關鍵詞：斷路器；合閘線圈；繼電保護；控制回路；觸點
摘要：文章對10KV開關操作機構的合閘線圈頻繁燒毀的原因進行分析查找，并提出防范和技術改進措施，徹底避免合閘線圈事故的再次發生，以保證供電的可靠性、穩定性。微機繼電保護技術在變電站廣泛應用后，提高了保護的可靠性、選擇性、靈敏性和速動性，同時使變電站無人值班得以實現。但凡是綜合自動化站，不論是35 kV斷路器合閘控制回路，還是10kV斷路器合閘控制回路，都帶有合閘保持電路，而在斷路器合閘過程中經常出現一些問題。
中圖分類號：TM561 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）16-0003-02
微機繼電保護技術在變電站廣泛應用后，提高了保護的可靠性、選擇性、靈敏性和速動性，同時使變電站無人值班得以實現。但凡是綜合自動化站，不論是35 kV斷路器合閘控制回路，還是10kV斷路器合閘控制回路，都帶有合閘保持電路，而在斷路器合閘過程中經常出現一些問題的時候，如在操作斷路器合閘過程中，若因操作機構及其他因素的缺陷，導致在輔助開關不切換的情況下，就會使合閘線圈及合閘接觸器因長時間通電而燒毀。
一、現狀調查
（一）長期無維護
在調查過程中經常發現操作機構、輔助開關、合閘接觸器觸頭表面銹蝕、燒毛，有污垢，觸頭粘連，而沒有及時修復或者更換，導致事故擴大。
（二）合閘控制回路存在缺陷
圖1 電磁操作機構控制回路圖
圖2 合閘回路
從圖1、圖2可知，接在合閘回路中的合閘線圈，是通過合閘接觸器的輔助觸點的分合來實現通斷電的，而接在控制回路中的合閘接觸器線圈通斷電要受到斷路器的常閉輔助觸點控制，無論就地或遠控操作斷路器合閘時，電源+K啟動合閘保持繼電器HBJ后，合閘+KM→HBJ1→FTJ→HBJ→DL1→HC→-KM，使斷路器合閘。一旦保護合閘或遙控合閘，正電源經HBJ1、FJV、HBJ、DL1、HC、負電源接通合閘自保，HC勵磁后啟動合閘線圈將開關合上，開關輔助接點DL轉換，切斷合閘自保回路。如此時當開關合不上，則開關輔助接點轉不到位，合閘自保斷不開，合閘線圈則因長期通電，通常電磁操作機構中，合閘線圈直流電阻為2Ω左右，在直流控制電壓220V下，穩態動作電流達100 A以上。輕者合閘熔絲熔斷，重者合閘線圈燒壞，嚴重危及電網的安全運行。
（三）操作機構調整不當
根據檢修歷史記錄，導致輔助開關不能正確切換的原因還與操作機構調整不當有關。
限位螺桿（調整螺桿）松動致使過高（或過低），如圖3所示：
圖3 限位螺桿松動 圖4 鐵心做虛功
1．當合閘受力后，二連桿向上（向下）彎曲，使合閘鐵心作虛功，如圖4所示。如二連桿正好在水平位置上，則合閘過于靈敏，在合閘過程中，鐵心頂桿頂住滾輪上升到終止位置，滾輪自頂桿跳下，使合閘失敗。
2．操作機構的合閘鐵芯頂桿碰到連板時，不能滿足繼續上升8～10mm的要求，行程和沖程調整不當；或是合閘鐵芯動作不靈活，存在卡澀現象；或是合閘鐵芯頂桿伸出太短，頂桿止釘松動變位，沖程間隙達不到1.5～2.5mm的要求等，均可能導致輔助開關不能正確切換。
3．分閘連板的定位螺栓松動，或分閘連板過“死點”太小，達不到過“死點”為1.0～1.5 mm的要求。因此，在斷路器合閘過程中，由于機構振動，分閘電磁鐵跳起，撞擊分閘連板中間軸，合閘頂桿沒能頂住滾輪向上運動，作了虛功；或頂桿頂著滾輪上升未到終點時，滾輪就從頂桿滑落，導致輔助開關不能切換。
三、技術改造
（一）控制回路的改進
控制回路的改進可以通過自制的測量和保護線圈裝置來完成（如圖5所示）。該裝置主要測量線圈動作時的直流電流值和時間值。其控制接點串接加裝于回路上，包括電源、過流保護、時間計時保護三部分。當斷路器輔助開關不能正確切換，經過裝置時間計時保護電路延時后（延時整定值大于斷路器合閘時間），由常閉觸點DL2代替輔助開關DL1將合閘回路斷開，使合閘保持繼電器返回，就可避免合閘線圈或合閘接觸器線圈被燒毀。該裝置原理圖如6所示：
圖6 裝置原理圖
1．裝置合閘回路的保護原理
（1）合閘回路電流保護原理分析。當合閘線圈開始動作時，電流傳感器便采集電流信號，電流信號送至運算放大器放大跟隨，同時對信號進行濾波。濾波后的信號送至比較電路和標準電壓值進行比較。當采集到的電流值超過標準電流值（即熔體額定電流）10%時，比較電路輸出一個高電平去觸發三極管VT1切斷合閘回路，真正保護了線圈不被燒毀。對某站內使用的合閘熔斷器進行重新計算：經測量所使用的合閘線圈的電阻約為2Ω，合閘時直流電壓約為243V，合閘回路電流為：
240÷2=121.5（A）
根據熔斷器的選擇要求，由于合閘時間很短，熔斷器一般應按合閘電流的14-13選擇。
121.5÷3=40.5（A） 121.5÷4=30.4（A）
通過計算可知現場合閘熔斷器應選擇為40A比較適合，而實際使用的合閘熔斷器為60A，選擇過大，合閘熔斷器還沒來的及熔斷，合閘線圈早已燒毀。另外不同型式操作機構合閘電流是不一致的，CD-10的I、II、III機構合閘電流為99A、120A、147A，選擇熔體額定電流為30A、40A、50A比較合適。
（2）合閘線圈電流監測分析。分合閘線圈是控制斷路器動作的關鍵元件，應用電流傳感器可以方便地測出其電流波形如圖7所示：
圖7 電流波形如圖
此電流波形蘊含著多種信息，圖中T0為分合命令到達時刻，T1為鐵芯開始運行時刻，T2代表鐵芯觸動操作機構的負載而顯著減速或停止運行的時刻，T3可視作開關輔助a接點斷開線圈電路時刻，T1-T0與控制電源及線圈電阻有關，T2-T1的變化表征電磁鐵鐵芯運行機構有無卡澀及脫扣釋能機械負載變動情況，T3-T2或T3-T0可以反映操作傳動系統運動的情況。電流波形上I1、I2、I0還可以反映電源電壓、線圈電阻及電磁鐵鐵芯運行的速度信息。分析以上參數的變化可診斷斷路器部分機械故障趨勢，尤其是拒分、拒合等故障。
（3）回路時間測量原理分析。在自制的保護裝置中，采用時間芯片CD4541對時間進行計時保護。當采集到的電流值未超過標準電流值（即熔體額定電流）時，比較電路輸出一個低電平送至芯片CD4541的輸入端，芯片開始復位計時。計時時間由延時整定值決定，在CD4541的RTC，CTC兩端外接RC電路，通過調節電位器來決定計時時間常數（即延時整定值）。當計得的時間達到延時整定值時，輸出端輸出一個高電平觸發三極管VT2切斷合閘回路，保護線圈不被燒毀。
（4）延時整定值。根據《斷路器安裝使用說明書》的主要技術數據，斷路器配置電磁操動機構的合閘時間為不大于0.2s。如果裝置時間電路設的延時整定值太接近斷路器的合閘時間，可能會使斷路器在未完成合閘時，繼電器常閉觸點就將合閘回路斷開，影響斷路器的正常合閘；若裝置時間電路設的延時整定太長，在操作斷路器合閘過程中，如因上述分析的原因，就無法保護合閘線圈不被燒毀。因此，經過現場模擬實驗證明，裝置時間電路設的延時整定值為0.4～0.5s較為合適，因此采用了0.5s的延時整定值。
2．實施結果。根據改進方案原理圖，分別對所轄變電站10 kV開關柜進行安裝改進，并對就地和遠控情況下進行模擬實驗，結果證明，合閘保持繼電器及合閘接觸器均能可靠返回，達到避免合閘線圈及合閘接觸器被燒毀的目的。經過半年多的運行情況表明，改進后的相關回路運行正常，未發生不良影響。
（二）對操作機構進行調整
1．實施結果。2007年7月～12月期間對所實施的變電所進行抽查沒有發現操作機構出現故障，與去年同期相比，故障率降低了30%，效果明顯。
2．調整措施
（1）調整并緊固螺桿，使連桿2和3基本成一直線，略小于l80度；分閘連板過“死點”達到1.0～1.5mm的要求。
（2）合閘鐵心頂桿行程，在合閘終止位置時應高于支架1.5～2.5mm，如圖8所示：
（3）由于合閘鐵心卡澀而導致合閘鐵心在合閘過程中上下不能自由串動或合閘后鐵心落不下來，應該重新安裝，使套筒緊力一致均勻。然后用加力桿手動合閘，分閘數次達到動作靈活為止。
（4）檢查輔助開關的接點及輔助開關的拐臂螺絲，正確調整輔助開關的拐臂螺絲，正確調整輔助開關的位置，使輔助開關與開關分合閘位置正確、有效地配合。調整拐臂與連桿尺寸，保證合閘后輔助接點斷開距離不小于2mm。
參考文獻
[1]陳捷．變電站10kV開關CD10操作機構合閘線圈燒毀分析及防范措施[J]．農村電氣化，1998，（1）．
[2]胡建強．10kV斷路器分合閘線圈燒毀原因分析及防止措施[J]．電氣開關，1997，（3）．
作者簡介：魯明芳（1982－），女，湖北宜昌人，三峽大學科技學院助教，研究方向：電力系統自動化。
(本文作者:未知，來源:網絡，責任編輯:fanwen123)
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