林　宁（广西西江开发投资集团有限公司百色分公司，广西 百色 533000）



手车式真空断路器合闸线圈烧毁故障分析处理

林宁（广西西江开发投资集团有限公司百色分公司，广西 百色 533000）

本文通过分析手车式真空断路器合闸线圈烧毁案例，暴露了当前部分断路器设计存在的一些缺陷，为真空断路器及其辅助设备的设计生产和运行提供参考。

手车；断路器；合闸

手车式真空断路器是当前电厂中应用较广的一种高压开关设备，断路器本体可以通过手车即手动底盘车移动将背部触头与母线分离，不需要隔离刀闸作为断开点，此设计可节约投资，运行方式切换也很方便。但实际应用表明，仍存在的一些缺陷可能导致电气事故发生。

某电厂2008年投运，自2011年起，同一型号的10kV手车式真空断路器共发生了4次合闸线圈烧毁故障。前两次故障出现时，技术人员已对断路器相关电路和机构进行检查，未发现异常，更换合闸线圈后能恢复正常运行。第三次故障出现后，也同样经过检查和更换线圈工作，但投运后仍立即导致了第四次合闸线圈烧毁故障出现。

作者分析认为之前的检查流程并无不妥。每次更换合闸线圈后，均进行了合闸回路检查、辅助接点检查、机械特性数据检测等工作。此后，断路器通过手车摇出至试验位置，分别在断路器本体面板上手动合闸、远方发令合闸多次，都能合闸成功。因此故障源应在切换断路器工作位置与试验位置的机构中。

在安全防护条件下，拆除断路器后方封装板，将断路器摇入至工作位置并远方发令合闸，观察到合闸线圈铁芯有动作，但合闸机构未见动作，同时同期装置告警，合闸线圈一直处于得电状态。立即复位合闸指令，近距离观察合闸线圈，以手按动线圈铁芯，发现铁芯在打向合闸动作触板的行程中被合闸闭锁连杆阻挡，如图1所示（箭头代表设备的行走方向）。

图1　合闸线圈动作示意图

合闸闭锁连杆是在断路器本体的机械闭锁结构，用于与手动底盘车相配合，当底盘车将断路器拖离工作位置和试验位置时，连杆直接上升至合闸线圈的行走路线中，阻挡线圈铁芯触动合闸动作触板释放合闸能量。合闸闭锁连杆在开关柜中的位置如图2所示。

图2　开关柜柜内结构示意图

开关柜中置固定滑轨有特定的凹陷区域，用于界定断路器的位置是否处于工作位置、检修位置、试验位置。当底盘车载断路器行走时，此滑轨固定不动，夹轨器随断路器行走，行走离开凹槽时，夹轨器被滑轨支撑张开并传动至合闸闭锁连杆。

如图3所示，当夹轨器行走到BC位置、FG位置分别对应断路器工作位、试验位，合闸线圈应可正常动作；DE位置对应断路器检修位，CD、EF是过渡位置，这些位置都不允许合闸。实际操作发现，只要夹轨器开合行程略微大于BB′宽度，合闸过程就会受阻，这也是出于安全考虑的设计。

图3　开关柜中置固定滑轨示意图

基于上述的分析，最可能的情况是：某厂手车式断路器的工作位置与底盘车的闭锁机构未对应正确，导致合闸线圈卡阻烧毁。作者观察，工作人员手摇底盘车至合闸位置后，取下摇杆的同时合闸闭锁连杆有轻微向上移动迹象。底盘车为方便使用手摇，设计摇杆中心距地面约70cm，当摇至合闸位置后，取出摇杆的同时可能还有向上提的动作，尽管很轻微，也会导致少量的旋转，最终使合闸线圈卡阻。提议工作人员摇好位置后水平取出摇杆，测试合闸成功。反复在断路器试验位与工作位变换测试合闸成功，故障得以解决。

尽管多次故障未造成明显损失，却必须引起高度重视。原因有：①合闸线圈烧毁后可能导致火灾；②线圈卡阻后合闸指令仍未消失，而卡阻并非稳定的状态，很可能因振动变化，也可能卡阻的位置给线圈铁芯增加摩擦力，这些情况将导致发电机非同期并列。从稳定运行三年的情况可知，合闸闭锁连杆是由于操作多次后出现导致故障的变化，所以文中的处理方法只是临时解决方案，不能作为最终的运行保障。

要避免合闸线圈烧毁故障的发生和扩大，应首先检查变更合闸回路，合理避免合闸线圈长期得电。因为合、分闸线圈是按短时工作制作设计的。远方发断路器合闸令的过程如图4所示。

图4　合闸指令顺序示意图

在上述指令流程中，只有断路器本体操作机构具有合闸线圈自保持回路，如图5所示，在合闸到位之前，合闸指令会一直存在。

图5　断路器合闸控制回路示意图

作者认为这是一个不够完善的回路设计。当断路器符合并网条件时，同期装置会在自身设置的导前时间之前发出同期合闸令。该厂的同期装置导前时间为80ms，而该厂断路器合闸时间为＜75ms。同期装置发出合闸令的脉冲长度为160ms，当超时未检测到合闸成功时装置告警，此设备的设计为：合闸时间超出2倍导前时间时应停止命令输出。这与断路器本体的合闸控制回路设计思路明显不同。若在本体回路中串联160ms的时间继电器（或软件继电器）应可避免线圈烧毁。

电厂技术人员的另一种看法认为，即使合闸脉宽只有2倍导前时间，假如合闸闭锁连杆对线圈铁心出现摩擦阻力的情况下，仍可能导致非同期合闸。因为根据《交流高压断路器参数选用导则》（DLT615-1997），252kV及以下断路器的合闸不同期性不大于10ms。比合闸时间多出的80～90ms时间，足够产生不同期因素。

作者认为，同期装置在确定好同期点时，发电机已调节至与电网最匹配的工况，频差已非常小，即使超出导前时间一定间隔合闸，仍应符合于同期点允许的偏差范围。该厂采用的同期装置，同期点后每超过20ms合闸相位角偏差不大于1°。根据《自动准同期装置》（JBT3950-1999），导前相角允许范围为± 5.4°。简单计算，该厂断路器合闸点可允许延后100ms。因此在自保持控制回路（图5）S3-Y9中串联160ms合闸指令不会面临非同期并网，同时可彻底避免合闸线圈长时间得电烧毁。该回路原有的放跳功能亦不受影响。

通过设计限定的合闸指令时间解决线圈烧毁，是在不改动底盘车闭锁机构的基础上简单快速实现的方案。但单独采用此方案不能避免合闸铁芯卡阻。还需要打磨开关柜中置滑轨的CD面，延长BC位置长度即工作位置在滑轨的对应距离，使工作位置稍微前移，避免人为操作的不确定性。打磨厚度视背部触头接合的行程而定，这个行程通常超过50mm，而打磨层只需要2mm即可。配合更换底盘车为电动底盘车亦可解决，但估算投资较高及改造时间长，影响生产效益。因此建议该厂采用修改控制回路及打磨滑轨方式为最优解决方案。

［1］《3AH3真空断路器操作使用手册》.

［2］《DPC型系列底盘车使用说明书》.

［3］《深圳智能同期装置说明书》.

［4］《南瑞继电保护装置说明书》.

林宁（1979-），男，广西贵港人，中级工程师，本科，多年从事电气自动化管理工作。

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2095-2066（2016）17-0029-02

2016-6-5