断路器跳合闸线圈烧毁的原因分析及管控措施

王昭滨 王鹏

【摘 要】针对断路器分合闸操作过程中线圈烧毁的现象，结合分合闸回路工作原理，分析了其根本原因是辅助开关延迟切换，线圈长时间带电而烧毁。断路器本体机构故障，装配工艺不完善，设备老化等原因都可能导致辅助开关延迟切换而烧毁线圈。同时提出了预防措施，为同类故障的分析及预防提供了参考。

【关键字】跳合闸线圈；烧毁；原因分析；措施

1 断路器分合闸回路原理分析

如图1所示为断路器第一组分闸回路简图，以A相为例，合闸状态时，辅助开关S闭合，11YJJ为压力低闭锁触点，正常状态下闭合。分闸操作时，分闸继电器触点STJA闭合，自保持继电器11TBIJA、防跳启动继电器12TBIJA及第一组分闸线圈Y1得电，分闸回路导通并形成自保持，分闸线圈励磁脱扣完成分闸操作，随后辅助开关S断开，从而断开分闸回路。图2为第二组分闸回路简图，工作原理同图1。

如图3所示为断路器合闸回路简图，同样以A相为例，分闸状态时，辅助开关S闭合，11YJJ为压力低闭锁触点，正常状态下闭合。合闸操作时，合闸继电器触点1SHJA闭合，合闸自保持继电器SHJA及合闸线圈Y3得电，合闸回路导通并形成自保持，合闸线圈励磁脱扣，完成合闸操作，随后辅助开关S断开，从而断开合闸回路。

2 原因分析及管控措施

2.1自保持回路分析

如图1、图2及图3所示，分合闸回路中均有自保持继电器。自保持继电器一方面是为了保证有足够的时间进行分合闸操作，同时也是考虑到若分闸触点STJA及合闸触点1SHJA先于辅助开关S断开，则由于分、合闸触点容量不够可能会被电弧烧坏。另外很重要的一方面是基于合闸回路的防跳需要。当断路器合闸于永久故障时，保护动作导通分闸回路，启动防跳继电器12TBIJA及22TBIJA得电，图3中常开触点12TBIJA及22TBIJA闭合，防跳继电器1TBUJA得电，常开触点1TBUJA闭合，防跳继电器2TBUJA得电，常开触点2TBUJA闭合形成自保持。同时常闭触点1TBUJA及2TBUJA断开，从而断开合闸回路，避免了断路器“跳跃”。

由于自保持回路的存在，分合闸操作时，当断路器机构本体故障等原因导致断路器缓动甚至拒动，辅助开关S延迟切换，使得跳合闸线圈长时间带电而烧毁。

2.2 断路器机构本体故障导致的线圈烧毁

断路器传动部分卡涩、断裂或变形，分合闸挚子变形或是分合闸挚子动作扣入太深、扣合面变形使得摩擦力较大，而出现“咬死”现象，导致断路器缓动或拒动，操作过程中断路器不能及时分合闸，辅助开关延迟切换，线圈长时间带电而烧毁。动铁芯与与分合闸挚子之间的间隙不匹配，导致动铁芯动能无法满足断路器及时分合闸的要求[3]，分合闸操作时，断路器缓动或拒动而烧毁线圈。因此检修过程中，应仔细检查机械传动部分、分合闸挚子及铁芯，及时发现问题并处理。

对于液压机构的断路器，密封失效和液压油残留气泡或是洁净度不够时，有可能导致分合闸操作无法及时到位。当液压机构一级阀阀针与阀芯密封不良，合闸操作时一级阀阀针无法有效堵住泄压孔，导致流入二级阀底部的高压油部分外漏，从而使得二级阀阀杆动力不足，最终导致高压油不能迅速流入工作缸底部及时完成合闸操作，从而辅助开关延迟切换，线圈长时间带电而烧毁[6]。因此，检修作业中应高度关注液压机构密封状况，及时发现机构密封不良缺陷并处理。当液压油残留气泡或洁净度不满足要求时，储能电机建压后存在“虚压”，分合闸操作时，“虚压”使得断路器动力不足，无法及时完成分合闸操作，辅助开关延迟切换烧毁线圈。应按要求定期对液压油进行滤油，更换使用时间较长油质严重老化的液压油。

2.3 装配工艺及设备老化导致线圈烧毁

断路器的装配工艺也是重要的因素之一，工艺不良可能会导致辅助开关延迟切换。辅助开关安装不紧固，与机构连杆角度不匹配，多次操作后松动变位，触点卡涩，转换不灵活。此外在分合闸铁芯安装时应注意铁芯行程和冲程的调试，应使铁芯有足够的动作空间，同时应避免铁芯动作卡涩[7]。个别产品甚至使用塑料材质辅助开关，操作过程中很容易断裂。这些因素都使得辅助开关延迟切换甚至无法切换而烧毁线圈。因此必须严格按照标准执行工艺安装，任何的侥幸和毫厘之差都可能导致线圈烧毁。

辅助开关在长期的操作过程中，随着操作频次的增加，触点反复被燃弧灼烧，特别是对于容量较小的辅助开关，触点更易损坏黏连，最终使得线圈长时间带电而烧毁。有些断路器，由于合闸电流较大，为避免电弧烧坏回路，而采用合闸接触器（如电磁机构断路器），但是合闸接触器触点在较大合闸电流的长期作用下也很容易烧坏，导致触点黏连，使得线圈长时间带电而烧毁。此外若分合闸回路中触点电阻由于氧化等原因而增大或是分合闸回路导线线径较小，分合闸操作过程中，线圈两端分得较小电压，从而减小线圈励磁电流导致断路器缓动或拒动，辅助开关延迟切换烧毁线圈。因此在检修作业中，应注意检查辅助开关损坏情况，测试分合闸回路绝缘电阻和直阻，以及线圈本身直阻，判断是否符合规程规范要求，或是与历年数据及其它相数据进行比对，分析原因，找出故障，对损坏触点进行处理或更换。

2.4 其它原因导致的烧毁

对于不同的操作机构，跳合闸线圈电流也不同。电磁操作机构的断路器，其合闸电流较弹簧机构、液压机构（多为2-5安培）大很多，能达数十安甚至上百安培，如此大的电流更容易造成回路拉弧损伤，触点黏连，最终导致线圈长时间带电而烧毁。

此外，在断路器机械特性试验时，务必禁止误甩开辅助开关，而直接将试验电源施加在跳合闸线圈两端，否则试验过程中很可能烧毁线圈。

3 结论

断路器跳合闸线圈烧毁的根本原因是因为线圈长时间带电。由于自保持回路的存在，断路器机构本体故障、装配工艺、设备老化等都可能導致线圈长时间带电而烧毁。

此外对于故障原因的分析，还可以通过分析跳合闸线圈电流波形来进行，操作过程中的故障都会在线圈电流上反映出来。对于故障的预防，也可以考虑在分合闸回路中加装时间继电器来实现，一旦线圈长时间带电，则可通过时间继电器来断开回路保护线圈。线圈烧毁影响了断路器的安全稳定运行，严重者造成重大经济损失。我们不但要查明原因，更要积极预防，要认真负责开展检修作业，这样才能将故障损失降至最低程度。

参考文献：

[1] 周国星，邢晓娟.断路器合闸线圈、接触器烧毁现象分析及改进[J].继电器，2006，34（23）：70-71

[2] 胡浩，刘玉海，李元安.断路器合闸线圈烧毁原因分析与改进[J].山东电力技术，2014，198（2）：52

（作者单位：国网鹤岗供电公司）