关于断路器控制回路及其故障排查的探讨

关于断路器控制回路及其故障排查的探讨

胡旭喆

（河北建投沙河发电有限责任公司河北邢台054100）

摘要：断路器控制回路故障是造成断路器故障的主要因素之一，本文介绍了断路器控制回路及其信号传送过程，并且总结了控制回路故障排查的步骤，对实际生产工作具有一定的指导意义。

关键词：断路器；控制回路；故障排查

1.断路器控制回路

断路器的控制通常是通过电气回路来实现的，为此必须有相应的二次设备。在主控制室应有能发出跳、合闸命令的控制开关（或按钮），断路器应有执行命令的操动机构。控制开关和操动机构之间是通过控制电缆连接起来的[1]。

完成断路器跳、合闸任务的电气回路称为控制回路。控制回路按操作电源的种类分为直流操作和交流操作（含整流操作）两种类型。直流操作一般采用整流电源或蓄电池组供电；交流操作一般由电流互感器、电压互感器或所用变压器供电。断路器操动机构又分为液压操动机构、弹簧操动机构等几种类型，本课题主要介绍具有弹簧操动机构的断路器的控制回路，并通过它了解一般断路器控制回路的构成原理。

断路器的控制回路，按照断路器的型式、操动机构的类型以及运行上的不同要求虽有差别，但其基本接线却是相似的，即断路器的控制回路必须完整、可靠，因此应满足以下要求[2]：

（1）断路器的合、跳闸回路是按短时通电设计的，操作完成后，应迅速切断合、跳闸回路，解除命令脉冲，以免烧坏合、跳闸线圈。为此，在合、跳闸回路中，接入断路器的辅助触点，既可将回路切断，又可为下一步操作做好准备。

（2）断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸和跳闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸和跳闸。

（3）控制回路应具有反映断路器状态的位置信号，自动合、跳闸时应有明显信号。

（4）无论断路器是否带有机械闭锁，都应具有防止多次合、跳闸的电气防跳措施。

（5）对控制回路及其电源是否完好，应能进行监视。

（6）当具有单相操动机构的断路器按照三相操作时，应有三相不一致的信号。

（7）对于采用气压、液压和弹簧操作的断路器，应有压力是否正常，弹簧是否拉紧到位的监视回路和闭锁回路。

（8）接线应简单可靠、使用电缆芯数应尽量少。

2.断路器控制信号传送过程

在发电厂和变电站中对断路器的跳、合闸控制是通过断路器的控制回路以及操动回路来实现的。控制回路是连接一次设备和二次设备的桥梁，通过控制回路，可以实现二次设备对一次设备的操控。通过控制回路，实现了低压设备对高压设备的控制。

综自站控制信号传输过程，以某线路高压开关控制信号传递过程为例说明，如图1所示：

图1某线路高压开关控制信号传递过程

操作方式与常规变电站相比，仅在远方操作和遥控操作时不同。

在主控室内进行远方操作，一般是通过后台机进行，操作命令传达到测控装置，启动测控装置跳、合闸继电器，跳、合闸信号传递到保护装置操作插件，启动操作插件手跳、手合继电器，手跳、手合继电器触点接通跳、合闸回路，启动断路器跳、合闸。当后台机死机或其它原因不能操作时，可以在测控屏进行操作。

遥控操作由调度端（或集控站端）发送操作命令，经通讯设备至站内远动通讯屏，远动通讯屏将命令转发至站内保护通讯屏，然后保护通讯屏将命令传输至测控屏，逐级向下传输。

需要指出，有些老站遥控命令是通过后台机进行传输的，如虚线图所示，但由于后台机死机时，将不能进行遥控操作，现在新上站，遥控通道不再经后台机，提高了遥控操作可靠性。

3.故障排查步骤

断路器二次回路故障排除，应该按照询问情况、分析电路、断电检查和通电检查四个步骤进行检查排除。

3.1询问情况

处理故障前，电气维修人员应向设备运行或操作者了解发生故障的状况，包括以下几个方面：

（1）故障发生在运行前、运行后、还是发生在运行中。是运行中自动跳闸，还是发现异常情况后由操作者停下来的。

（2）发生故障时，设备处在什么状态，进行哪些操作，按了哪个按钮，扳动了哪个开关。

（3）故障发生前后有何异常情况，如声音、气味、弧光等。

（4）设备以前是否发生过类似故障，是如何处置的。

（5）电气维修人员向操作者了解情况后，还应与机械维修人员、操作者共同分析判断是机械故障，还是电气故障，或者是综合故障。

3.2分析电路

确认是电气故障后应参阅该设备的电气原理图及有关技术说明书进行电路分析，大致地估计有可能发生故障的部位，分析是主电路还是控制电路，是交流电路还是直流电路。分析故障时应有针对性，如有接地故障，一般应先考虑开关柜外的电气装置，后考虑开关柜内电器元件的短路和短路故障。

分析复杂电路时，可分成若干单元，逐个进行分析判断。

3.3断电检查

（1）检查电源线进口处，有无碰伤、砸伤而引起的电源接地、短路等现象。

（2）开关柜内熔断器有无烧损痕迹。

（3）观察电线和电气元件有无明显的变形损坏，或因过热、烧焦和变色而有焦臭气味。

（4）检查限位开关、继电保护及热继电器是否动作。

（5）检查断路器、接触器、继电器等电器元件的可动部分及触头动作是否灵活。

（6）检查可调电阻的滑动触头接触是否良好，电刷支架是否有窜动离位情况。

（7）用绝缘电阻表检查电机及控制回路的绝缘电阻，一般不应小于0.5MΩ。

（8）对故障部分导线、电器元件、电机等可用试验信号灯或万用表进行通断检查。

3.4通电检查

如果断电检查仍未找到故障，可对电气设备做通电检查。

（1）在对开关设备进行通电检查时，一定要在操作者的配合下进行，以免发生意外事故。

（2）通电检查前，要尽量使一次主回路与断路器断开，并使断路器置于试验位置，机械部分的传动、防误联锁应在正常的位置上，将电气控制装置上相应转换开关置于零位，行程开关恢复到正常位置。

（3）每次通电检查的部位、范围不要过大，范围越小，故障越明显。检查顺序：一般先检查控制电路，后检查主电路；先检查辅助系统，后检查主传动系统；先检查控制系统，后检查调整系统；先检查交流系统，后检查直流系统；先检查重点怀疑部位，后检查一般部位。

（4）对开关设备等比较复杂的电气回路进行故障检查时，应在检查前考虑或拟定好一个初步检查顺序，将复杂电路划分为若干单元，逐个单元地查下去，避免遗漏故障点。

（5）断开所有开关，取下所用熔断器，再按顺序逐一插入需检查部位的熔断器，然后和尚开关，观察有无冒火、冒烟、熔丝熔断现象。如无上述现象，给予动作指令，观察各电器元件是否按要求顺序动作。认真地逐项顺序检查。

4.总结

断路器控制回路故障排查是电气设备检修人员的主要工作，断路器控制回路故障的正确排查对于高压断路器的正常运行具有非常重要的作用。

参考文献：

[1]上海超高压输变电公司编．变电设备检修．北京：中国电力出版社，2008.2.

[2]国家电网公司人力资源部组编.变电检修（上、下册）.北京：中国电力出版社，2010.12．