开关柜断路器拒动原因与分合闸线圈故障分析

欧龙生

（广东电网有限责任公司河源供电局，广东河源517000）

0 引言

当前，国内高压开关柜生产厂家较多，且产品样式也各有不同，其中以金属铠装封闭式开关柜最为常见。断路器是开关柜主要设备，而断路器拒动则主要发生于开关分合闸操作及继电保护设备发出动作信号的情况下，此时断路器拒动，就不能及时有效切断或合闸线路。大致可以将拒动原因分为电气故障与机械故障两种。

1 机械故障原因与应对措施分析

对于配电室而言其往往集中了大量高压设备，而室内空间有限，这也使得作业人员操作时往往与设备相距较近。为了避免误操作以及合闸不到位等情况发生，近些年“五防”措施应用越来越广泛。大量的五防措施在有效规避不合理操作的同时，也增加了大量故障隐患。

1.1 断路器拒分合闸

究其原因，主要为分合闸顶杆未能与分合闸挡板充分接触或分闸挡板和连杆之间出现松动，继而造成相关分合闸操作未能及时响应。针对此类情况，可通过对顶杆长度及合闸挡板角度进行调整来避免。

1.2 断路器储能后自动合闸与手车不到位

前者主要是因为断路器机构内部储能半月板在合闸半轴卡的位置较浅，另有一些甚至是未能有效卡住，继而造成设备储能完毕后直接自动合闸；其次也有可能为合闸顶杆卡死，继而使得设备始终处于要合闸状态，一旦设备完成储能则立即进行合闸操作。通常对于此类问题可以基于以下措施进行规避，即更换新的合闸顶杆、对合闸半轴角度进行适当调增，使得半轴卡角度减小，并确保储能半月板卡可以牢牢与半轴接触。而手车推送不到位，则需相关作业人员在摇手车时务必按照相关操作规范进行，通常使得手车低端两把手正确到位、把手两端均准确卡入位即可。

2 电气故障原因与应对措施分析

2.1 分合闸线圈故障

分闸回路辅助开关触点使用不当。对于分闸动作回路通常设有一延时闭合触点，其目的主要是确保断路器在执行合闸操作时如若出现短路则可以有充足时间实现脱扣。而实际中当断路器合闸时间远短于分闸时间，断路器未及时有效脱扣时已经合闸到位。该情况下，分闸控制回路延时触点将失去其意义。开关机构故障也有可能造成分合闸线圈损毁。断路器灭弧室内导电杆导向板损毁，继而造成电杆与原本运动轨迹发生偏离，当需要执行合闸操作时，导电杆无法正常运行，在反作用力作用下，线圈铁芯过载，长时间过载最终将造成线圈烧毁。

2.2 分闸电磁铁与合闸接触器故障

分闸线圈松动使得断路器在执行分闸操作时铁芯移位，造成铁芯卡涩情况，增加了线圈烧毁隐患；其次移位线圈的铁芯其动作行程相对较小，因此当分闸回路通电时，铁芯难以将脱扣机构顶开，继而使得分闸线圈长时间带电运行，基于大电流影响最终烧毁线圈。而合闸过程亦然如此，合闸操作往往通过接触器动作于合闸线圈，继而使断路器合闸。而一旦接触器发生故障，未能及时断开，则会使得合闸线圈长时间带电运行，最终造成线圈烧坏。

2.3 避免线圈烧毁措施分析

可以用一普通常开触点代替分闸回路延时闭合触点，并对辅助触点以及开关拐臂等部位螺丝、分合闸线圈固定情况等进行周期性排查，确保其工况良好。对于分合闸线圈铁芯也应进行及时检查，确保铁芯不存在卡涩情况。最后，应当对开关四连杆机构进行合理调节，对开关自由脱扣动作是否合理、低压动作实验是否达到要求等进行仔细排查。

3 案例分析

3.1 故障概述与原因分析

雷雨天气，某变电站值班人员发现开关柜10 kV线路出现重合闸失败，而微机综保面板则显示正常。设备重合闸后开关未有合上，随后基于遥控依旧合闸失败。检修人员依据二次侧图纸对现场进行勘察。图1所示为该开关柜保护原理图。

图1 开关柜保护原理图

检修人员通过查看现场微机综保历史数据，得知由于遭到雷击，断路器瞬间动作跳闸，随后重合闸机构启动，微机综保发出重合闸指令，而此时断路器未有合闸，值班人员发现后用手动遥控合闸形式也无法合上断路器。因此检修人员断定，整个开关柜某一机构出现问题，继而使得合闸线圈烧毁，致使断路器丧失合闸能力，即便是人工遥控合闸依然无法实现合闸效果。通过排查发现微机综保OUT出口已经烧毁，验证了检修人员猜想。微机综保OUT出口其线路分断能力有限，可以在1 A电流情况下达到较好的分断效果，而实际现场由于机构故障致使合闸电流未有及时分断，因此当下OUT出口实际切断的为一个远大于1 A的电流，远超出触点的开断能力，当执行开断时，大电流形成电弧最终烧坏该出口，使得触点始终粘连在一起。

3.2 应对措施分析

针对微机综保OUT出口分断能力有限，可通过适当延长脉冲返回时间的方式进行弥补。适当延长触点返回时间，能很好地规避分合闸脉冲在遇到故障时返回瞬间大电流的情况。

图2所示为遥控回路逻辑，如图所示，原本该线路设计接点返回时间约为25个周期，时间约为0.5 s，而如若将该值增加值2 000个周期，则相应的返回时间也会增加，从而可有效避开大电流对触点的影响，降低触点烧坏概率，确保设备工况满足要求。

图2 遥控回路逻辑图

而对于断路器分合闸线圈烧毁现象，则可采取以下两方面措施：首先，应提高日常对于整个机械机构润滑以及清理工作的力度，从而降低机构发生卡涩的概率；其次，可以将具备较大容量的重载元件搭载于分合闸回路上，这样一旦断路器机构发生卡涩等情况，可以基于该元件立即对大电流进行切断，从而确保对重合闸接点以及分合闸线圈的保护。对于重合闸出口触点烧毁问题，则可通过对微机综保合闸失灵时间进行整定，从而起到保护触点的效果。将该合闸失灵时间关闭，则即便机构发生卡涩拒动，相关接点依旧不会自动返回切断大电流烧坏接点，从而起到对接点的保护作用。

4 结语

高压断路器设备的可靠运行对于保障整个电力系统的安全性以及稳定性意义重大。一旦发生断路器拒动情况，势必带来一系列安全隐患。此外，也有可能造成上一级断路器的分断，继而扩大事故影响范围，对当地正常生产生活等造成严重负面影响。此次就机械故障与电气故障两方面，对造成开关柜断路器拒动的原因进行分析。通过具体案例，详细阐述了断路器重合闸失败原因，就微机综保相关参数设置以及加强日常机械检修排查力度等方面，提出了相关改善措施。未来随着人们生活水平不断提高，对于供电质量的要求势必也会越来越高。因此，相关工作人员应当通过不断学习与自我提高，掌握有效事故应对措施，继而及时发现问题、解决问题，确保供电质量。