高壓斷路器分合閘線圈燒毀原因淺析

胡曉曦 鄧 莉

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高壓斷路器分合閘線圈燒毀原因淺析

胡曉曦1鄧 莉2

（1. 國網(wǎng)常德供電公司，湖南 常德 415000；2. 湖南幼兒師范高等?？茖W校，湖南 常德 415000）

高壓斷路器分合閘動作主要依靠分合閘線圈勵磁帶動鐵心脫扣保持摯子、釋放機構能量來實現(xiàn)。而在實際運行中，斷路器拒動最多的原因即為分合閘線圈的燒毀。本文結合現(xiàn)場檢修工作經(jīng)驗，對斷路器分合閘線圈燒毀原因進行分析，提出相關措施，為斷路器今后檢修工作提供參考。

高壓斷路器；分合閘線圈；燒毀

分、合閘線圈設計時都是按短時通電而設計的。一般分合閘線圈的電阻為100～200W，且線圈線徑細匝數(shù)多，正常情況線圈帶電時間不超過1s[1-5]。當二次回路中的電流無法被正常切斷時，線圈長時間帶電將產(chǎn)生大量的熱量，致使線圈燒毀[6-7]。

1 斷路器線圈燒毀機械原因

當斷路器拒動而分、合閘回路正常時，主要是存在機械故障方面原因，此類情況大致分為4種。

1.1 電磁鐵自身故障

1）電磁鐵固定螺栓松動，造成斷路器動作時電磁鐵整體產(chǎn)生位移，導致撞擊力度或角度不對。

2）鐵心銹蝕，造成鐵心活動卡澀。

3）由于線圈本身老化或者鐵心的活動沖程過小，當分、合閘回路電源接通時，鐵心無法使機構脫扣而造成線圈長時間通電燒毀。

110kV楠變35kV楠王線402斷路器（型號：LW34-40.5），機構密封不嚴密，水從機構橫梁頂部沿機構箱上部孔洞進入，機構箱內設備腐蝕嚴重，分合閘電磁鐵鐵心銹蝕；110kV皂變110kV皂金線508斷路器（LW36-126）存在機構密封不嚴，分合閘電磁鐵嚴重銹蝕的缺陷；結果導致鐵心卡澀，最終導致線圈燒毀斷路器拒動的情況，鐵心銹蝕如圖1所示。

圖1 LW36型斷路器分合閘線圈銹蝕

1.2 機構調整不當

操作機構機械傳動連桿機構存在調整不當?shù)膯栴}。由于保持摯子與滾輪接觸位置調得過高，或轉動連桿調整位置過深，分合閘擋板位置不當?shù)惹闆r，最終都會導致電磁鐵鐵心頂桿的力度不能使機構及時脫扣，線圈過載而燒壞。110kV臨變35kV母聯(lián)400斷路器（型號：LW16-35），由于合閘保持掣子轉動軸承固體潤滑脂過多，在長期積灰的情況下導致轉動阻力越變越大，再者轉動桿調整位置過深，分閘時鐵心無法讓轉動軸順利脫扣，導致線圈燒毀，斷路器分閘失敗。110kV陬變10kV陬畬線326斷路器（型號：VED4-12），由于斷路器分閘擋板螺栓未完全緊固，在安裝調試過程及運行分合閘多次撞擊影響，導致分閘擋板慢慢松動移位，分閘鐵心在頂過分閘擋板回位時，鐵心的限位墊片回勾擋板，此時擋板已向右側完全偏離分閘鐵心頂桿的撞擊范圍（如圖2所示）；當保護裝置出口后，分閘線圈帶電，分閘鐵心動作，但鐵心無法撞擊到分閘擋板，無法使脫扣裝置脫扣而導致分閘失敗，導致分閘線圈長時間帶電燒毀。

圖2 VED4型斷路器分閘擋板位移

1.3 鐵心行程調整不當

當機構傳動正常，鐵心動作行程調整不當也可能造成線圈燒毀。斷路器接到動作命令，鐵心動作，因斷路器鐵心行程過大或過小，導致鐵心頂桿撞擊的力度不夠，不能使機構及時脫扣而出現(xiàn)拒動作的故障。110kV桃變35kV桃水線404線路故障后404斷路器（型號：ZN12-40.5）拒動。母聯(lián)400斷路器、1#主變410斷路器均拒動，越級至1#主變跳閘導致1#主變失壓。主要原因是由于斷路器調節(jié)限位螺桿頂部橡膠套老化破裂（如圖3所示），頂部起緩沖作用的橡膠墊厚度變薄，總體長度變短。其危害：①直接造成合閘保持掣子旋轉角度不足，從而導致合閘保持掣子與分閘滾子扣合面過深，分閘脫扣阻力增大；②導致分閘電磁鐵空程減小，鐵心撞擊速度過低，撞擊時動量不足，無法使合閘保持掣子成功脫扣。二者結合最終導致分閘不成功，分閘線圈長時間帶電而燒毀。

圖3 調節(jié)限位螺桿頂部橡膠套破裂

1.4 機構閉鎖功能不正常

由于防護閉鎖機構未退出或不正常導致斷路器閉鎖，分合閘命令發(fā)出，但斷路器無法動作，特別針對于遙控命令一直存在致使線圈過載，造成線圈燒毀：110kV桑變，在進行35kV開關柜（型號：KNY61-40.5）檢修時，在未進行防護閉鎖裝置檢查的情況下，進行分合閘整組試驗工作，由于此開關柜類型的防護裝置屬于純機械式，且存在卡澀現(xiàn)象，無法切換狀態(tài)，在進行試驗時，將線圈燒損。

2 操作機構二次回路（電氣）原因

2.1 輔助開關切換不到位

斷路器分、合閘回路的切斷主要依靠輔助開關，正常狀態(tài)下輔助開關的觸點接觸良好且在標識范圍內，但在現(xiàn)場實際工作中，會涉及調整斷路器開距、分合閘速度、超行程等各類參數(shù)，會改變輔助開關連桿的位置，導致輔助開關觸點在某一特定的狀態(tài)（或分或合）下接觸不良或未接觸（如圖4所示）；如未對而輔助開關分合位置做相對應的調整，回路電流則無法正常被切斷，動作信號則一直存在，最終導致線圈長時間帶電而燒毀。

2.2 分合閘回路電阻偏大

分合閘回路絕緣降低，線路老化造成電阻偏大，或者是分合閘回路中各電器元件接線端子部分松動或銹蝕，使分合閘回路電壓衰減過大，導致分合閘線圈兩端的電壓過低，使分合閘鐵心獲得能量不足，無法釋放脫扣器，分合閘線圈長期帶電，線圈燒毀，或者根本達不到線圈最低電壓動作值，導致故障越級。

圖4 輔助開關接觸不良導致觸點燒壞

2.3 在未儲能情況分合閘

現(xiàn)階段斷路器的分合閘基本由遠方、后臺、監(jiān)控遙控操作進行；存在斷路器由于各種原因未儲能的情況，特別是對于液壓機構和氣動機構，經(jīng)常出現(xiàn)接觸點粘連或者未儲能接觸點有損情況，導致現(xiàn)場各類信號不能及時傳回后臺或者不發(fā)信號；當此時斷路器發(fā)出動作命令，則會導致線圈燒毀，斷路器拒動，嚴重時還將燒毀保護裝置插件。

2.4 分合閘接觸器故障

部分斷路器在分、合閘回路設計時，考慮各種原因在分、合閘回路中接入中間繼電器來控制分、合閘回路。若當接觸器發(fā)生粘連、燒毀等故障時，則會導致回路電流不能時被切斷，動作信號一直存在而使線圈通電時間過長，燒毀線圈。再者接觸器使用年限長、自身老化等原因，導致線圈電阻變大，會使接觸器吸合電磁力不夠，造成主觸點產(chǎn)生拉弧，接觸器的主觸點接觸電阻增大等情況，從而導致線圈的勵磁電流變小，勵磁力度不足，鐵心動作速度慢、力度小，導致脫扣機構不能正確動作釋放，最終使線圈過載，造成線圈燒毀。

2.5 分合閘回路電壓低

當變電站電源容量下降或者二次回路上電阻偏大時，動作的瞬間線圈兩端電壓較低，電磁體電壓動作值達不到斷路器最低動作值的要求，線圈長時間帶電導致燒毀。

3 防止分合閘線圈燒毀一般措施

3.1 運行巡視方面

1）在日常巡視時要認真檢查分合閘線圈及二次端子排銹蝕情況，對銹蝕嚴重的分合閘線圈進行登記排查，并加強跟蹤觀察。

2）要檢查機構箱內相關的軸、銷、鎖扣和機械傳動部件、傳動連桿及其他外露零件無銹蝕，無變形損壞，潤滑良好，連接緊固；端子箱溫濕度控制器能正常工作，加熱器能正常起動，箱內無凝露現(xiàn)象。

3）在進行斷路器分合閘操作前、后，都要檢查分合閘線圈情況，觀察各機械傳動部位位置是否正常，分合閘線圈是否處于正確的位置，正常無誤后才能開始操作。

3.2 檢修維護方面

1）要正確調整好斷路器的連桿機構，并對斷路器各轉動部位加強潤滑，確保機構各轉動部位沒有卡澀現(xiàn)象，對分合閘鐵心的空程、行程、總程等各項指標必須按照廠家說明書進行調節(jié)。

2）檢查各繼電器、微動開關接點、輔助開關的位置切換及觸點是否正常，確保輔助開關切換到位，二次回路絕緣檢查符合標準，二次回路電阻需測試合格。

3）必須對斷路器進行低電壓動作試驗[8-10]，并確保其滿足相關規(guī)程要求，低電壓試驗不合格必須找出相關原因及時排除。

4）在進行試驗時，要注意機構是否有機械聯(lián)鎖。機械聯(lián)鎖會導致機構不能完成分合閘過程，而由于分合閘動作未完成，分合閘信號一直不能消除，所以線圈一直帶電，易造成線圈燒毀。

3.3 技術改造方面

針對老式開關柜等防誤閉鎖裝置：可以在防誤操作機構對應位置加裝微動開關或加裝輔助切換開關，該開關與分合閘回路串聯(lián)，隨著操作機構的動作斷開或接通控制回路，當斷路器位置不對時，無論就地操作或遠方操作，分合閘線圈都不會帶電，從而避免調試或者位置不對應操作時的線圈燒毀。但所加裝的微動開關或輔助開關觸點容量必須與線圈容量匹配，防止該位置的開關成為新的故障點。

針對分合閘回路內的改造，可以利用市面上現(xiàn)存的各種類型線圈保護裝置，其基本原理就類似于時間繼電器，經(jīng)過整定時間后接通或斷開回路，保障二次回路及分合閘線圈完好。因此在原有的二次回路中，串聯(lián)線圈保護器，可作為保護分、合閘線圈的一種有效措施，且線圈保護器監(jiān)測電流準確，體積小巧分斷容量大，安裝簡單，現(xiàn)場改造較為容易實現(xiàn)（如圖5所示），KK為遠方、就地切換，DL為輔助開關，TQ為分閘線圈，HQ為合閘線圈，±KM為直流電源，1CJ、BCJ為保護遠方信號出口。在TQ、HQ兩端串聯(lián)線圈保護器，在接收到分合閘指令后，線圈保護器同時起動，經(jīng)過整定時間延時后強迫分斷回路電流，保證線圈和系統(tǒng)回路的安全。其缺點在于增加了二次元器件，一旦線圈保護器損壞，則會造成控制回路斷線的故障。

圖5 加裝線圈保護器示意圖

4 結論

本文結合現(xiàn)場實際案列情況，對斷路器分合閘線圈常見故障進行了分析，主要對分合閘線圈燒毀原因從控制回路和操作機構兩方面進行了重點分析。提出預防分合閘線圈燒毀的一般性措施，為檢修工作提供參考，同時積累和參照事故缺陷處理經(jīng)驗，更好地做好檢修工作，以減少分合閘線圈燒毀和斷路器拒動的情況，維護電網(wǎng)健康穩(wěn)定發(fā)展。

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Brief analysis on the reasons for the burnout of the tripping and closing coil of the high-voltage circuit breaker

Hu Xiaoxi1Deng Li2

(1. State Gird Changde Power Supply Company, Changde, Hu’nan 415000; 2. , Hu’nan College for Preschool Education, Changde, Hu’nan 415000)

The tripping and closing motion of the high-voltage circuit breaker mainly depends on the tripping and closing coils excitation driving, the maintaining pawl of core trip to release the energy of the mechanism; While in the actual operation, the breaker rejecting act mainly dues to the burnout of the tripping and closing coil; In this paper, the reasons for the burnout of the tripping and closing coil of the breaker are analyzed combining with the in-site maintenance working experience and relevant, measures are put forward as the reference for the maintenance work on the breaker in the future.

high voltage circuit breaker; tripping and closing coil; burnout

2018-03-11

胡曉曦（1986-），男，湖南省常德市人，碩士研究生，工程師，主要從事變電檢修管理工作。