断路器操作机构合闸线圈烧毁原因分析及改进措施_电磁开关烧毁原因分析

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断路器操作机构合闸线圈烧毁原因分析及改进措施

2009-11-30 15:49:07 来源:《中国高新技术企业》 作者:鲁明芳 【大 中 小】 浏览:103

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摘 要：微机继电保护技术在变电站广泛应用后，提高了保护的可靠性、选择性、灵敏性和速动性，同时使变电站无人值班得以实现。但凡是综合自动化站，不论是35 kV断路器合闸控制回路，还是10kV断路器合闸控制回路，都带有合闸保持电路，而在断路器合闸过程中经常出现一些问题。文章对10KV开关操作机构的合闸线圈频繁烧毁的原因进行分析查找，并提出防范和技术改进措施，彻底避免合闸线圈事故的再次发生，以保证供电的可靠性、稳定性。

关键词：断路器；合闸线圈；继电保护；控制回路；触点

微机继电保护技术在变电站广泛应用后，提高了保护的可靠性、选择性、灵敏性和速动性，同时使变电站无人值班得以实现。但凡是综合自动化站，不论是35 kV断路器合闸控制回路，还是10kV断路器合闸控制回路，都带有合闸保持电路，而在断路器合闸过程中经常出现一些问题的时候，如在操作断路器合闸过程中，若因操作机构及其他因素的缺陷，导致在辅助开关不切换的情况下，就会使合闸线圈及合闸接触器因长时间通电而烧毁。

一、现状调查

（一）长期无维护

在调查过程中经常发现操作机构、辅助开关、合闸接触器触头表面锈蚀、烧毛，有污垢，触头粘连，而没有及时修复或者更换，导致事故扩大。

（二）合闸控制回路存在缺陷

从图

1、图2可知，接在合闸回路中的合闸线圈，是通过合闸接触器的辅助触点的分合来实现通断电的，而接在控制回路中的合闸接触器线圈通断电要受到断路器的常闭辅助触点控制，无论就地或远控操作断路器合闸时，电源+K启动合闸保持继电器HBJ后，合闸+KM→HBJ1→FTJ→HBJ→DL1→HC→-KM，使断路器合闸。一旦保护合闸或遥控合闸，正电源经HBJ1、FJV、HBJ、DL1、HC、负电源接通合闸自保，HC励磁后启动合闸线圈将开关合上，开关辅助接点DL转换，切断合闸自保回路。如此时当开关合不上，则开关辅助接点转不到位，合闸自保断不开，合闸线圈则因长期通电，通常电磁操作机构中，合闸线圈直流电阻为2Ω左右，在直流控制电压220V下，稳态动作电流达100 A以上。轻者合闸熔丝熔断，重者合闸线圈烧坏，严重危及电网的安全运行。

（三）操作机构调整不当

根据检修历史记录，导致辅助开关不能正确切换的原因还与操作机构调整不当有关。

限位螺杆（调整螺杆）松动致使过高（或过低），如图3所示：

1．当合闸受力后，二连杆向上（向下）弯曲，使合闸铁心作虚功，如图4所示。如二连杆正好在水平位置上，则合闸过于灵敏，在合闸过程中，铁心顶杆顶住滚轮上升到终止位置，滚轮自顶杆跳下，使合闸失败。

2．操作机构的合闸铁芯顶杆碰到连板时，不能满足继续上升8～10mm的要求，行程和冲程调整不当；或是合闸铁芯动作不灵活，存在卡涩现象；或是合闸铁芯顶杆伸出太短，顶杆止钉松动变位，冲程间隙达不到1.5～2.5mm的要求等，均可能导致辅助开关不能正确切换。

3．分闸连板的定位螺栓松动，或分闸连板过“死点”太小，达不到过“死点”为1.0～1.5 mm的要求。因此，在断路器合闸过程中，由于机构振动，分闸电磁铁跳起，撞击分闸连板中间轴，合闸顶杆没能顶住滚轮向上运动，作了虚功；或顶杆顶着滚轮上升未到终点时，滚轮就从顶杆滑落，导致辅助开关不能切换。

二、技术改造

（一）控制回路的改进

控制回路的改进可以通过自制的测量和保护线圈装置来完成（如图5所示）。该装置主要测量线圈动作时的直流电流值和时间值。其控制接点串接加装于回路上，包括电源、过流保护、时间计时保护三部分。当断路器辅助开关不能正确切换，经过装置时间计时保护电路延时后（延时整定值大于断路器合闸时间），由常闭触点DL2代替辅助开关DL1将合闸回路断开，使合闸保持继电器返回，就可避免合闸线圈或合闸接触器线圈被烧毁。该装置原理图如6所示：

1．装置合闸回路的保护原理

（1）合闸回路电流保护原理分析。当合闸线圈开始动作时，电流传感器便采集电流信号，电流信号送至运算放大器放大跟随，同时对信号进行滤波。滤波后的信号送至比较电路和标准电压值进行比较。当采集到的电流值超过标准电流值（即熔体额定电流）10%时，比较电路输出一个高电平去触发三极管VT1切断合闸回路，真正保护了线圈不被烧毁。对某站内使用的合闸熔断器进行重新计算：经测量所使用的合闸线圈的电阻约为2Ω，合闸时直流电压约为243V，合闸回路电流为：

240÷2=121.5（A）

根据熔断器的选择要求，由于合闸时间很短，熔断器一般应按合闸电流的1/4-1/3选择。

121.5÷3=40.5（A）121.5÷4=30.4（A）

通过计算可知现场合闸熔断器应选择为40A比较适合，而实际使用的合闸熔断器为60A，选择过大，合闸熔断器还没来的及熔断，合闸线圈早已烧毁。另外不同型式操作机构合闸电流是不一致的，CD-10的I、II、III机构合闸电流为99A、120A、147A，选择熔体额定电流为30A、40A、50A比较合适。

（2）合闸线圈电流监测分析。分合闸线圈是控制断路器动作的关键元件，应用电流传感器可以方便地测出其电流波形如图7所示：

此电流波形蕴含着多种信息，图中T0为分合命令到达时刻，T1为铁芯开始运行时刻，T2代表铁芯触动操作机构的负载而显著减速或停止运行的时刻，T3可视作开关辅助a接点断开线圈电路时刻，T1-T0与控制电源及线圈电阻有关，T2-T1的变化表征电磁铁铁芯运行机构有无卡涩及脱扣释能机械负载变动情况，T3-T2或T3-T0可以反映操作传动系统运动的情况。电流波形上I1、I2、I0还可以反映电源电压、线圈电阻及电磁铁铁芯运行的速度信息。分析以上参数的变化可诊断断路器部分机械故障趋势，尤其是拒分、拒合等故障。