35kV斷路器控制回路斷線原因分析及處理

任 虎

（晉能孝義煤電有限公司，山西 孝義 032300）

0引言

經相關統計，開關控制回路斷線是斷路器開關最常見的故障之一，占開關所有故障的50%以上。在變電站中，35kV開關主要給10kV饋線、站用變壓器、接地變壓器等設備供電，開關若發生故障，相應區域供電就會受到影響，輕則保護誤動、母線失壓，重則大范圍停電、配網解列。因此，正確、快速、及時地處理“控制回路斷線”對電網的安全穩定運行有重要作用，也是變電站及電廠運維人員的必備技能。

1 控制回路斷線信號回路原理及原因分析

開關控制回路斷線的信號回路由合閘位置繼電器（HWJ）的常閉觸點和跳閘位置繼電器（TWJ）的常閉觸點串聯起來，用以輸出控制回路斷線報警信號，實現控制回路斷線監視[1]。

正常情況下35kV開關要么是合位，要么是分位，HWJ及TWJ中必有一個勵磁、一個失磁，對應的閉觸點也將一個打開、一個閉合，此時控制回路斷線的信號回路不通，代表控制回路工作正常。當有故障引起跳位繼電器與合位繼電器同時失磁，常閉觸點會同時閉合，信號回路接通，此時后臺會報“控制回路斷線”信號，開關將不能分合閘。繼電保護裝置開關控制回路原理如圖1所示。

經查閱相關文獻，引起控制回路斷線信號的原因主要分為電氣原因與機械原因：

1）常見電氣原因有合閘回路無電壓，橋整流器V燒毀[2]，合閘線圈斷線、短路，合閘回路儲能輔助開關觸頭接觸不良或切換不到位[3-4]，合閘閉鎖線圈觸點接觸不良，斷路器輔助開關觸頭接觸不良或切換不到位，防跳繼電器觸點接觸不良，閉鎖回路故障[5]等。

2）機械原因主要有合閘鐵心卡澀、合閘閉鎖線圈鐵心卡澀、儲能系統故障等原因。

圖1 繼電保護裝置開關控制回路原理圖

2 斷路器開關控制回路分析

35kV斷路器控制回路一般主要由直流電源系統、外部控制按鈕、繼電保護裝置、斷路器操作機構及保護壓板等構成，各構件相互配合關聯，進而通過回路通斷實現斷路器分合閘功能及分合位監視等功能。

斷路器控制回路主要分為分閘回路、閉鎖回路、合閘回路及儲能回路等部分，分別如圖2、圖3所示。

2.1 閉鎖回路

閉鎖回路主要為安全設置，通過閉鎖電磁鐵實現防止在停電時合閘的功能，即閉鎖電磁鐵必須通電（一般是220V），才能進行合閘操作。閉鎖電磁鐵是在運行或二次插件沒有拔出來的時候一直有電流通過，電磁鐵吸合，斷路器能夠合閘，拔出二次插件，電磁鐵無電時，中間鐵心下落，阻止斷路器合閘。

由閉鎖回路電氣原理圖4可知，Y1為閉鎖電磁鐵線圈，其通斷影響輔助觸點S2，只有在Y1得電時，S2閉合，才能合閘，而閉鎖電磁鐵不得電，輔助觸點S2斷開，合閘回路不通，無法實現合閘，從而防止人員誤碰合閘回路造成事故或斷路器不到位合閘造成事故。此外閉鎖回路還受斷路器位置影響，即只有當斷路器在工作位置或試驗位置且斷路器為斷開位置（63-64常閉觸點接通）時，閉鎖回路才能通，Y1得電。

得電回路為：+58V→?→V4→63-64常閉觸點→（43-44常開觸點、43-44常閉觸點）→（⑩）→?58V，回路導通，Y1得電，S2閉合。

其中，斷路器本體和操作機構一體化的真空斷路器的位置狀態主要有以下兩種：

1）工作位置。開關的電機儲能回路和分合閘回路等均處于接通狀態。

圖2 35kV斷路器開關控制回路外部接線電氣原理圖

圖3 35kV斷路器開關內部接線電氣原理圖

2）試驗位置。開關的二次控制回路接通，但主回路斷開，并且動、靜觸頭被可調金屬活門擋板隔開。

圖4 閉鎖回路電氣原理圖

2.2 分閘回路

當分閘回路導通時，分閘線圈得電，動作于斷路器開關的機械結構，對開關進行分閘操作，由分閘回路電氣原理圖5可知，Y2為分閘線圈，得電回路為：+58V→端子→（斷路器輔助觸點：31-32常開觸點，當斷路器處于合閘位置時，31-32觸點閉合）→V2→端子→?58V。

圖5 分合閘回路電氣原理圖

2.3 合閘回路

當合閘回路導通時，合閘線圈得電，動作于斷路器開關的機械結構，對開關進行合閘操作，由合閘回路電氣原理圖5可知，Y3為合閘線圈，合閘回路為+58V→端子④→V3→端子?→?58V，合閘線圈得電回路為Y3+→儲能回路輔助觸點（13-14常開觸點）→閉鎖回路觸點S2→推進機構小門位置開關S3→斷路器輔助觸點53-54→防跳回路→Y3?。

2.4 儲能回路

儲能回路電氣原理圖如圖6所示。當儲能回路導通時，電機得電，儲能完成，S1常閉觸點（21-22）斷開，S1常開觸點（13-14）閉合，為合閘做好準備。

圖6 儲能回路電氣原理圖

通過對2.1～2.4節斷路器操作結構中所涉及的閉鎖回路、分合閘回路及儲能回路進行分析發現，斷路器合閘回路是最復雜回路，在實際過程中也是最容易出現故障的。

3 實際控制回路斷線故障分析及處理

3.1 故障現象

2020年7月在對某新建調試電源變電站35kV進線柜內的VEX型真空斷路器進行調試試驗時，推入開關柜至試驗位置后，合、分閘試驗動作均正常；推至工作位置，柜面板上指示斷路器已處于工作位置，彈簧處于已儲能狀態，儲能指示燈亮，由遠方合閘操作后，斷路器未合閘，現場繼電保護裝置發出控制回路斷線故障報警，報警燈亮，分、合位指示燈均不亮，現場檢查二次圖紙和接線，合閘回路無錯誤，進一步就地合閘操作，斷路器未合閘。

3.2 故障分析

對故障現象進行初步分析，彈簧已儲能，儲能指示燈亮，遠方及就地無法合閘，現場繼電保護裝置發出控制回路斷線故障報警，報警燈亮，分、合位指示燈均不亮。

檢查開關控制回路斷線信號是否誤報，經裝置復歸按鈕無法消除報警，確認開關控制回路斷線故障確實發生。

將開關端子排接線緊固及對航空插頭重新插緊，故障未消失。

檢查直流配電屏、開關控制電源空開是否跳閘，就地檢查直流控制空開在合位，排除因空開跳閘引起故障發生的可能。

用萬用表測量空開下接線螺絲電壓（4QD1及4QD20端子電壓），正負極對地電壓為+58V與?58V，進一步證明電源沒有問題。

用萬用表對照圖3逐步測量電壓排查，發現繼電保護裝置0808端子與0807端子對地電壓均為0，證明回路負電缺失，初判由控制回路中的合閘回路斷線引起，與無法合閘，分、合位指示燈均不亮的故障現象相匹配，從而可以排除保護操作箱回路故障，應為開關機構箱內回路接線問題。

重點檢查合閘回路，由于斷路器合閘回路受閉鎖回路輔助觸點、儲能回路輔助觸點、斷路器位置觸點及輔助觸點、推進機構小門位置開關及合閘線圈好壞影響，因此下一步逐步排查各個回路。

根據彈簧已儲能、儲能指示燈亮表明儲能回路完好，控制回路斷線故障不是因儲能回路引起。

檢查35kV高壓室未有燒焦氣味，合閘線圈沒有燒壞，斷電拆卸合閘線圈，測量其阻值為37Ω（銘牌為40Ω），說明合閘線圈Y3完好。

檢查閉鎖回路其他器件及接線均完好，測量合閘閉鎖電磁鐵Y1兩端電壓為110V，重新合上控制電源，可以聽到電磁鐵吸合聲音，證明閉鎖回路完好。

由于合閘回路還受推進機構小門位置開關影響，進一步檢查推進機構，反復按壓推進機構壓舌板，發現裝置報警消失，證明此次控制回路斷線故障很有可能由推進機構引起，懷疑是因推進機構小門位置開關行程不夠造成，推進機構實物如圖7所示。

圖7 推進機構實物圖

3.3 故障處理

就地檢查推進機構輔助觸點，發現輔助觸點S3為軟撥片，進行行程測試，只有在用力按下推進機構壓舌板放開后才能完全歸位，輔助觸點軟撥片S3才能觸及閉合。現場向內移動軟撥片0.5cm，使得輔助觸點軟撥片S3行程縮短，更利于其觸碰到位，推進機構輔助觸點軟撥片實物如圖8所示。

圖8 推進機構輔助觸點軟撥片實物圖

對軟撥片進行調整后，斷路器開關時斷時續出現控制回路斷線的問題得到有效解決。

4 結論

對實際新建變電站調試中35kV開關柜出現的控制回路斷線故障進行分析及處理，為專業人員介紹了一種便捷快速的工作思路，有益于專業人員快速有效地消除控制回路斷線缺陷，恢復開關分合閘控制回路的正常運行，從而保證設備的安全穩定運行。