一起10kV断路器二次回路烧毁分析

梁志浩

（广东电网湛江廉江供电局 广东 廉江 524400）

摘 要：断路器是变电站中非常重要的设备，而二次回路故障却是断路器常见的故障，这对于变电站的稳定运行有着极大的不利。本文对变电站在运行中断路器二次回路出现的故障及原因进行分析，并提出了一系列的处理措施，可供参考。

关键词：10kV断路器；二次回路；故障分析；处理措施

引言

断路器是重要的电气设备之一，当系统发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，迅速地切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证电力系统的安全运行。但是二次回路故障是工作人员经常遇到的故障，二次回路一旦发生故障，直接影响电气设备和电力系统的安全运行，甚至造成严重的后果。因此，工作人员应迅速对二次回路故障原因做出准确判断，以便及时采取有效的措施进行处理，排除故障。

1 10kV断路器二次回路故障分析

1.1 分合闸线圈烧毁

1.1.1 分合闸原理

断路器的控制回路如图1所示。合闸可通过遥控操作、重合闸动作、手动操作来接通回路实现断路器合闸。分闸除了遥控操作、手动操作来实现断路器分闸，还有一种方式为保护装置动作切除故障。正常运行时：当断路器在分闸位置时，断路器常闭辅助接点QF1处于闭合状态，断路器常开辅助接点QF2处于断开状态；当断路器在合闸位置时，断路器常闭辅助接点QF1处于断开状态，断路器常开辅助接点QF2处于闭合位置。

合闸过程：遥控、手动或重合闸动作，经过辅助接点QF1接通合闸线圈YC实现合闸，此时断路器辅助接点QF1在传动连杆带动下打开QF1常闭接点，切断合闸回路。同时跳闸回路常开辅助接点QF2闭合。

分闸过程：遥控、手动或保护装置发跳闸信号，经过闭合的常开接点QF2接通跳闸线圈YT，最后使断路器动作跳闸切除故障，分闸的同时断路器常开辅助接点QF2断开，常闭辅助接点QF1闭合。

1.1.2 分合闸线圈烧毁原因分析

现阶段对于分合闸线圈均按“短时间大电流”原理设计，其10kV断路器分合闸线圈额定电流一般为1～2A。正常情况下该线圈能承受2～3s的大电流，如若分合闸回路无法在该时间内有效断开，则势必造成分、合闸线圈长期通电过热融胶，甚至烧毁。

1.2 辅助接点烧毁

1.2.1 电弧原理

电弧是一种气体放电现象，是电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。电弧形成后，其触头间的电压会立刻降低，但弧柱的温度很高，处于高温下的介质分子和原子将产生剧烈运动，不断发生碰撞，游离出更多自由电力和离子，维持电弧的燃烧。特别对于直流电源，因其大小（电压高低）和方向（正负极）都不随时间而变化，电弧难以自动熄灭。

1.2.2 辅助接点烧毁原因分析

辅助接点烧毁原因主要有以下2个。

（1）辅助接点质量问题。断路器传动连杆上的行程开关接点与辅助接点之间接触压力不够，产生间隙，致使回路导通过程中存在持续打火现象的发生，导致辅助接点发热起火。

（2）断路器传动连杆存在卡涩现象，动作期间虽表现为拒分、拒动，但断路器传动连杆在此过程中仍将在一定程度上发生弧度偏小的轻微转动，致使传动连杆上的行程开关接点与辅助接点之间产生间隙，使得电压超过空气的耐受力，从而电离变成导体产生电弧，电弧绕过绝缘体沿着绝缘体的表面产生，伴随发热造成烧毁。

2 处理措施

该二次烧毁现象的出现，主要原因为二次回路故障情况下，不能在一定时间段内自动切断回路或电气距离较近，分合闸线圈或辅助接点两端持续带电，导致发热甚至起火事件的发生。针对以上问题，笔者建议在确保检修质量的前提下，可选择采取以下措施防止二次故障导致回路烧毁事件的发生。

2.1 分合闸线圈选择

正常情况下，电气设备通电时产生的热量可以用下式表示：

Qd=I2Rt

分合闸线圈散热量可以按下式计算：

Qk=∫0t1KA（Tg-Tn）dt

其中：K——分闸合线圈外壳传热系数W/m2·℃

A——线圈的面积m2

Tg——线圈的平均温度℃

Tn——空气温度℃

因此对于分合闸线圈长时间带电情况下，其热量模型如下：

Q=Qd-Qk=I2Rt-∫0t1KA（Tg-Tn）dt

其中：当Q>0，温度上升；当Q<0，温度降低

由此可以看出，电气设备在长时间通电情况下，其发热量几乎呈一条直线上升。而分合闸线圈在固定设备材料、面积等条件下，其散热曲线呈缓慢上升，当线圈温度越大于室温时，其散热量将越大。

2.2 加装时间继电器

分、合闸控制回路中，将时间继电器线圈串入KM1、KOM线圈之后，对其进行电气保护；其延时打开的动断触点T1、T2安装在KM1、KOM动合接点后，见图2所示。在异常情况下，当断路器辅助接点不可靠断开时，时间继电器得电，延时打开动断触点，有效切开分、合闸回路，实现分、合闸线圈、辅助接点的断电功能。需要注意的是：时间继电器的延时要大于断路器跳、合闸动作时间。一般断路器的动作时间均小于0.1s，故对于时间继电器的时间可以设定为3～5s。

2.3 辅助设备选择

（1）空气的击穿电压经验公式如下：

式中，d—间隙距离，δ—空气相对密度

由公式可以看出，间隙距离及空气密度直接影响电弧的形成。

（2）空气湿度与空气绝缘电阻成反比例关系。随着空气湿度的增加，空气绝缘电阻将呈下降趋势，使绝缘电阻值降低。

根据以上分析，可以在保证辅助接点质量的前提下，通过开启加热驱潮装置及排风装置，保持开关柜断路器室空气的干燥，降低空气湿度、密度，增加电离难度，减少电弧产生的可能性。

3 结束语

综上所述，断路器是保證电力系统安全的基础，及时发现并消除二次回路存在的隐患，能确保变电站的稳定运行。二次回路故障的出现，不仅会损坏电气设备，同时也会使电力系统运行的稳定性受到较大影响，给电力企业带来的不可估量的经济损失。因此，要加强对二次回路故障的研究分析，还要对其运行原理及特点有充分的把握，根据实际情况分析其可能受到的干扰因素，并对此采取相应的处理措施，才能保证断路器正常运行，保证整个电力系统的安全。

参考文献

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[2] 李春锋.断路器二次回路常见故障分析及处理[J].电世界.2014.

[3] 马国栋，马莎，郑文静.一起110kV断路器二次回路故障的分析[J].水能经济.2015.