一起高壓斷路器分合閘線圈動作電壓不合格問題分析及處理

付煒平，賈志輝，范曉丹，李江龍

（1.國網河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050070；2.國網河北省電力公司，石家莊 050021）

高壓斷路器動作電壓合格，一方面可以避免當二次直流系統在絕緣降低、高阻接地及強電磁場干擾等情況下，可能在斷路器分合閘線圈兩端引入暫態直流電壓，引起斷路器誤動作；另一方面可以保證二次直流系統容量不足時斷路器的可靠動作。因此，斷路器動作電壓是斷路器操動機構機械特性的一項重要內容，對保證斷路器安全穩定運行具有重要意義［1］。

1 高壓斷路器動作電壓不合格問題

2014年3月，河北省南部電網某500kV 變電站進行500kV 斷路器動作電壓試驗時，發現該斷路器分合閘線圈動作電壓為40～45V（見表1），不滿足DL／T 393－2010《輸變電設備狀態檢修試驗規程》中“當電源電壓低至額定值的30%時不應脫扣”的要求。試驗采用HD410開關測試儀、萬用表。

表1 斷路器分合閘線圈動作電壓及直流電阻

該斷路器為500kV HGIS設備，設備型號為T115－CB，配用HDS 型液壓機構，分合閘操作電源為DC 220V。現場檢查設備外觀良好，儲能情況正常。

2 高壓斷路器動作電壓影響因素分析

分合閘線圈是高壓斷路器操動機構中的重要元件之一，從能量角度看，其作用是把來自電源的電能轉化為磁能，通過動鐵心的動作，撞擊液壓機構的控制閥，使閥門打開從而造成斷路器完成分合閘操作［2］。

式中：I為沖量；F為作用力；t為時間。

式中：S為行程；a為加速度；t為時間。

由式（1）、（2）和加速度公式F＝ma（其中，m為鐵心質量）可得沖量

根據電磁鐵原理，線圈電磁力

式中：N為線圈匝數；U為線圈電壓；R為線圈電阻。

由式（3）、（4）可得：

由于撞擊機構的控制閥門沖量是一定的，鐵心質量是一定的，對于運行狀態高壓斷路器，其分合閘線圈匝數一般也不會發生變化，因此運行狀態高壓斷路器，其動作電壓主要影響因素為線圈電阻和鐵心行程大小。

3 故障原因及處理措施

現場檢查分合閘線圈無燒損現象，電磁鐵的鐵心行程不可調整。測量線圈直流電阻均在45～48Ω（見表1），而且分合閘控制回路中沒有串聯電阻，而通常國產500kV 斷路器分合閘控制回路電阻值均在100Ω 左右，進口500kV 斷路器分合閘控制回路電阻值均在200Ω 左右。因此，判斷造成該型號斷路器動作電壓不合格問題的原因為線圈直阻選取過低所致［3］。

隨后，現場檢修人員對斷路器分合閘線圈進行了更換，再次進行動作電壓及直阻試驗，試驗結果見表2。

表2 更換斷路器分合閘線圈后其動作電壓及直流電阻

由表2可知，在線圈電阻值增加至217Ω后，最低動作電壓增大到75～100V，滿足規程要求。

4 結論及建議

a.目前，該變電站500kV 斷路器分合閘線圈更換工作已經全部完成，更換線圈后的斷路器操作電壓試驗及機械特性試驗均符合標準要求。

b.鑒于該變電站斷路器普遍出現分合閘線圈動作電壓偏低的情況，反映出斷路器生產企業未嚴格執行技術協議有關條款，因此對于新投運變電站有必要在基建驗收階段加強動作電壓試驗抽測，及時發現并處理此類問題。

c.在檢修工作現場如發現高壓斷路器動作電壓不滿足規程要求問題，首先應測量分合閘線圈直流電阻，如阻值發生變化應對線圈進行更換或對分合閘控制回路中串聯電阻的阻值進行調整。如線圈直流電阻沒有發生變化則應對分合閘電磁鐵的鐵心行程進行調整。

［1］宋 杲，崔景春，袁大陸.2004年高壓開關設備運行統計分析［J］.電力設備，2006，7（2）：10－14.

［2］余良國，陳顯彪.一種斷路器分合閘線圈保護的方案［J］.電力系統保護與控制，2008，36（23）：101－103，106.

［3］王軼成，劉 波.高壓斷路器防跳回路的選用及注意問題［J］.電世界，2003（5）：26－27.