断路器合闸线圈烧坏故障分析与处理

断路器合闸线圈烧坏故障分析与处理

李天福

玉溪供电局 云南玉溪 653100

摘要：合闸线圈是断路器操动机构中重要的命令执行元件，其可靠性直接关乎断路器能否正常合闸。现针对一起断路器合闸线圈烧损故障原因进行分析并提出了相应的改进措施，以提高设备运维可靠性。

关键词：断路器；合闸线圈；烧损；

1分合闸线圈的工作原理

分合闸线圈设计时均考虑其理想状态下短时间通过大电流。空心的多匝线圈工作于直流220V系统中，当保护装置发出分合闸信号或是进行分合闸操作时，相应的分合闸回路接通，线圈通过励磁电流，产生较大电磁场，吸引吸盘、撞针动作，通过机械配合撞击连片，使弹簧释放能量或机械复位，实现分合闸。该过程结束后，线圈失电，复位弹簧将连杆推至原位置，直至下一次动作。

2分合闸线圈的故障案例及分析

2020年2月21日，500kV某变电站开展线路融冰试验过程中，35kV融冰装置断路器出现无法合闸、合闸线圈烧损冒烟的情况。断路器型号为LTB72.5D1/B，操动机构型号为BLK222，额定电压为72.5kV，操作方式为三相联动操作。该断路器2011年10月出厂，2011年12月投运。烧损的合闸线圈如图1所示。

检修人员到达现场后发现，断路器合闸线圈间隙明显偏小，因此初步怀疑故障原因是合闸线圈间隙变小造成合闸挚子不能有效脱扣，导致合闸线圈长时间带电而烧损。断路器合闸线圈烧损，不能再次进行合闸操作，无法进一步判断故障原因，因此检修人员对损坏的合闸线圈予以更换。

检修人员更换断路器损坏的合闸线圈后进行数次现场操作后，合闸线圈再次烧损。其间断路器间断性出现储能电源空开跳闸、储能指针指示异常（储能指针指向储满能位置后反弹至未储能位置）的情况，根据以上情况判断合闸卷簧出现过储能现象。合闸卷簧出现过储能，会对合闸挚子和合闸卷簧产生一定程度的影响，因而怀疑合闸线圈烧损为合闸卷簧过储能所致。

2.1合闸卷簧过储能

判断根据以下迹象可以判断合闸卷簧出现了过储能现象：

（1）合闸拐臂搭在合闸挚子滚轴上。

（2）合闸卷簧上的红线越过机构铸座上的红线。

（3）储能指针指向储满能位置后反弹至未储能位置。

（4）储能过程中出现储能电源空开跳闸的情况。

2.2合闸卷簧过储能原因分析

结合该型号断路器结构和原理，合闸卷簧出现过储能的原因主要有：

（1）采用摇柄手动储能，因机构无机械储能限位导致过储能。

（2）采用手动按压接触器进行电机储能，人工操作存在较大误差，可能在储满能后仍继续按压接触器导致机构过储能。

（3）将储能电源直接加在电机两端，因机构无机械储能限位导致机构过储能。

（4）储能控制回路发生故障，主要是储能限位开关BW故障，导致机构储满能后，BW接点不转换，无法切断储能电源导致机构过储能。

（5）机构自身故障，如机构合闸卷簧、缓冲器性能等参数不合格，导致机构过储能。

（6）储能回路发生故障，主要是储能接触器发生故障，储满能后储能接触器主接点粘连而不能复位或延时复位，无法切断储能电源导致机构过储能。结合现场实际情况，检修人员判断导致断路器过储能的原因可能为第（4）（5）（6）条。

2.3检查储能限位开关

检修人员打开顶盖，拆下限位开关BW，检查后发现其接点通断情况均正常，怀疑限位开关BW上小凸轮有微小形变，导致与储能盘上轴杆接触时不能及时切断储能控制回路。检修人员更换限位开关BW后，机构过储能现象仍然存在，因此故障原因并非储能限位开关BW发生故障。

2.4开展机构检查、测试

检修人员对断路器机构开展相关特性测试，结果显示分合闸速度、分合闸时间等参数均满足要求；拆除合闸卷簧外端盖进行检查，发现合闸卷簧白片过长，有卷进合闸卷簧中心区域的趋势。按照产品要求，须将白片剪短并往外拉，避免白片卷进合闸卷簧中心区域而影响机构及本体的正常运转。若白片过于靠近合闸卷簧中心区域，则储能过程中合闸卷簧所受阻力增大，阻力过大会导致电机储能空开跳闸，影响机构正常储能；若机构能储满能，合闸卷簧储存能量将增大，会导致合闸速度增大，甚至可能造成机构及本体损坏。检修人员剪短并调整白片后，机构出现过储能的频率增加了，因此排除机构自身故障导致断路器过储能。

2.5检查储能接触器

在机构储能过程中，观察储能接触器吸合情况，发现储能接触器主接点间断性出现粘连现象。机构储满能后，在储能控制回路已切断的情况下，储能接触器主接点延时复位，电机仍继续运转，机构出现过储能现象。当电机输出功率逐渐增加时，电机电流增大到电机空开动作值后，电机空开跳闸，使得电机停止储能。检修人员更换发生故障的储能接触器后，机构不再出现过储能现象。因此，断路器过储能的根本原因为储能接触器主接点间断性出现粘连而延时复位。

2.6合闸线圈烧损原因分析

断路器储能接触器主接点间断性出现粘连现象，导致机构过储能。而机构过储能后，合闸拐臂施加在合闸挚子的力量会增大，当施加在合闸挚子上的力量增大到一定程度时，合闸线圈吸合后，线圈衔铁不能有效触发合闸挚子使其脱扣，此时合闸线圈会一直带电直至烧损。检查烧损的合闸线圈，其衔铁和辅助脱扣器之间的间隙在0.8mm左右，比正常值偏小（正常间隙不小于1mm）。过储能多少直接影响施加在合闸挚子上力量的大小，因此并非过储能后再合闸就一定会出现合闸线圈烧损现象。

3改进措施

在实际运维工作中，为尽量避免因机构过储能而导致合闸线圈烧损或机构损坏，本文提出以下几点改进措施：

（1）运行人员操作断路器前，一定要观察确认储能指针指在储满能位置，否则不要进行合闸操作；遇到电机空开跳闸和储能指针指示异常现象时，及时通知检修人员检查处理。

（2）BLK222操作机构无机械储能限位，建议非特殊情况，不要采用摇柄手动储能、手动按压接触器储能等非正常储能方式，以免机构过储能而损伤机构。

（3）遇到特殊情况需要采用摇柄手动储能时，需要在储能指针向储满能位置移动过程中，用万用表测量端子排上“合闸弹簧已储能”信号接点的导通情况，在该接点刚导通时，表明机构已储满能，应立即停止手动储能。

（4）检查储能接触器吸合情况，发现接触器接点存在卡涩情况时，应更换储能接触器。

（5）将断路器合闸弹簧储能信号接入监控后台，方便与现场储能指针指示位置对比，便于运行人员监视。若监控后台储能信号与现场储能指针指示位置相对应，表明断路器储能正常，否则，应停止操作断路器，查明故障原因后在进行下一步操作。

4结语

本次断路器合闸线圈烧损的根本原因为储能接触器主接点间断性粘连而延时复位，导致机构过储能，进而引起合闸线圈烧损。据此提出了相应改进措施，为避免因机构过储能而导致合闸线圈烧损或机构损坏提供了参考。

［参考文献］

[1]徐国政.高压断路器原理和应用[M].北京：清华大学出版社，2000.

[2]胡晓曦，邓莉.高压断路器分合闸线圈烧毁原因浅析[J].电气技术，2018，19（10）：81-84.

[3]苏涛，王兴友.高压断路器现场维护与检修[M].北京：中国电力出版社，2012.