斷路器分合閘線圈保護方案

巴巖青

一、斷路器分合閘線圈燒毀故障分析

如果因斷路器分閘回路斷線出現斷路器拒動現象，有可能使事故擴大，造成電力設備燒毀、火災等嚴重后果，甚至造成越級分閘致使大面積停電，妨礙了供電可靠性的提高。眾所周知，跳、合閘線圈設計時都是按短時通電而設計的。跳、合閘線圈的燒毀，主要是由于跳、合閘回路的電流不能正常切斷，至使跳、合閘線圈長時間通電造成的。

1.分閘線圈長時間通電的原因

（1）分閘線圈松動造成斷路器分閘時電磁鐵芯位移或由于分閘回路導通時鐵芯的活動沖程過小，致使鐵芯頂不動脫扣機構而使線圈長時間通電燒毀。

（2）斷路器連桿機構機械行程調整不當，使斷路器分閘鐵芯頂桿的力度不能使機構及時脫扣，使線圈過載，造成分閘線圈燒毀。

（3）輔助開關分合閘狀態位置調整不當，導致輔助開關不能正常分合回路而使分閘線圈燒毀。

（4）分閘控制回路輔助開關接點使用不當引起分閘線圈燒毀。

（5）分閘線圈回路絕緣降低，或是線路過細造成電阻偏大，使得分閘回路電壓有衰減，導致控制電壓達不到線圈 分閘電壓動作值，分閘線圈長期帶電，線圈燒毀。

2.合閘線圈長時間通電的原因

（1）斷路器合閘操作時，斷路器本體內導電桿、傳動連桿等卡澀，或是因為斷路器操作機構連板配合不好，導致斷路器拒合，使合閘鐵芯過載，引起線圈燒壞。

（2） 輔助開關位置不當，致使輔助開關接點不能正常切換合閘回路通斷，合閘線圈長時間帶電而被燒毀。

（3） 合閘電源容量下降，或者合閘回路電阻偏大，使合閘瞬間合閘線圈兩端電壓低于80%Ue。

二、斷路器分合閘控制回路原理分析

電力工業部頌《電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》之2.4條規定：斷路器分（合）閘線圈的出口接點控制回路，必須設有串聯自保持的繼電器回路， 并保證： （1） 分（合）閘出口繼電器的接點不斷弧。 （2） 斷路器可靠分、合閘。

通常分合閘回路控制回路內部串聯有合閘保持繼電器HBJ和分閘保持繼電器TBJ，保證分合閘出口繼電器的接點不斷弧，保證斷路器可靠分、合閘。如圖1為一個斷路器控制回路原理圖，其工作過程如下：

在斷路器分閘時，啟動分閘保持繼電器TBJ，分閘保持繼電器的常開接點TBJ-1閉合實現自保持，使分閘回路一直導通，直至斷路器分開。斷路器分閘操作后用滅弧能力較強的斷路器常開輔助觸點DL斷開分閘回路。其中BSTJ為閉鎖跳閘繼電器，防止斷路器在故障時操作。

在斷路器合閘時，啟動合閘保持繼電器HBJ，合閘保持繼電器的常開接點HBJ-1閉合實現自保持，使合閘回路一直導通，直至斷路器分開。斷路器合閘操作后用滅弧能力較強的斷路器常閉輔助觸點DL斷開合閘回路。其中BSHJ為閉鎖合閘繼電器，防止斷路器在故障時操作；FTJ為防跳繼電器，使合閘回路一直處于斷開狀態，防止斷路器的跳躍，避免事故的發生。

但在斷路器分（合）閘操作時若出現斷路器分合閘線圈燒毀故障分析中所述原因，斷路器機構內部的輔助開關觸點不能及時斷開，使斷路器分（合）閘操作時分（合）閘回路長期導通，出現燒壞斷路器的分閘線圈、合閘線圈的故障。同時，也可能燒毀分閘或合閘保持繼電器，甚至燒毀遙控或保護裝置的印刷線路板。

三、斷路器分合閘失敗后及時采取的措施

如果采用當地操作時，當出現斷路器無法正常分合以及條件允許的情況下可采取將次斷路器操作回路斷開電源的方法（關掉保護裝置或斷開此短路的控制電源），避免線圈長時間通電被燒毀的現象發生。

但是現在變電站隨著自動化水平的不斷提高，越來越多的變電站現在采用無人值守，其變電設備多采用遠方遙控操作方式進行，無法欲知現場情況，電力系統運行中經常發生分、合閘線圈燒毀事故。

分合閘線圈燒毀不但使供電企業蒙受直接的經濟損失，更重要的是降低了供電安全的可靠性，影響企業的經濟及社會效益，是在現場運行實踐中亟待解決的問題。

四、防止斷路器分合閘線圈燒毀的對策

鑒于斷路器分合閘操作時，分合閘操作回路中分合閘自保持繼電器的作用對斷路器分合閘線圈造成的危害，因此必須對其自保持回路做出改進，防止斷路器分合閘線圈燒毀。

其改進對策如下：

1.在斷路器分合閘回路里面分別串聯TBJ-2、HBJ-2延時斷開的常閉接點，經過一段延時后啟動繼電器TBJ-2、HBJ-2觸點，使其斷開，切斷分合閘回路（如圖2）。一般斷路器分合閘時間不會大于0.2S，其整定時間介于0.3S-0.5S之間。鑒于斷路器分合閘時，分合閘回路通過較大的直流電流，建議其采用較大容量延時常閉觸點，防止其在切斷電弧時發生觸點燒毀現象。

還可采用其分合閘回路分別串聯一時間繼電器SJ1、SJ2及其延時斷開觸點，此方案容易采用較大容量的觸點（如圖3）。其時間繼電器整定時間介于0.3S-0.5S之間

可以采用其他方法，只要能現實自保持回路經過一定延時自動斷開的邏輯就行。但是現在采用的微機保護，分合閘回路均在廠家的保護裝置中，無法外接線，需要廠家配合，相對比較困難。

2.每臺斷路器的分合閘回路均存在上述問題，所以在直流控制母線上做如圖4

當某臺斷路器操作時，控制母線KM有1A-3A（各斷路器廠家其分合閘電流有所不同）電流流過，LJ電流繼電器動作、其常開觸點閉合；啟動時間繼電器SJ、其常開觸點經0.2S-0.5S延時閉合；以保證正常分合閘成功。此方案適用于對現有控制回路的改進，容易實現。

五、結語

通過改進因斷路器分合閘回路的自保持作用而導致的分合閘線圈燒毀的問題得以解決。避免了因分合閘線圈燒毀導致的經濟損失；減少了因更換線圈所帶來的工作量的增加；相應的縮短了停電時間，提高了供電可靠性。