35kV斷路器控制回路斷線原因分析及處理

任 虎

（晉能孝義煤電有限公司，山西 孝義 032300）

0引言

經(jīng)相關(guān)統(tǒng)計，開關(guān)控制回路斷線是斷路器開關(guān)最常見的故障之一，占開關(guān)所有故障的50%以上。在變電站中，35kV開關(guān)主要給10kV饋線、站用變壓器、接地變壓器等設(shè)備供電，開關(guān)若發(fā)生故障，相應(yīng)區(qū)域供電就會受到影響，輕則保護誤動、母線失壓，重則大范圍停電、配網(wǎng)解列。因此，正確、快速、及時地處理“控制回路斷線”對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有重要作用，也是變電站及電廠運維人員的必備技能。

1 控制回路斷線信號回路原理及原因分析

開關(guān)控制回路斷線的信號回路由合閘位置繼電器（HWJ）的常閉觸點和跳閘位置繼電器（TWJ）的常閉觸點串聯(lián)起來，用以輸出控制回路斷線報警信號，實現(xiàn)控制回路斷線監(jiān)視[1]。

正常情況下35kV開關(guān)要么是合位，要么是分位，HWJ及TWJ中必有一個勵磁、一個失磁，對應(yīng)的閉觸點也將一個打開、一個閉合，此時控制回路斷線的信號回路不通，代表控制回路工作正常。當(dāng)有故障引起跳位繼電器與合位繼電器同時失磁，常閉觸點會同時閉合，信號回路接通，此時后臺會報“控制回路斷線”信號，開關(guān)將不能分合閘。繼電保護裝置開關(guān)控制回路原理如圖1所示。

經(jīng)查閱相關(guān)文獻，引起控制回路斷線信號的原因主要分為電氣原因與機械原因：

1）常見電氣原因有合閘回路無電壓，橋整流器V燒毀[2]，合閘線圈斷線、短路，合閘回路儲能輔助開關(guān)觸頭接觸不良或切換不到位[3-4]，合閘閉鎖線圈觸點接觸不良，斷路器輔助開關(guān)觸頭接觸不良或切換不到位，防跳繼電器觸點接觸不良，閉鎖回路故障[5]等。

2）機械原因主要有合閘鐵心卡澀、合閘閉鎖線圈鐵心卡澀、儲能系統(tǒng)故障等原因。

圖1 繼電保護裝置開關(guān)控制回路原理圖

2 斷路器開關(guān)控制回路分析

35kV斷路器控制回路一般主要由直流電源系統(tǒng)、外部控制按鈕、繼電保護裝置、斷路器操作機構(gòu)及保護壓板等構(gòu)成，各構(gòu)件相互配合關(guān)聯(lián)，進而通過回路通斷實現(xiàn)斷路器分合閘功能及分合位監(jiān)視等功能。

斷路器控制回路主要分為分閘回路、閉鎖回路、合閘回路及儲能回路等部分，分別如圖2、圖3所示。

2.1 閉鎖回路

閉鎖回路主要為安全設(shè)置，通過閉鎖電磁鐵實現(xiàn)防止在停電時合閘的功能，即閉鎖電磁鐵必須通電（一般是220V），才能進行合閘操作。閉鎖電磁鐵是在運行或二次插件沒有拔出來的時候一直有電流通過，電磁鐵吸合，斷路器能夠合閘，拔出二次插件，電磁鐵無電時，中間鐵心下落，阻止斷路器合閘。

由閉鎖回路電氣原理圖4可知，Y1為閉鎖電磁鐵線圈，其通斷影響輔助觸點S2，只有在Y1得電時，S2閉合，才能合閘，而閉鎖電磁鐵不得電，輔助觸點S2斷開，合閘回路不通，無法實現(xiàn)合閘，從而防止人員誤碰合閘回路造成事故或斷路器不到位合閘造成事故。此外閉鎖回路還受斷路器位置影響，即只有當(dāng)斷路器在工作位置或試驗位置且斷路器為斷開位置（63-64常閉觸點接通）時，閉鎖回路才能通，Y1得電。

得電回路為：+58V→?→V4→63-64常閉觸點→（43-44常開觸點、43-44常閉觸點）→（⑩）→?58V，回路導(dǎo)通，Y1得電，S2閉合。

其中，斷路器本體和操作機構(gòu)一體化的真空斷路器的位置狀態(tài)主要有以下兩種：

1）工作位置。開關(guān)的電機儲能回路和分合閘回路等均處于接通狀態(tài)。

圖2 35kV斷路器開關(guān)控制回路外部接線電氣原理圖

圖3 35kV斷路器開關(guān)內(nèi)部接線電氣原理圖

2）試驗位置。開關(guān)的二次控制回路接通，但主回路斷開，并且動、靜觸頭被可調(diào)金屬活門擋板隔開。

圖4 閉鎖回路電氣原理圖

2.2 分閘回路

當(dāng)分閘回路導(dǎo)通時，分閘線圈得電，動作于斷路器開關(guān)的機械結(jié)構(gòu)，對開關(guān)進行分閘操作，由分閘回路電氣原理圖5可知，Y2為分閘線圈，得電回路為：+58V→端子→（斷路器輔助觸點：31-32常開觸點，當(dāng)斷路器處于合閘位置時，31-32觸點閉合）→V2→端子→?58V。

圖5 分合閘回路電氣原理圖

2.3 合閘回路

當(dāng)合閘回路導(dǎo)通時，合閘線圈得電，動作于斷路器開關(guān)的機械結(jié)構(gòu)，對開關(guān)進行合閘操作，由合閘回路電氣原理圖5可知，Y3為合閘線圈，合閘回路為+58V→端子④→V3→端子?→?58V，合閘線圈得電回路為Y3+→儲能回路輔助觸點（13-14常開觸點）→閉鎖回路觸點S2→推進機構(gòu)小門位置開關(guān)S3→斷路器輔助觸點53-54→防跳回路→Y3?。

2.4 儲能回路

儲能回路電氣原理圖如圖6所示。當(dāng)儲能回路導(dǎo)通時，電機得電，儲能完成，S1常閉觸點（21-22）斷開，S1常開觸點（13-14）閉合，為合閘做好準(zhǔn)備。

圖6 儲能回路電氣原理圖

通過對2.1～2.4節(jié)斷路器操作結(jié)構(gòu)中所涉及的閉鎖回路、分合閘回路及儲能回路進行分析發(fā)現(xiàn)，斷路器合閘回路是最復(fù)雜回路，在實際過程中也是最容易出現(xiàn)故障的。

3 實際控制回路斷線故障分析及處理

3.1 故障現(xiàn)象

2020年7月在對某新建調(diào)試電源變電站35kV進線柜內(nèi)的VEX型真空斷路器進行調(diào)試試驗時，推入開關(guān)柜至試驗位置后，合、分閘試驗動作均正常；推至工作位置，柜面板上指示斷路器已處于工作位置，彈簧處于已儲能狀態(tài)，儲能指示燈亮，由遠方合閘操作后，斷路器未合閘，現(xiàn)場繼電保護裝置發(fā)出控制回路斷線故障報警，報警燈亮，分、合位指示燈均不亮，現(xiàn)場檢查二次圖紙和接線，合閘回路無錯誤，進一步就地合閘操作，斷路器未合閘。

3.2 故障分析

對故障現(xiàn)象進行初步分析，彈簧已儲能，儲能指示燈亮，遠方及就地?zé)o法合閘，現(xiàn)場繼電保護裝置發(fā)出控制回路斷線故障報警，報警燈亮，分、合位指示燈均不亮。

檢查開關(guān)控制回路斷線信號是否誤報，經(jīng)裝置復(fù)歸按鈕無法消除報警，確認開關(guān)控制回路斷線故障確實發(fā)生。

將開關(guān)端子排接線緊固及對航空插頭重新插緊，故障未消失。

檢查直流配電屏、開關(guān)控制電源空開是否跳閘，就地檢查直流控制空開在合位，排除因空開跳閘引起故障發(fā)生的可能。

用萬用表測量空開下接線螺絲電壓（4QD1及4QD20端子電壓），正負極對地電壓為+58V與?58V，進一步證明電源沒有問題。

用萬用表對照圖3逐步測量電壓排查，發(fā)現(xiàn)繼電保護裝置0808端子與0807端子對地電壓均為0，證明回路負電缺失，初判由控制回路中的合閘回路斷線引起，與無法合閘，分、合位指示燈均不亮的故障現(xiàn)象相匹配，從而可以排除保護操作箱回路故障，應(yīng)為開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)回路接線問題。

重點檢查合閘回路，由于斷路器合閘回路受閉鎖回路輔助觸點、儲能回路輔助觸點、斷路器位置觸點及輔助觸點、推進機構(gòu)小門位置開關(guān)及合閘線圈好壞影響，因此下一步逐步排查各個回路。

根據(jù)彈簧已儲能、儲能指示燈亮表明儲能回路完好，控制回路斷線故障不是因儲能回路引起。

檢查35kV高壓室未有燒焦氣味，合閘線圈沒有燒壞，斷電拆卸合閘線圈，測量其阻值為37Ω（銘牌為40Ω），說明合閘線圈Y3完好。

檢查閉鎖回路其他器件及接線均完好，測量合閘閉鎖電磁鐵Y1兩端電壓為110V，重新合上控制電源，可以聽到電磁鐵吸合聲音，證明閉鎖回路完好。

由于合閘回路還受推進機構(gòu)小門位置開關(guān)影響，進一步檢查推進機構(gòu)，反復(fù)按壓推進機構(gòu)壓舌板，發(fā)現(xiàn)裝置報警消失，證明此次控制回路斷線故障很有可能由推進機構(gòu)引起，懷疑是因推進機構(gòu)小門位置開關(guān)行程不夠造成，推進機構(gòu)實物如圖7所示。

圖7 推進機構(gòu)實物圖

3.3 故障處理

就地檢查推進機構(gòu)輔助觸點，發(fā)現(xiàn)輔助觸點S3為軟撥片，進行行程測試，只有在用力按下推進機構(gòu)壓舌板放開后才能完全歸位，輔助觸點軟撥片S3才能觸及閉合?，F(xiàn)場向內(nèi)移動軟撥片0.5cm，使得輔助觸點軟撥片S3行程縮短，更利于其觸碰到位，推進機構(gòu)輔助觸點軟撥片實物如圖8所示。

圖8 推進機構(gòu)輔助觸點軟撥片實物圖

對軟撥片進行調(diào)整后，斷路器開關(guān)時斷時續(xù)出現(xiàn)控制回路斷線的問題得到有效解決。

4 結(jié)論

對實際新建變電站調(diào)試中35kV開關(guān)柜出現(xiàn)的控制回路斷線故障進行分析及處理，為專業(yè)人員介紹了一種便捷快速的工作思路，有益于專業(yè)人員快速有效地消除控制回路斷線缺陷，恢復(fù)開關(guān)分合閘控制回路的正常運行，從而保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。