Qd=I2Rt

分合閘線圈散熱量可以按下式計(jì)算：

Qk=∫0t1KA（Tg-Tn）dt

其中：K——分閘合線圈外殼傳熱系數(shù)W/m2·℃

A——線圈的面積m2

Tg——線圈的平均溫度℃

Tn——空氣溫度℃

因此對于分合閘線圈長時間帶電情況下，其熱量模型如下：

Q=Qd-Qk=I2Rt-∫0t1KA（Tg-Tn）dt

其中：當(dāng)Q>0，溫度上升；當(dāng)Q<0，溫度降低

由此可以看出，電氣設(shè)備在長時間通電情況下，其發(fā)熱量幾乎呈一條直線上升。而分合閘線圈在固定設(shè)備材料、面積等條件下，其散熱曲線呈緩慢上升，當(dāng)線圈溫度越大于室溫時，其散熱量將越大。

2.2 加裝時間繼電器

分、合閘控制回路中，將時間繼電器線圈串入KM1、KOM線圈之后，對其進(jìn)行電氣保護(hù)；其延時打開的動斷觸點(diǎn)T1、T2安裝在KM1、KOM動合接點(diǎn)后，見圖2所示。在異常情況下，當(dāng)斷路器輔助接點(diǎn)不可靠斷開時，時間繼電器得電，延時打開動斷觸點(diǎn)，有效切開分、合閘回路，實(shí)現(xiàn)分、合閘線圈、輔助接點(diǎn)的斷電功能。需要注意的是：時間繼電器的延時要大于斷路器跳、合閘動作時間。一般斷路器的動作時間均小于0.1s，故對于時間繼電器的時間可以設(shè)定為3～5s。

2.3 輔助設(shè)備選擇

（1）空氣的擊穿電壓經(jīng)驗(yàn)公式如下：

式中，d—間隙距離，δ—空氣相對密度

由公式可以看出，間隙距離及空氣密度直接影響電弧的形成。

（2）空氣濕度與空氣絕緣電阻成反比例關(guān)系。隨著空氣濕度的增加，空氣絕緣電阻將呈下降趨勢，使絕緣電阻值降低。

根據(jù)以上分析，可以在保證輔助接點(diǎn)質(zhì)量的前提下，通過開啟加熱驅(qū)潮裝置及排風(fēng)裝置，保持開關(guān)柜斷路器室空氣的干燥，降低空氣濕度、密度，增加電離難度，減少電弧產(chǎn)生的可能性。

3 結(jié)束語

綜上所述，斷路器是保證電力系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)，及時發(fā)現(xiàn)并消除二次回路存在的隱患，能確保變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。二次回路故障的出現(xiàn)，不僅會損壞電氣設(shè)備，同時也會使電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性受到較大影響，給電力企業(yè)帶來的不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，要加強(qiáng)對二次回路故障的研究分析，還要對其運(yùn)行原理及特點(diǎn)有充分的把握，根據(jù)實(shí)際情況分析其可能受到的干擾因素，并對此采取相應(yīng)的處理措施，才能保證斷路器正常運(yùn)行，保證整個電力系統(tǒng)的安全。

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