丁頔

（国网湖南省电力公司株洲供电分公司 湖南株洲 412000）

断路器分合闸线圈烧毁原因分析与预防

丁頔

（国网湖南省电力公司株洲供电分公司 湖南株洲 412000）

为了详细了解断路器分合闸线圈烧毁原因，并在实际工作中采取有效措施妥善预防，降低设备故障率，本文首先将介绍分合闸控制原理，然后详细分析通过断路器分、合闸线圈的电流过大导致线圈烧毁的原因及预防措施，断路器操动机构机械故障导致线圈长时通电而烧毁的原因及预防措施，并根据断路器合闸线圈烧毁案例详细探究如何采取有效措施妥善解决断路器分合闸线圈烧毁问题。

断路器；分合闸线圈；烧毁

引言

断路器分合闸线圈烧毁事故的发生不仅会增加人员的维护工作量，而且还会延长停电时间、影响供电可靠性，严重者将会造成电气火灾事故，烧毁断路器操作机构。因此，改进断路器机构的二次控制回路，解决合闸线圈烧坏缺陷，制定有效的防范及整改措施，保证设备安全运行，有利于提高供电的可靠性，并且已经成为实际工作中迫切需要解决的问题。

1 分合闸控制原理

在《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施》3.1条有明确要求：断路器分（合）闸线圈的出口触电控制回路，必须设有串联自保持的继电器回路，并保证分（合）闸出口继电器的触电不断弧，断路器可靠分合闸。通常断路器分合闸回路都串有分闸保持继电器TBJ与合闸保持继电器HBJ，保证分合闸出口继电器不断弧，断路器可靠分、合闸。分合闸终了，灭弧能力强的转换开关Oc触点切断分合闸回路。

分合闸控制回路原理图如图1所示。分合闸线圈TC、HC为电磁线圈，要求体积小，功率要大，电磁线圈的通电时间有严格限制。断路器正常分合闸时间低于0.1s，通电超过5s以上线圈就会烧坏。

2 通过断路器分、合闸线圈的电流过大导致线圈烧毁的原因及预防措施

断路器的动作原理是当断路器分、合闸时，分、合闸线圈需用电磁力来推动断路器的操作机构，而电磁力是由通过分、合闸线圈的电流产生的，因此，断路器分、合闸线圈流过的电流将决定电磁力的大小，电磁力越大，需要流过分、合闸线圈的电流越大，电流越大，分、合闸线圈更容易发热，而最终越容易烧毁分、合闸线圈。对于断路器不同的操动机构其分、合闸电流也是不同的，断路器的操动机构可分为电磁操动机构、液压操动机构和弹簧操动机构，当直流操作电压为110V或220V时，液压操动机构和弹簧操动机构合闸电流一般为2～5A，而电磁机构的合闸电流相比以上2种操动机构则大的很多，可高达几十安甚至数百安。目前工程中的断路器多采用弹簧操动机构，根据电气二次设计手册的要求，其分、合闸电流不应超过5A，但有些厂家的断路器分、合闸线圈额定功率很大，达到700W，折算成额定电流为6.4A，超过了5A。该断路器在分、合闸时，需要更大的电磁力驱动断路器正常分、合闸，因此该断路器分、合闸回路中通过电流也相对较大，线圈发热更严重，最终造成分、合闸线圈烧毁。对此，设计阶段需在断路器的技术标书中明确规定：直流电压为110V或220V的断路器分、合闸线圈功率均应不大于300W，折算成电流分别为2.72A和1.36A，以此降低断路器分、合闸线圈烧毁的几率。不过，目前市场上只有少数合资厂家的断路器可以满足以上要求，其他厂家一般都在3～5A之间。如需在这方面来避免断路器分、合闸线圈的烧毁，还需断路器厂家提高生产技术，使断路器分、合闸线圈额定功率尽量不大于300W。

图1 分合闸控制回路原理图

另外，利用可长时间通电的分、合闸线圈也是解决这个问题的方法，ABB的NewVD4线圈内置了控制电路板，涌入功率可达200W，但长期功率只有5W。整个合闸脱扣器可长期带电，但线圈只能通过很小的电流。断路器内部回路会采集断路器的辅助触点，不需要单独再串联触点。这种线圈在变电站的工程中应用较少，但不排除为一个发展方向。

3 断路器操动机构机械故障导致线圈长时通电而烧毁的原因及预防措施

3.1 设备出厂时元器件存在质量问题

合闸线圈上的偏心圆热处理硬度不够，轴承生锈，偏心距逐渐减小。合闸线圈设计裕度大，合闸线圈出现匝间短路、线圈自身绝缘降低，合闸时，可能会使合闸线圈长时间通电，烧坏合闸线圈。某110kV变电站在投运调试时，断路器操作回路如图2所示，为了试验防跳回路是否重复，先将机构防跳回路解开，断开压板LD1，合闸后，将断路器把手KK打到合闸位置卡死，然后保护跳断路器，如果操作箱防跳回路解开了，则断路器会合闸，当保护跳时，断路器合闸线圈烧毁了，核查其原因是保护跳后，断路器正常合闸，但是断路器合闸回路中的常闭接点QF没有及时返回，合闸线圈通电时间过长，最终烧毁合闸线圈。因此，在元器件出厂检验合格运到现场后，还要在现场做规定的项目检查和试验，保证设备投运时安全无忧。

图2 断路器分、合闸操作回路

3.2 设备装配时机构元器件装配不到位

断路器辅助开关在安装过程中不到位，牢固性较差，与机构之间的连接杆松紧不当，松动问题比较严重，转换不灵活。当操动机构的合闸铁芯顶杆碰到连板时，不能够很好满足8～10mm继续上升的要求；合闸铁芯动作不灵活，出现卡涩问题；合闸铁芯顶杆伸出过短，顶杆止打松动变位等。因此，安装工艺至关重要，必须严格依据出厂标准进行安装。

3.3 设备长期运行造成设备老化

辅助开关动静触头经常出现拉弧现象，频繁拉弧，久而久之使辅助开关的触头烧毁，造成分、合闸线圈长时间通电继而引起分、合闸线圈烧毁。断路器合闸时，合闸电流较大，控制回路不能很好的控制合闸线圈。因此，如果合闸接触器发生故障，无法及时断开，则会导致线圈被烧毁。合闸接触器的线圈电阻逐渐增加，就会导致合闸接触器正常通电时吸合力度较小，主触点产生拉弧，长此以往，合闸接触器的主触点接触电阻会逐渐增加，从而会对断路器合闸线圈的励磁电流产生影响，导致合闸线圈的励磁力度不足，铁芯无法正确动作，使线圈过载，造成线圈烧毁。分、合闸线圈回路绝缘降低，或是控制回路线径过小造成电阻偏大，使得分闸控制回路电压降较大，导致电压达不到线圈分闸动作的值，使分闸线圈长时间带电烧毁。

因此，需要加强合闸接触器的日常检查和维护，在开关的维修过程中，检查动、静触头表面接触面积、接触压力；正确调整辅助开关的位置；侧量分、合闸线圈回路的绝缘等。

4 断路器合闸线圈烧毁案例

4.1 断路器合闸线圈烧毁原因

某电站在进行倒闸操作时，经常会出现断路器合闸线圈烧毁的问题。当使用手动同期开关并网发电时，多次发生线圈烧毁的问题，甚至在合闸操作完成后，还是会发现合闸接触器HC在励磁状态无法返回。开关二次控制回路原理如图3所示。

图3 开关二次控制回路原理接线图

对开关二次控制回路的外部接线进行检查分析发现，在该回路中并不存在寄生回路问题。对图3进行分析，如果在合闸操作完成后，合闸回路的辅助触点1DL依然不能有效断开，则此时有三条途径：操作箱RTC6插件板中有寄生回路；④控制开关KK接入合闸回路的一对触点在合闸操作已经完成，KK把手返回之后依然不会断开；操作箱RTC3插件板中有寄生回路。确认控制开关KK接入合闸回路的一对触点动作良好，则可能是RTC3插件板出现问题，通过调查研究发现，RTC3插件板中的a、b两点是连通的。在合闸操作过程中，控制开关KK的④触点接通，使继电器K2励磁，K2的开接点闭合，将正电源经a、b两点引入合闸回路；合闸操作完成后，虽然辅助触点1DL依然可能无法正确断开，但是经正电源-K2的开接点-a-b-K11的闭接点-K12的闭接点-K2-1DL-HC-QEB的闭接点-负电源而使合闸接触器HC一直励磁。

4.2 故障处理

（1）将RTC3插件板中a、b两点之间的连线摘除。连线摘除后，取消合闸脉冲的保持功能。

（2）加强开关的检修工作，注意对断路器辅助开关的检修，避免由于转换开关动作不到位或接触不良等问题引发断路器拒动现象。

（3）直接采用HWXB-A型断路器线圈保护，经过一个固定的延时时间，强迫分断线圈电流，保证回路安全。

5 结束语

通过以上的分析，为保证断路器分、合闸线圈在运行中的安全及稳定，在设计阶段必须严格把控断路器的参数值，对达不到标准的厂家要坚决否定，要保证参数值决对正确，在断路器到达施工现场后，严格按照相关标准安装及调试设备，在定期的大、小修时，要关注断路器分、合闸回路的相关设备，不能忽略。总之，在从设计到运行的每一个环节都不能忽略断路器分、合闸回路的相关设备。

[1]马 腾.断路器分合闸线圈烧毁原因及预防措施的研究[J].电子世界，2013（23）：47～48.

[2]徐勇.断路器分合闸线圈烧毁的原因及预防措施[J].通讯世界，2015（01）：122～123.

[3]张楠，马泽群，吴绪蒿.分析断路器合闸线圈烧坏的原因及预防措施[J].电子技术与软件工程，2015（10）：235.

TM561.2

A

1004-7344（2016）02-0057-02

2015-12-22

丁 頔（1986-），男，助理工程师、技师，本科，主要从事变电检修及高压试验工作。