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断路器分合闸线圈保护方案

作者：巴岩青

来源：《世纪之星·交流版》2016年第01期

一、断路器分合闸线圈烧毁故障分析

如果因断路器分闸回路断线出现断路器拒动现象，有可能使事故扩大，造成电力设备烧毁、火灾等严重后果，甚至造成越级分闸致使大面积停电，妨碍了供电可靠性的提高。众所周知，跳、合闸线圈设计时都是按短时通电而设计的。跳、合闸线圈的烧毁，主要是由于跳、合闸回路的电流不能正常切断，至使跳、合闸线圈长时间通电造成的。 1.分闸线圈长时间通电的原因

（1）分闸线圈松动造成断路器分闸时电磁铁芯位移或由于分闸回路导通时铁芯的活动冲程过小，致使铁芯顶不动脱扣机构而使线圈长时间通电烧毁。

（2）断路器连杆机构机械行程调整不当，使断路器分闸铁芯顶杆的力度不能使机构及时脱扣，使线圈过载，造成分闸线圈烧毁。

（3）辅助开关分合闸状态位置调整不当，导致辅助开关不能正常分合回路而使分闸线圈烧毁。

（4）分闸控制回路辅助开关接点使用不当引起分闸线圈烧毁。

（5）分闸线圈回路绝缘降低，或是线路过细造成电阻偏大，使得分闸回路电压有衰减，导致控制电压达不到线圈 分闸电压动作值，分闸线圈长期带电，线圈烧毁。 2.合闸线圈长时间通电的原因

（1）断路器合闸操作时，断路器本体内导电杆、传动连杆等卡涩，或是因为断路器操作机构连板配合不好，导致断路器拒合，使合闸铁芯过载，引起线圈烧坏。

（2） 辅助开关位置不当，致使辅助开关接点不能正常切换合闸回路通断，合闸线圈长时间带电而被烧毁。

（3） 合闸电源容量下降，或者合闸回路电阻偏大，使合闸瞬间合闸线圈两端电压低于80%Ue。

二、断路器分合闸控制回路原理分析

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电力工业部颂《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》之2.4条规定：断路器分（合）闸线圈的出口接点控制回路，必须设有串联自保持的继电器回路， 并保证： （1） 分（合）闸出口继电器的接点不断弧。 （2） 断路器可靠分、合闸。

通常分合闸回路控制回路内部串联有合闸保持继电器HBJ和分闸保持继电器TBJ，保证分合闸出口继电器的接点不断弧，保证断路器可靠分、合闸。如图1为一个断路器控制回路原理图，其工作过程如下：

在断路器分闸时，启动分闸保持继电器TBJ，分闸保持继电器的常开接点TBJ-1闭合实现自保持，使分闸回路一直导通，直至断路器分开。断路器分闸操作后用灭弧能力较强的断路器常开辅助触点DL断开分闸回路。其中BSTJ为闭锁跳闸继电器，防止断路器在故障时操作。 在断路器合闸时，启动合闸保持继电器HBJ，合闸保持继电器的常开接点HBJ-1闭合实现自保持，使合闸回路一直导通，直至断路器分开。断路器合闸操作后用灭弧能力较强的断路器常闭辅助触点DL断开合闸回路。其中BSHJ为闭锁合闸继电器，防止断路器在故障时操作；FTJ为防跳继电器，使合闸回路一直处于断开状态，防止断路器的跳跃，避免事故的发生。 但在断路器分（合）闸操作时若出现断路器分合闸线圈烧毁故障分析中所述原因，断路器机构内部的辅助开关触点不能及时断开，使断路器分（合）闸操作时分（合）闸回路长期导通，出现烧坏断路器的分闸线圈、合闸线圈的故障。同时，也可能烧毁分闸或合闸保持继电器，甚至烧毁遥控或保护装置的印刷线路板。 三、断路器分合闸失败后及时采取的措施

如果采用当地操作时，当出现断路器无法正常分合以及条件允许的情况下可采取将次断路器操作回路断开电源的方法（关掉保护装置或断开此短路的控制电源），避免线圈长时间通电被烧毁的现象发生。

但是现在变电站随着自动化水平的不断提高，越来越多的变电站现在采用无人值守，其变电设备多采用远方遥控操作方式进行，无法欲知现场情况，电力系统运行中经常发生分、合闸线圈烧毁事故。

分合闸线圈烧毁不但使供电企业蒙受直接的经济损失，更重要的是降低了供电安全的可靠性，影响企业的经济及社会效益，是在现场运行实践中亟待解决的问题。 四、防止断路器分合闸线圈烧毁的对策

鉴于断路器分合闸操作时，分合闸操作回路中分合闸自保持继电器的作用对断路器分合闸线圈造成的危害，因此必须对其自保持回路做出改进，防止断路器分合闸线圈烧毁。 其改进对策如下：

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1.在断路器分合闸回路里面分别串联TBJ-2、HBJ-2延时断开的常闭接点，经过一段延时后启动继电器TBJ-2、HBJ-2触点，使其断开，切断分合闸回路（如图2）。一般断路器分合闸时间不会大于0.2S，其整定时间介于0.3S-0.5S之间。鉴于断路器分合闸时，分合闸回路通过较大的直流电流，建议其采用较大容量延时常闭触点，防止其在切断电弧时发生触点烧毁现象。

还可采用其分合闸回路分别串联一时间继电器SJ1、SJ2及其延时断开触点，此方案容易采用较大容量的触点（如图3）。其时间继电器整定时间介于0.3S-0.5S之间

可以采用其他方法，只要能现实自保持回路经过一定延时自动断开的逻辑就行。但是现在采用的微机保护，分合闸回路均在厂家的保护装置中，无法外接线，需要厂家配合，相对比较困难。

2.每台断路器的分合闸回路均存在上述问题，所以在直流控制母线上做如图4

当某台断路器操作时，控制母线KM有1A-3A（各断路器厂家其分合闸电流有所不同）电流流过，LJ电流继电器动作、其常开触点闭合；启动时间继电器SJ、其常开触点经0.2S-0.5S延时闭合；以保证正常分合闸成功。此方案适用于对现有控制回路的改进，容易实现。 五、结语

通过改进因断路器分合闸回路的自保持作用而导致的分合闸线圈烧毁的问题得以解决。避免了因分合闸线圈烧毁导致的经济损失；减少了因更换线圈所带来的工作量的增加；相应的缩短了停电时间，提高了供电可靠性。