一种防止断路器合、分闸线圈烧毁的改造方案

李传江，邓雄伟

(铜陵供电公司，安徽 铜陵 244000)

0 前言

断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备，在电网运行中起到相当重要的作用：一是控制作用，即根据电网运行需要，投入或切除部分电力设备和线路，从而实现电网运行方式的倒换；二是保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护及自动装置作用于断路器，将故障部分从电网中迅速切除，以减轻电力设备的损坏程度和提高电网的稳定性，保证电网非故障部分的正常运行。无论电力系统处于什么状态，断路器都应可靠动作。而断路器能否可靠动作，不仅取决于它的机械性能是否良好，还要看它的控制回路是不是符合生产要求。如果断路器控制回路存在缺陷，将有可能引发极其严重的事故。

近年来，由于种种原因，断路器合、分闸操作过程中合、分闸线圈烧毁的故障呈上升趋势。分闸线圈烧毁会导致断路器分不开，需要运行人员到现场手动操作，极端条件下甚至可能造成事故扩大；合闸线圈烧毁则会导致断路器合不上，于线路而言将影响用户送电，于电容器等无功设备而言，将影响电压合格率。

1 断路器合、分闸控制原理

断路器合、分闸控制回路原理如图1所示。

断路器合(分)闸时，合上操作把手KK，合(分)闸启动回路瞬时接通，合(分)闸保持继电器动作，合(分)闸线圈通过合(分)闸继电器HBJ1(TBJ1)接点励磁，启动断路器操动机构，合(分)闸后，串于合(分)闸回路的断路器常闭(开)接点打开，断开合(分)闸回路。

图1 断路器分、合闸控制回路原理

合、分闸线圈是厂家按照短时通电设计的，在合、分闸操作完成后，通过DL触点自动地将操作回路切断，以保证合、分闸线圈的安全。由于合、分闸回路启动回路的节点(操作把手触点、继电器触点)自身开断容量有限，如果由它们切断操作回路的电源，那么在断开操作电流时，将会在操作过程中拉弧，致使触点烧毁。断路器辅助接点开断容量大，由它断开操作电流，可以很好地灭弧，保护控制开关及继电器接点不被烧毁。当合、分闸线圈发出合(分)闸命令后，合、分闸线圈动作，但是机构未脱扣，则辅助开关不能切换。此时，由于HBJ(TBJ)的自保持作用，使得断路器辅助接点DL1不能分开，会造成合(分)闸线圈长时间带电，从而烧毁合(分)闸线圈。

所以，在合、分闸回路中，辅助开关DL起到了很重要的作用，辅助开关的开断能力、开断速度、断口开距、产品质量等都将影响断路器合、分闸线圈使用寿命，影响断路器的可靠性。

2 断路器线圈烧毁的原因分析

断路器线圈烧毁故障是当前最常见的，也是最难避免的故障类型。线圈烧毁的主要原因如下。

2.1 直接原因

断路器合、分闸线圈是按短时通电设计的，只允许通过短时的额定电流。如果通过持续电流的时间过长就会导致线圈绝缘性能下降，最终烧毁。所以，合、分闸线圈烧毁的最直接原因是合、分闸线圈通过持续电流的时间过长。

2.2 间接原因

引起断路器合、分闸线圈烧毁的间接原因主要有以下几种。

(1) 机械卡涩。机械卡涩时，机构无法合(分)闸，辅助开关接点始终接通，线圈持续通过额定电流，导致线圈烧毁。

(2) 控制电源电压不稳。控制系统电源不稳定，加载在线圈两端的电压过高，导致线圈绝缘击穿或通过线圈的电流过大，烧毁线圈。

(3) 辅助开关接点切换时间过长或粘住。很多合(分)闸线圈的烧毁都是因辅助开关引起的。有些辅助开关接点开断间隙小，灭弧能力差，在切断合(分)闸电流时容易引起电弧重燃，延长了合(分)闸线圈通过较大电流的时间，使线圈绝缘性能下降，多次操作后就会导致线圈烧毁。尤其是，有些辅助开关接点粘住，会直接导致线圈因持续通过大电流而烧毁。

(4) 线圈的功率过小。如果选择了功率较小的合(分)闸线圈，在合(分)闸操作时，机构无法合(分)闸，辅助开关也就始终不能切换，操作回路始终接通，线圈持续通过额定电流，导致线圈烧毁。

(5) 线圈质量差，承受合(分)闸电流能力差，操作几次后就会烧毁。

(6) 断路器机构内部潮湿，使线圈绝缘性能下降，操作时导致线圈烧毁。

(7) 控制回路不符合生产要求，存在缺陷，运行时也会导致合(分)闸线圈烧毁。

3 改造措施

为彻底解决合、分闸线圈烧毁现象，在控制回路中加装了时间继电器，如图2所示。

图2 改造后的断路器

合上操作把手KK，合闸保持继电器HBJ动作，同时时间继电器1SJ启动，由合闸保持继电器接点HBJ1启动合闸线圈。如果因上述原因导致断路器不能可靠动作，辅助开关DL不能可靠切换，经延时继电器1SJ延时后(延时整定值应略大于断路器合闸时间)，由常闭接点1SJ1代替辅助接点DL切断合闸回路，避免合闸线圈烧毁。此时，HBJ与1SJ串接于控制电源下，通过HBJ的电流较小，不足以保持HBJ1接点处于动作后状态，HBJ返回，合闸命令解除，时间继电器1SJ失压自动返回，为下一次合闸做好准备。如果合上操作把手KK后，出现KK的⑤、⑧接点粘住的现象，当DL不能正确切换时，时间继电器1SJ延时后动作，常闭接点1SJ1断开，合闸线圈HC失压返回，此时合闸命令仍未解除，1SJ始终处于动作状态，1SJ1接点始终断开，直到合闸命令消除后，时间继电器1SJ失压返回，为下次合闸做准备。分闸控制原理与合闸控制原理类似。

1SJ2、2SJ2分别为合、分闸线圈监测接点，当出现合、分闸回路因合、分闸时间继电器动作而断开时，后台就会有相应的报警。

加装时间继电器后，应使时间继电器在保护合、分闸线圈不被烧毁的同时，还能保证断路器在合、分闸操作时能可靠地动作，不会出现误动或拒动的情况。断路器合、分闸时间一般不超过100 ms，而一般的合、分闸线圈在220 V电压下，500 ms左右就会烧毁，因此，将时间继电器延时值整定在200 ms较为合适。这样，既能保证断路器正常合、分闸，又能保证合、分闸线圈不被烧毁。

4 结束语

断路器加装时间继电器后，可在保证断路器正常合、分闸操作的同时，保护线圈不被烧毁。在此次改造中，还增加了时间继电器动作报警功能，也就是说，一旦出现因操作时间过长导致时间继电器动作、断路器操作失败的现象时，监控系统就会报警，提醒检修人员对断路器进行检查。

1 陈家斌.电气设备运行维护及故障处理(第一版)[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

2 谭志奇.10 kV弹簧操作机构断路器跳合闸线圈烧毁原因分析及对策[J].电力学报，2006，21(1).

3 赵通汉.降低10 kV断路器合闸线圈烧坏次数[J].科技成果管理与研究，2011(2).

4 张希泰，陈康龙.二次回路识图及故障查找与处理[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

5 余良国，陈显彪.一种断路器分合闸线圈保护的方案[J].电力系统保护与控制，2008，36(23).