斷路器跳合閘線圈燒毀的原因分析及管控措施

王昭濱 王鵬

【摘 要】針對斷路器分合閘操作過程中線圈燒毀的現象，結合分合閘回路工作原理，分析了其根本原因是輔助開關延遲切換，線圈長時間帶電而燒毀。斷路器本體機構故障，裝配工藝不完善，設備老化等原因都可能導致輔助開關延遲切換而燒毀線圈。同時提出了預防措施，為同類故障的分析及預防提供了參考。

【關鍵字】跳合閘線圈；燒毀；原因分析；措施

1 斷路器分合閘回路原理分析

如圖1所示為斷路器第一組分閘回路簡圖，以A相為例，合閘狀態時，輔助開關S閉合，11YJJ為壓力低閉鎖觸點，正常狀態下閉合。分閘操作時，分閘繼電器觸點STJA閉合，自保持繼電器11TBIJA、防跳啟動繼電器12TBIJA及第一組分閘線圈Y1得電，分閘回路導通并形成自保持，分閘線圈勵磁脫扣完成分閘操作，隨后輔助開關S斷開，從而斷開分閘回路。圖2為第二組分閘回路簡圖，工作原理同圖1。

如圖3所示為斷路器合閘回路簡圖，同樣以A相為例，分閘狀態時，輔助開關S閉合，11YJJ為壓力低閉鎖觸點，正常狀態下閉合。合閘操作時，合閘繼電器觸點1SHJA閉合，合閘自保持繼電器SHJA及合閘線圈Y3得電，合閘回路導通并形成自保持，合閘線圈勵磁脫扣，完成合閘操作，隨后輔助開關S斷開，從而斷開合閘回路。

2 原因分析及管控措施

2.1自保持回路分析

如圖1、圖2及圖3所示，分合閘回路中均有自保持繼電器。自保持繼電器一方面是為了保證有足夠的時間進行分合閘操作，同時也是考慮到若分閘觸點STJA及合閘觸點1SHJA先于輔助開關S斷開，則由于分、合閘觸點容量不夠可能會被電弧燒壞。另外很重要的一方面是基于合閘回路的防跳需要。當斷路器合閘于永久故障時，保護動作導通分閘回路，啟動防跳繼電器12TBIJA及22TBIJA得電，圖3中常開觸點12TBIJA及22TBIJA閉合，防跳繼電器1TBUJA得電，常開觸點1TBUJA閉合，防跳繼電器2TBUJA得電，常開觸點2TBUJA閉合形成自保持。同時常閉觸點1TBUJA及2TBUJA斷開，從而斷開合閘回路，避免了斷路器“跳躍”。

由于自保持回路的存在，分合閘操作時，當斷路器機構本體故障等原因導致斷路器緩動甚至拒動，輔助開關S延遲切換，使得跳合閘線圈長時間帶電而燒毀。

2.2 斷路器機構本體故障導致的線圈燒毀

斷路器傳動部分卡澀、斷裂或變形，分合閘摯子變形或是分合閘摯子動作扣入太深、扣合面變形使得摩擦力較大，而出現“咬死”現象，導致斷路器緩動或拒動，操作過程中斷路器不能及時分合閘，輔助開關延遲切換，線圈長時間帶電而燒毀。動鐵芯與與分合閘摯子之間的間隙不匹配，導致動鐵芯動能無法滿足斷路器及時分合閘的要求[3]，分合閘操作時，斷路器緩動或拒動而燒毀線圈。因此檢修過程中，應仔細檢查機械傳動部分、分合閘摯子及鐵芯，及時發現問題并處理。

對于液壓機構的斷路器，密封失效和液壓油殘留氣泡或是潔凈度不夠時，有可能導致分合閘操作無法及時到位。當液壓機構一級閥閥針與閥芯密封不良，合閘操作時一級閥閥針無法有效堵住泄壓孔，導致流入二級閥底部的高壓油部分外漏，從而使得二級閥閥桿動力不足，最終導致高壓油不能迅速流入工作缸底部及時完成合閘操作，從而輔助開關延遲切換，線圈長時間帶電而燒毀[6]。因此，檢修作業中應高度關注液壓機構密封狀況，及時發現機構密封不良缺陷并處理。當液壓油殘留氣泡或潔凈度不滿足要求時，儲能電機建壓后存在“虛壓”，分合閘操作時，“虛壓”使得斷路器動力不足，無法及時完成分合閘操作，輔助開關延遲切換燒毀線圈。應按要求定期對液壓油進行濾油，更換使用時間較長油質嚴重老化的液壓油。

2.3 裝配工藝及設備老化導致線圈燒毀

斷路器的裝配工藝也是重要的因素之一，工藝不良可能會導致輔助開關延遲切換。輔助開關安裝不緊固，與機構連桿角度不匹配，多次操作后松動變位，觸點卡澀，轉換不靈活。此外在分合閘鐵芯安裝時應注意鐵芯行程和沖程的調試，應使鐵芯有足夠的動作空間，同時應避免鐵芯動作卡澀[7]。個別產品甚至使用塑料材質輔助開關，操作過程中很容易斷裂。這些因素都使得輔助開關延遲切換甚至無法切換而燒毀線圈。因此必須嚴格按照標準執行工藝安裝，任何的僥幸和毫厘之差都可能導致線圈燒毀。

輔助開關在長期的操作過程中，隨著操作頻次的增加，觸點反復被燃弧灼燒，特別是對于容量較小的輔助開關，觸點更易損壞黏連，最終使得線圈長時間帶電而燒毀。有些斷路器，由于合閘電流較大，為避免電弧燒壞回路，而采用合閘接觸器（如電磁機構斷路器），但是合閘接觸器觸點在較大合閘電流的長期作用下也很容易燒壞，導致觸點黏連，使得線圈長時間帶電而燒毀。此外若分合閘回路中觸點電阻由于氧化等原因而增大或是分合閘回路導線線徑較小，分合閘操作過程中，線圈兩端分得較小電壓，從而減小線圈勵磁電流導致斷路器緩動或拒動，輔助開關延遲切換燒毀線圈。因此在檢修作業中，應注意檢查輔助開關損壞情況，測試分合閘回路絕緣電阻和直阻，以及線圈本身直阻，判斷是否符合規程規范要求，或是與歷年數據及其它相數據進行比對，分析原因，找出故障，對損壞觸點進行處理或更換。

2.4 其它原因導致的燒毀

對于不同的操作機構，跳合閘線圈電流也不同。電磁操作機構的斷路器，其合閘電流較彈簧機構、液壓機構（多為2-5安培）大很多，能達數十安甚至上百安培，如此大的電流更容易造成回路拉弧損傷，觸點黏連，最終導致線圈長時間帶電而燒毀。

此外，在斷路器機械特性試驗時，務必禁止誤甩開輔助開關，而直接將試驗電源施加在跳合閘線圈兩端，否則試驗過程中很可能燒毀線圈。

3 結論

斷路器跳合閘線圈燒毀的根本原因是因為線圈長時間帶電。由于自保持回路的存在，斷路器機構本體故障、裝配工藝、設備老化等都可能導致線圈長時間帶電而燒毀。

此外對于故障原因的分析，還可以通過分析跳合閘線圈電流波形來進行，操作過程中的故障都會在線圈電流上反映出來。對于故障的預防，也可以考慮在分合閘回路中加裝時間繼電器來實現，一旦線圈長時間帶電，則可通過時間繼電器來斷開回路保護線圈。線圈燒毀影響了斷路器的安全穩定運行，嚴重者造成重大經濟損失。我們不但要查明原因，更要積極預防，要認真負責開展檢修作業，這樣才能將故障損失降至最低程度。

參考文獻：

[1] 周國星，邢曉娟.斷路器合閘線圈、接觸器燒毀現象分析及改進[J].繼電器，2006，34（23）：70-71

[2] 胡浩，劉玉海，李元安.斷路器合閘線圈燒毀原因分析與改進[J].山東電力技術，2014，198（2）：52

（作者單位：國網鶴崗供電公司）