吴贻坚

摘 要：简要阐述了10 kV断路器二次回路故障的相关内容，详细分析了10 kV断路器二次回路的故障情况，并给出了一系列的处理措施，以期能为有关方面的工作提供有益的参考和借鉴。

关键词：断路器；二次回路；故障；控制回路

中图分类号：TM561 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.155

断路器是变电站中非常重要的设备，其稳定运行对变电站有极大的帮助，但是，二次回路故障却是断路器常见的故障。因此，断路器要想稳定运行，就要认真分析二次回路故障的原因，并采取有效的措施进行处理。基于此，本文简要探讨了10 kV断路器二次回路的故障及其处理措施，相信对有关方面的工作有一定的帮助。

1 10 kV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。除了遥控操作、手动操作来实现断路器分闸外，还有一种方式为保护装置动作切除故障。线路正常运行时，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。

合闸时，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。

分闸时，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 分合闸线圈烧毁的原因

目前，分合闸线圈都是按照“短时间大电流”原理设计的，其10 kV断路器分合闸线圈额定电流一般为1～2 A。正常情况下，该线圈能承受2～3 s的大电流，如果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。

由分合闸原理可知，造成10 kV断路器分合闸线圈烧毁的原因有以下几点：①断路器常开辅助接点QF2、常闭辅助接点QF1在断路器动作后存在黏滞现象，导致QF1或QF2工作不正常，没有切断分合闸回路，使得分合闸线圈带电時间超过额定时间，从而发热烧毁分合闸线圈。②断路器机构故障。比如断路器本体内部导电杆、传动连杆存在卡涩现象，致使断路器拒分、拒合，最终将使QF1或QF2该断开时未断开，导致分合闸线圈长时间通电，线圈被烧毁。③当厂用电故障、蓄电池运行时间比较长或多路断路器同时动作时，导致直流电源容量不足。分合闸线圈两端电压可能低于最低动作电压值，使得分合闸线圈长时间通电发热，烧毁线圈。④分合闸线圈内部有缺陷，比如绝缘低下、短路等。

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，但是，弧柱的温度很高，处于高温下的介质分子和原子将剧烈运动，不断发生碰撞，游离出更多自由的电力和离子，以维持电弧的燃烧。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，所以，电弧难以自动熄灭。

1.2.2 辅助接点烧毁原因分析

辅助接点烧毁得原因主要有以下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出现持续打火的现象，导致辅助接点发热起火。②断路器传动连杆存在卡涩的情况。虽然断路器传动连杆在动作期间表现为拒分、拒动，但是，它在此过程中仍在一定程度上发生了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，沿着绝缘体表面而发热，导致辅助接点被烧毁。

2 处理措施

10 kV断路器二次烧毁情况的发生，主要是因为，在二次回路故障的情况下，不能在一定时间段内自动切断回路或者电气距离比较近。分合闸线圈或辅助接点两端持续带电，导致相关部件发热，甚至引发起火事件。针对以上问题，笔者建议在确保检修质量的前提下，可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式（1）表示：

Qd=I2Rt. （1）

式（1）中：Qd为电气设备通电时产生的热量。

分合闸线圈散热量可以按式（2）计算，即：

Qk=∫0t1KA（Tg-Tn）dt. （2）

式（2）中：Qk为分合闸线圈散热量；K为分闸合线圈外壳传热系数，W/m2·℃；A为线圈的面积，m2；Tg为线圈的平均温度，℃；Tn为空气温度，℃。

因此，在分合闸线圈长时间带电的情况下，其热量模型为：

Q=Qd-Qk=I2Rt-∫0t1KA（Tg-Tn）dt. （3）

当Q>0时，温度上升；当Q<0时，温度降低。

由此可知，在电气设备长时间通电的情况下，其发热量几乎呈直线上升。而分合闸线圈在固定设备材料、面积的情况下，其散热曲线缓慢上升。当线圈温度大于室温时，其散热量将越大。

综上所述，分合闸线圈的选择应从以下3个方面综合考虑：①线圈电阻。②线圈面积和材料。面积较大、传热性好的材料的线圈，能增强线圈的自散热能力。③防火材料。对于参数、大小、型号选定的分合闸线圈，在其表面涂刷防火涂料，可以增加燃烧难度，使被保护线圈不直接与空气接触，延迟线圈着火和减慢燃烧的速度。

2.2 加装时间继电器

在分合闸控制回路中，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。在此需要注意的是，时间继电器的延时要长于断路器跳、合闸的动作时间。一般断路器的动作时间均小于0.1 s，所以，可将时间继电器的时间设定为3～5 s。

2.3 辅助设备选择

空气的击穿电压经验公式为：

由式（4）可知，间隙距离和空气密度会直接影响电弧的形成。

空气湿度与空气绝缘电阻是反比例关系。随着空气湿度的增加，空气绝缘电阻将逐渐下降，使绝缘电阻值降低。

由以上分析可知，在保证辅助接点质量的前提下，开启加热驱潮装置和排风装置可以保持开关柜断路器室空气的干燥，降低空气的湿度和密度，增加电离难度，减少电弧产生的可能性。

3 结束语

综上所述，断路器是变电站中非常重要的设备，如果发生二次回路故障，将极大地影响变电站的运行情况。因此，相关人员要认真分析断路器二次回路故障发生的原因，并采取有效的措施及时处理，以保障变电站的稳定运行。

参考文献

[1]李春锋.断路器二次回路常见故障分析及处理[J].电世界，2014（03）.

[2]凡远柱.分析断路器二次回路存在几点问题及改进策略[J].中国科技博览，2014（04）.

〔编辑：白洁〕