電力系統高壓真空斷路器分合閘線圈的燒毀原因及預防策略研究

云南電網有限責任公司昆明供電局 張 慶 浦 通 浦云飛 賀 牧 張書誠

在高壓開關的操作中，經常會出現短路和斷路的情況。技術上的欠缺、工作條件的嚴酷、由于使用不當等因素，導致繞組斷裂時出現燒毀的機率較高。在點火問題上，不管開關繞組怎樣燒斷，都是由于斷路器繞組長時間的供能所引起的環電流開關故障。在高壓開關運行期間，分合閘線圈經常會被燒壞，但是技術能力不足、運行環境惡劣、超速等因素會增加分、合閘線圈的燒損。在燒損問題上，不管分合閘繞組怎樣燒斷，都應歸結為回路的不正常開關，也就是分合閘繞組長期供電。

1 分閘線圈燒毀的原因及預防措施

以下是分閘線圈燒毀的一些原因：分閘線圈鐵芯工作不正常。由于閥芯沒有正確固定，連桿很容易移動和打開。同時由于鐵芯缺乏潤滑，鐵芯可能無法正常工作，操作不當可能會燒壞線圈。另外，如果斷路器合閘后鐵芯運行功率不足，充電延遲時間很長，會燒毀線圈；協調機制不合理。控制回路與協調機制存在三個不合理的問題：首先，各執行機構的連桿之間存在死點問題。由于調整不正確，鐵芯頂出桿無法達到足夠的強度，難以滿足觸發要求；其次是保護鎖不工作，存在線圈過載的風險；最后是錯誤地更改了默認操作路徑。斷路器收到跳閘指令后鐵芯移動，由于動力不足，最初沒有觸發保護機制。

二次回路線圈耗盡的原因有很多，電路中必須放置一個延遲控制觸點，以便在電路閉合發生短路故障時電路自動保護失效。但斷路器分閘時間的合閘時間如果不長，斷路器很難及時完成脫扣，從而使電路的延時觸點失去作用。

另外，當延遲節點斷開時，開關觸點的隔離是正常的，導致頻繁的飛弧，如果這種情況持續下去，反復彎曲會燒毀開關觸點并打開線圈。當斷路器處于分閘/合閘狀態時，必須調整斷路器的開關觸頭以滿足要求。

此外，在調整分合閘時間、速度等相關參數的時候，斷路器的原始狀態可能會發生變化，觸點節點的位置可能會設置錯誤，這樣斷路器的位置與開關的接觸節點的位置不對應，導致線圈燒壞。如果電路太薄，電路的絕緣層會減少，電路的電阻會變得過大，從而使電路中沒有足夠的電流，如果線圈兩端的電壓不符合標準，線圈會長時間充電并最終燒壞[1]。

為了有效地防止事故發生，應采取以下幾種方法：一是采用常規開啟接點取代傳送延遲接點。在進行了結構改造后，對副開關進行了適當的調節，以確保其合閘的合理。另外，副開關的接觸部位也要經常進行；二是對合閘進行檢驗，以保證其穩定。為了改善其彈性，應定時對其進行潤滑；三是加強對開關設備的維護與維護，延長其工作壽命，對內部旋轉零件進行潤滑，增強其柔性；第四，對釋放的行為進行檢驗。在停機維修期間應認真地對開關進行低電壓操作，以改善其運行狀況。

2 合閘線圈燒毀的原因及預防措施

引起合閘線圈燒毀的機械原因有：一是斷路器合閘控制電路正常工作時，斷路器滅弧室中的傳遞桿和導體被卡住或斷路器的脫扣位置斷路器被卡住。通向斷路器合閘線圈的接線不正常，可能會導致斷路器誤動作，增加鐵芯負載并使鐵芯處于帶電狀態，并可能燒壞線圈[2]；二是彈簧機構。無人值守運行時，斷路器處于無儲能狀態。如斷路器狀態沒有及時返回后臺，會導致操作人員操作錯誤，燒毀線圈或設備。

由于二次控制回路故障，合閘線圈燒毀，造成此問題的常見原因有：一是合閘線圈在合閘時由合閘電源操作。合閘過程中，線圈內產生較大的數字電流值，難以直接控制合閘線圈，所以鐵芯運行有任何問題，必須及時斷開電源。如果不及時斷開，合閘線圈的工作時間會增加、線圈會燒壞；其次，在閉合控制電路中，線圈電路與輔助開關的常閉延時接觸器相連。在接通斷路器后，閉合電路在開關階段斷開，如果執行器與開關位置不匹配，觸點會產生電弧、合閘線圈會燒壞。保護控制電路的微機，只要電路具有脫扣和自鎖功能，就會發出合閘指令，合閘電路自鎖，一旦開關斷開，輔助開關就進行分合閘操作，使分合閘順暢。如果斷路器合閘時輔助開關點位置不正確，合閘回路仍處于自懸狀態，線圈稍后分斷。

如果電磁機構出現上述任何一種問題，都有可能燒壞保護裝置。針對目前已知的線圈燃燒問題，這里有一些預防措施：第一，合理的操作機制、開關導體的維護，以及定期的機械故障排除。檢查時，應當按照適用標準嚴格檢查固定觸頭的接觸壓力和接觸面積，以保證被切斷導體的正常工作。同時，按規定的試驗間隔對斷路器設備進行檢查，其中應重點通過更換零件來測試斷路器，以確保機構不受損壞。

二是接通設備電源前檢查斷路器的狀態，如儲能指示燈是否正常。另外，如設備上電后斷路器不合閘，操作人員會及時斷開安全裝置以減少對設備的損壞，然后將相關情況告知專家并由專家處理。發生操作故障時，操作人員未及時斷開安全設備、僅向負責部門報告問題，這意味著錯過了解決問題的最佳時間，這會嚴重損壞設備并延誤維護一定的時間。因此，操作人員應充分了解斷路器的相關知識，并在斷路器出現問題時立即采取措施[3]。

對于目前對線圈耗盡問題的認識，應做好以下預防工作：一是合理的操作機構、維修點、切斷接頭、定期排查機械故障。檢查過程中，應嚴格按照相關標準檢查固定觸頭的接觸壓力和接觸面積，以保證閉合導體的正常工作。同時，按規定的試驗周期對斷路器設備進行試驗。其中要重點檢測斷路器、更換元件，確保機構處于良好狀態；二是開機前檢查斷路器狀況，如儲能指示燈是否正常。另外，設備通電后，如果出現斷路器拒動的問題，操作人員應及時斷開安全裝置，以減少對設備的損壞，然后通知專業人員進行相關處理有關這些問題的信息。

發生操作故障時，如果操作人員不及時斷開保險設備、只向領導部門報告問題，只會錯失解決問題的最佳時機，可能造成設備嚴重損壞，耽誤時間。因此操作人員必須對斷路器有深入的了解，然后在斷路器遇到問題時及時采取措施。操動機構二次回路故障導致關斷線圈燒毀的原因有以下三種。

首先，在合閘過程中，合閘線圈由合閘導體控制。在關閉過程中，會產生很大的數值，因此很難直接控制其關閉。因此，當切斷連接器出現問題時，首先要做的就是及時斷開連接器。如果不及時斷開導體，會增加停機線圈激活時間，導致線圈燒壞[4]；其次，在閉鎖控制中，將繞組與副交換機上的持續閉鎖延遲跳線連接起來。當開關打開時，開關的開關部分會被切斷。若驅動裝置與切換位置不相配，則會引起接觸頭的彎折，使合閘繞組燒壞。

第三，在計算機保護和控制回路中，當斷開指令下達后，只要該線路具備自動斷開和閉鎖的作用，就可以使閉鎖回路恢復到自供狀態。關閉電源后，利用副鍵啟動和關閉按鈕即可順利地進行按鈕的控制。在斷路器閉合的情況下，若副開閉點的定位有問題，合閘回路就應該保持完好，從而導致繞組被燒毀。在電磁系統中若發生以上問題，將會使防護設備燒毀。

圖1 合閘回路的原理圖

第三，在計算機保護和控制回路中，當斷開指令下達后，只要該線路具備自動斷開和閉鎖的作用，就可以使閉鎖回路恢復到自供狀態。關閉電源后，利用副鍵啟動和關閉按鈕即可順利地進行按鈕的控制。在斷路器閉合的情況下，若副開閉點的定位有問題，合閘回路總是保持在自持的狀態，從而導致繞組被燒毀。在電磁系統中若發生以上問題，將會使防護設備燒毀。

3 防治合閘線圈燒毀的措施

首先，通過對真空開關的故障進行了剖析，發現其全部為機械失效。為了防止這種情況，必須對其進行定期檢修，以查找其合閘線圈存在的問題，并對其進行分析，尋找合閘運行的合理解決辦法[5]。如果出現了問題需立即進行維修，使真空開關能夠正常工作。要定期保養真空斷路器，對其進行檢修，認真地對其進行清洗，并適當地對其重要部件進行潤滑，以確保其工作機構的靈活度，同時也能防止由于機械體積過大而不能進行快速的轉換。

在斷路機正常工作時，操作者和維護工人要小心避免破壞開關的手推，同時也要對開關托架的自由出入進行監控，如果檢測到推力堵塞，立即停止該過程、分析堵塞原因，并采取有效措施予以糾正。小心不要強行執行此過程，以避免對推車組件造成機械損壞，定期檢查油缸、鎖緊彈簧、彎板、軸等的密封性，如果發現任何故障，請立即聯系制造商進行更換。

其次，檢修時維護人員要著重于對其繞組的構造進行檢查，并對其工作電壓進行測試，對其正常工作進行檢驗。一般情況下，真空開關的額定工作電壓為66～176V，當工作電壓超出此值，則判定該線圈工作的工作電壓有異常，會導致繞組燒壞，若有安全問題請檢查相關資料并進行替換。當線圈被替換后，剎車裝置應該重新調整，這樣可以在較長的一段時期之內重新開始工作，當真空斷路器的閉合繞組工作電壓進行檢測時，保證在每一次撞擊結束后，將閉合的能量轉換為閉合的能量轉換。

當脈沖電壓增大時，往往會出現停機過程，從而使開關受到一定的約束，令開關在終端工作的同時實現最后的閉鎖。在真空開關的閉合繞組燒壞后，必須先查明其原因并及時進行有效的檢修，對其進行檢測并視具體狀況而定。為防止封閉的卷筒再著火，必須對上軸、真空斷路器的輥子等關鍵零件進行檢查，如有任何不正常現象，必須及時進行替換。

在此基礎上，進一步探討了開關的控制電路，并對其進行了優化。對其進行了詳細的剖析，得出了導致合閘繞組燒壞的主要因素。為了避免扼流線圈過長時間處于啟動狀態，需要對其進行維修和完善。比如，在VSEP 開關的控制回路的改造中，必須在其上加上一個滯后的保護，再加上一對常閉接接，VSEP 開關的預計接通時間為25～80ms，隨著3～5s 的持續時間的延長，關閉的線圈會被燒壞，所以必須設定2s 的定時開關。在開關閉合時由合閘回路供電，由KT 延遲繼電器供電。在關閉環路工作時刻為2s 的情況下，利用延時保護保護使延時接觸kt1脫離，使關閉控制環路徹底切斷，從而有效地避免了線圈的燒損。一旦發生不正常的情況，該系統就會報警提醒操作人員，并能迅速做出反應。

綜上，經過大量的研究，認為電壓不足、線圈電阻變化、儲能機制不完善是造成高電壓開關線圈失效的主要因素。然后，針對這些問題給出了一些常見的防止措施，對其進行了改進并對其進行了改進，從而減少了合閘繞組的燒損概率，確保了合閘繞組的安全穩定。

針對目前普遍存在的各種故障，從故障產生的根源及控制線路進行了詳細的剖析，提出了相應的防治對策，通過對其進行定期保養，可以極大地降低其燒損。文章就分合閘繞組的燒損問題進行了深入的剖析，從運行機制、控制線路等角度進行了詳細的剖析，并給出了相應的防范對策。從平時的管理來看，如果對其進行維修和維修，可以極大地降低分合閘的燒損。