断路器合闸线圈烧毁原因分析与改进

2014-04-26刘玉海李元安

山东电力技术 2014年2期

胡浩，刘玉海，李元安

（国网山东省电力公司检修公司，山东临沂 276000）

0 引言

断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备，无论其处于何种状态，例如空载、带负荷或短路故障等，当要求断路器动作时，它应能迅速、可靠动作，及时将系统中故障切除，防止事故扩大及对设备造成伤害。断路器能否正确动作，除了与机械结构的性能有关外，还跟跳合闸线圈及相应的跳合闸回路是否完好有着密切关系。因此，保证跳合闸回路的完好十分重要。

1 事故原因分析

2013年4月16日，500 kV沂蒙站220 kV蒙相Ⅱ线线路保护设备更换，接线工作完成后对保护装置进行调试，在断路器进行合闸传动时发现断路器拒合，保护屏上的OP灯没有指示，现场检查发现断路器三相合闸线圈均烧毁。更换新的合闸线圈后重新进行合闸，发现断路器仍然合不上，检查发现合闸回路导通，故认为是机械故障造成断路器拒合，进一步检查断路器结构发现，合闸滚子和合闸掣子表面有凹凸现象，可能是由于二者之间长期的摩擦导致合闸滚子和合闸掣子脱离时的摩擦力增大，引起转动困难，造成合闸电磁铁带电保持而断路器拒合。

220 kV蒙相Ⅱ线的保护装置为南瑞继保电气有限公司的产品，保护型号为RCS-901A，操作箱型号为CZX-12R2，开关为杭州西门子公司产品，型号为3AP1-F1，为三相一体操作结构。为便于分析，对控制回路图做简化处理。当手合、遥闸或保护启动合闸时，如图1所示，接在第一组直流电源回路中的合闸继电器动作，接点启动合闸回路，如图2所示，图中只画了A相的合闸回路图，B、C相合闸回路同A相。图中：11YJJ为压力降低闭锁合闸接点，正常时闭合；DL为断路器常闭辅助触点，断路器闭合时断开；HQ 为线圈；1TBUJa、2TBUJa为防跳继电器；SHJa为A相回路自保持继电器；12TBIJa、22TBIJa为启动防跳继电器辅助接点。当滚子和掣子脱离时的摩擦力增大，引起转动困难时，造成断路器不能合闸，DL常闭接点不能断开，回路一直处于导通状态，造成线圈HQ长时间通电而烧毁［1］。

图2 A相回路

2 采取的对策

设计回路时，需要考虑当辅助接点ZHJ或辅助接点1SHJ早于DL辅助接点断开时，辅助接点ZHJ、1SHJ可能烧毁，所以需要保持到回路导通直至断路器合上DL接点先断开。因此回路通过SHJa来实现过程中的自保持，以ZHJ或1SHJ辅助接点早于断路器辅助接点DL断开。但是如何防止因断路器拒合或断路器辅助接点接触不良而烧坏线圈的情形出现，可以采取以下几种方法。

2.1 采用原始回路

当断路器拒合时，应以最快的速度切除直流控制电源，防止烧毁线圈。这种方法非常简单，但是在做传动试验时，需要有专门人员配合，若配合人员反应稍慢或操作不及时，线圈可能就被烧毁。

2.2 采用断路器本身自带的防跳回路

如图3所示，S8为远方/就地切换把手；S9为就地按钮；DL为断路器辅助接点；Y1为断路器线圈；K10为断路器总闭锁接点；防跳功能在回路中通过防跳继电器K75实现，而本身不带自保持功能，避免因断路器拒合或断路器辅助接点接触不良而烧坏线圈。但是这种方法也存在缺陷，当断路器拒合或断路器辅助接点接触不良，缺乏一个反馈回路，不利于迅速处理故障；同时，若操作人员长按手合按钮可能烧毁线圈；此外，若重合闸的动作返回时间早于断路器辅助接点动作时间，可能造成ZHJ或1SHJ辅助接点被电弧烧坏（ZHJ或1SHJ辅助接点串接在远方回路中）［2］。

图3 断路器本体的防跳回路

2.3 延时跳开合闸回路

对图2进行改进，改进后的跳闸回路如图4所示，为防止断路器操作中断路器拒合或更换而烧毁线圈，可以在断路器发出合闸脉冲之后延时跳开合闸回路。解决的方案是通过在合闸回路中增加合闸时间继电器T1，一般情况下，合闸接点闭合到断路器辅助接点动作的时间不超过0.2s，取T1为0.3s［3］。自保持继电器1SHJ接点闭合启动时间继电器T1时开始计时，若合闸回路自保持超过0.3 s，T1动作，分开合闸保持回路，避免合闸线圈烧毁。同时电压继电器XTVJ动作，发出断路器失灵或断路器辅助接点告警信号。信号回路具有自保持功能，能通过复归按钮SB复归［2］。这种改进方法，可以有效解决断路器拒合或断路器辅助接点接触不良而烧坏合闸线圈问题，串在合闸回路中的是时间继电器常闭接点，即使时间继电器损坏，也不影响合闸回路操作。同时，还可以对断路器的机械性能和辅助接点的接触良好性起到监视作用。但应该引起注意的是，时间继电器要选择适当，防止断开保持回路时烧坏自身接点［3］。

综上所述，此方法是解决合闸线圈烧坏的最好办法，由于跳合闸回路原理大致相同，因此对于防止跳闸线圈烧坏的措施，可以采用同样方法。