一種防止斷路器合、分閘線圈燒毀的改造方案

李傳江，鄧雄偉

(銅陵供電公司，安徽 銅陵 244000)

0 前言

斷路器是電力系統中最重要的控制和保護設備，在電網運行中起到相當重要的作用：一是控制作用，即根據電網運行需要，投入或切除部分電力設備和線路，從而實現電網運行方式的倒換；二是保護作用，即在電力設備或線路發生故障時，通過繼電保護及自動裝置作用于斷路器，將故障部分從電網中迅速切除，以減輕電力設備的損壞程度和提高電網的穩定性，保證電網非故障部分的正常運行。無論電力系統處于什么狀態，斷路器都應可靠動作。而斷路器能否可靠動作，不僅取決于它的機械性能是否良好，還要看它的控制回路是不是符合生產要求。如果斷路器控制回路存在缺陷，將有可能引發極其嚴重的事故。

近年來，由于種種原因，斷路器合、分閘操作過程中合、分閘線圈燒毀的故障呈上升趨勢。分閘線圈燒毀會導致斷路器分不開，需要運行人員到現場手動操作，極端條件下甚至可能造成事故擴大；合閘線圈燒毀則會導致斷路器合不上，于線路而言將影響用戶送電，于電容器等無功設備而言，將影響電壓合格率。

1 斷路器合、分閘控制原理

斷路器合、分閘控制回路原理如圖1所示。

斷路器合(分)閘時，合上操作把手KK，合(分)閘啟動回路瞬時接通，合(分)閘保持繼電器動作，合(分)閘線圈通過合(分)閘繼電器HBJ1(TBJ1)接點勵磁，啟動斷路器操動機構，合(分)閘后，串于合(分)閘回路的斷路器常閉(開)接點打開，斷開合(分)閘回路。

圖1 斷路器分、合閘控制回路原理

合、分閘線圈是廠家按照短時通電設計的，在合、分閘操作完成后，通過DL觸點自動地將操作回路切斷，以保證合、分閘線圈的安全。由于合、分閘回路啟動回路的節點(操作把手觸點、繼電器觸點)自身開斷容量有限，如果由它們切斷操作回路的電源，那么在斷開操作電流時，將會在操作過程中拉弧，致使觸點燒毀。斷路器輔助接點開斷容量大，由它斷開操作電流，可以很好地滅弧，保護控制開關及繼電器接點不被燒毀。當合、分閘線圈發出合(分)閘命令后，合、分閘線圈動作，但是機構未脫扣，則輔助開關不能切換。此時，由于HBJ(TBJ)的自保持作用，使得斷路器輔助接點DL1不能分開，會造成合(分)閘線圈長時間帶電，從而燒毀合(分)閘線圈。

所以，在合、分閘回路中，輔助開關DL起到了很重要的作用，輔助開關的開斷能力、開斷速度、斷口開距、產品質量等都將影響斷路器合、分閘線圈使用壽命，影響斷路器的可靠性。

2 斷路器線圈燒毀的原因分析

斷路器線圈燒毀故障是當前最常見的，也是最難避免的故障類型。線圈燒毀的主要原因如下。

2.1 直接原因

斷路器合、分閘線圈是按短時通電設計的，只允許通過短時的額定電流。如果通過持續電流的時間過長就會導致線圈絕緣性能下降，最終燒毀。所以，合、分閘線圈燒毀的最直接原因是合、分閘線圈通過持續電流的時間過長。

2.2 間接原因

引起斷路器合、分閘線圈燒毀的間接原因主要有以下幾種。

(1) 機械卡澀。機械卡澀時，機構無法合(分)閘，輔助開關接點始終接通，線圈持續通過額定電流，導致線圈燒毀。

(2) 控制電源電壓不穩。控制系統電源不穩定，加載在線圈兩端的電壓過高，導致線圈絕緣擊穿或通過線圈的電流過大，燒毀線圈。

(3) 輔助開關接點切換時間過長或粘住。很多合(分)閘線圈的燒毀都是因輔助開關引起的。有些輔助開關接點開斷間隙小，滅弧能力差，在切斷合(分)閘電流時容易引起電弧重燃，延長了合(分)閘線圈通過較大電流的時間，使線圈絕緣性能下降，多次操作后就會導致線圈燒毀。尤其是，有些輔助開關接點粘住，會直接導致線圈因持續通過大電流而燒毀。

(4) 線圈的功率過小。如果選擇了功率較小的合(分)閘線圈，在合(分)閘操作時，機構無法合(分)閘，輔助開關也就始終不能切換，操作回路始終接通，線圈持續通過額定電流，導致線圈燒毀。

(5) 線圈質量差，承受合(分)閘電流能力差，操作幾次后就會燒毀。

(6) 斷路器機構內部潮濕，使線圈絕緣性能下降，操作時導致線圈燒毀。

(7) 控制回路不符合生產要求，存在缺陷，運行時也會導致合(分)閘線圈燒毀。

3 改造措施

為徹底解決合、分閘線圈燒毀現象，在控制回路中加裝了時間繼電器，如圖2所示。

圖2 改造后的斷路器

合上操作把手KK，合閘保持繼電器HBJ動作，同時時間繼電器1SJ啟動，由合閘保持繼電器接點HBJ1啟動合閘線圈。如果因上述原因導致斷路器不能可靠動作，輔助開關DL不能可靠切換，經延時繼電器1SJ延時后(延時整定值應略大于斷路器合閘時間)，由常閉接點1SJ1代替輔助接點DL切斷合閘回路，避免合閘線圈燒毀。此時，HBJ與1SJ串接于控制電源下，通過HBJ的電流較小，不足以保持HBJ1接點處于動作后狀態，HBJ返回，合閘命令解除，時間繼電器1SJ失壓自動返回，為下一次合閘做好準備。如果合上操作把手KK后，出現KK的⑤、⑧接點粘住的現象，當DL不能正確切換時，時間繼電器1SJ延時后動作，常閉接點1SJ1斷開，合閘線圈HC失壓返回，此時合閘命令仍未解除，1SJ始終處于動作狀態，1SJ1接點始終斷開，直到合閘命令消除后，時間繼電器1SJ失壓返回，為下次合閘做準備。分閘控制原理與合閘控制原理類似。

1SJ2、2SJ2分別為合、分閘線圈監測接點，當出現合、分閘回路因合、分閘時間繼電器動作而斷開時，后臺就會有相應的報警。

加裝時間繼電器后，應使時間繼電器在保護合、分閘線圈不被燒毀的同時，還能保證斷路器在合、分閘操作時能可靠地動作，不會出現誤動或拒動的情況。斷路器合、分閘時間一般不超過100 ms，而一般的合、分閘線圈在220 V電壓下，500 ms左右就會燒毀，因此，將時間繼電器延時值整定在200 ms較為合適。這樣，既能保證斷路器正常合、分閘，又能保證合、分閘線圈不被燒毀。

4 結束語

斷路器加裝時間繼電器后，可在保證斷路器正常合、分閘操作的同時，保護線圈不被燒毀。在此次改造中，還增加了時間繼電器動作報警功能，也就是說，一旦出現因操作時間過長導致時間繼電器動作、斷路器操作失敗的現象時，監控系統就會報警，提醒檢修人員對斷路器進行檢查。

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