VS1型真空斷路器控制回路解析及故障診斷

于永富

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司超高壓分公司，江蘇 南京 211102）

引言

VS1型斷路器控制回路主要由儲能回路、閉鎖回路、合閘回路、防跳回路、分閘回路等組成，在運(yùn)行過程中，由于判斷邏輯復(fù)雜、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜、器件性能參差不齊等，電氣控制回路發(fā)生故障比較常見，是導(dǎo)致真空斷路器不能正常操作的主要原因之一。

1 儲能回路工作原理及其故障分析

1.1 儲能回路工作原理

儲能系統(tǒng)是斷路器進(jìn)行分合閘操作的能量來源，只有可靠儲能才能在故障時正確切斷故障電流[1-2]。斷路器儲能回路如圖1所示，電源HM經(jīng)過空氣開關(guān)2DK對回路進(jìn)行供電。斷路器未儲能或能量不足時，微動開關(guān)S2、S4閉合。電流流過航空插頭T的25、35接點(diǎn)，經(jīng)過整流器V4變換成交流電，給電機(jī)M供電，從而驅(qū)動儲能彈簧進(jìn)行儲能，當(dāng)能量儲滿后微動開關(guān)S2和S4斷開、儲能結(jié)束，微動開關(guān)S1閉合、儲能指示燈亮。

圖1 VS1斷路器儲能回路圖

1.2 儲能回路故障分析

當(dāng)儲能回路發(fā)生故障時，最直觀的現(xiàn)象是儲能指示燈不亮，主要原因?yàn)閮δ苤甘緹舻墓ぷ骰芈坊騼δ芑芈繁旧泶嬖诠收稀４藭r，應(yīng)先觀察儲能系統(tǒng)的機(jī)械指示位置，若為已儲能狀態(tài)，則是儲能指示燈的工作回路出現(xiàn)問題；若為未儲能狀態(tài)，在排除機(jī)械故障可能后，可斷定儲能回路本身存在問題。

2 閉鎖回路工作原理及其故障分析

2.1 閉鎖回路工作原理

真空斷路器的聯(lián)鎖閉鎖功能能夠有效防止各種情況下的斷路器誤操作，防止人為事故發(fā)生[3]。斷路器閉鎖回路如圖2所示，電源KM經(jīng)過空氣開關(guān)1DK對回路進(jìn)行供電。當(dāng)斷路器處于分閘位置（斷路器位置輔助開關(guān)QF接點(diǎn)閉合），且手車在試驗(yàn)位置（微動開關(guān)S8閉合）或工作位置（微動開關(guān)S9閉合）時，電流流過航空插頭T的10和20接點(diǎn)、S8或S9、QF，經(jīng)過整流器V1變換成交流電，給閉鎖線圈Y1供電，從而驅(qū)動Y1的鐵芯保持常吸位置，解除對斷路器的位置閉鎖。若以上條件不滿足則Y1失電，其鐵芯處于釋放位置，將通過機(jī)械聯(lián)鎖限制斷路器進(jìn)行合閘等操作。

圖2 斷路器閉鎖回路圖

2.2 閉鎖回路故障分析

若閉鎖回路發(fā)生故障，將會導(dǎo)致斷路器不能正常進(jìn)行合閘等操作。根據(jù)現(xiàn)場的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，由于閉鎖線圈Y1在正常情況下處于長時間帶電的狀態(tài)，所以最容易發(fā)生損壞。發(fā)生故障后，應(yīng)首先檢查Y1的電阻是否在合格范圍內(nèi)、鐵芯是否存在卡澀等情況，若無異常再依次排查回路的其他部分，確認(rèn)其他元件連接良好、工作正常。

3 合閘回路動作原理及其故障分析

3.1 合閘回路工作原理

斷路器合閘回路如下頁圖3所示，合閘回路電源KM經(jīng)過空氣開關(guān)1DK對回路進(jìn)行供電。進(jìn)行合閘操作需滿足儲能系統(tǒng)已儲能、斷路器處于分閘位置、閉鎖和防跳條件均未被觸發(fā)等前提條件。當(dāng)按下合閘按鈕SA進(jìn)行合閘操作時，電流流過航空插頭T的4、14接點(diǎn)，經(jīng)過整流器V2變換成交流電，通過防跳繼電器K0、儲能位置微動開關(guān)S3、閉鎖繼電器輔助接點(diǎn)S0，給合閘線圈HQ供電，合閘線圈鐵芯動作后沖擊合閘摯子，推動機(jī)械系統(tǒng)完成合閘操作。

圖3 斷路器合閘回路圖

3.2 合閘回路故障分析

若由于合閘回路故障導(dǎo)致不能合閘，應(yīng)首先檢查儲能狀態(tài)、斷路器位置等合閘條件是否具備，確保S3、S0、QF的正常切換條件已經(jīng)滿足，在排除其他因素后對回路中的各部件通電狀態(tài)、機(jī)械動作性能等進(jìn)行檢查，找出故障原因。

4 分閘回路動作原理及其故障分析

4.1 分閘回路工作原理

斷路器分閘回路如圖4所示，分閘回路電源KM進(jìn)行分閘操作需滿足斷路器處于合閘位置等前提條件。當(dāng)按下分閘按鈕TA進(jìn)行分閘操作時，電流流過航空插頭T的30、31接點(diǎn)，經(jīng)過整流器V3變換成交流電給分閘線圈TQ供電，分閘線圈鐵芯動作后沖擊分閘摯子，推動機(jī)械系統(tǒng)完成分閘操作。

圖4 斷路器分閘回路圖

4.2 分閘回路故障分析

若由于分閘回路故障導(dǎo)致不能分閘，應(yīng)首先檢查儲能狀態(tài)、斷路器位置等分閘條件是否具備，在排除其他因素后對回路中的各部件通電狀態(tài)、機(jī)械動作性能等進(jìn)行檢查，找出故障原因。

5 真空斷路器控制回路常用故障診斷方法

開關(guān)類設(shè)備出現(xiàn)電氣回路故障時，一般是回路中存在斷路或短路現(xiàn)象，常見的故障診斷方法按判斷原理，主要分為電阻測量故障診斷法和電壓測量故障診斷法兩類。

5.1 電阻測量故障診斷法

當(dāng)真空開關(guān)某個回路出現(xiàn)故障時，可將整個回路與電源隔離，用萬用表測量回路的電阻是否正常，進(jìn)而判斷點(diǎn)和故障類型[4]。回路中僅由導(dǎo)線、輔助接點(diǎn)、微動開關(guān)連接的部分電阻應(yīng)較小，一般不應(yīng)超過10Ω，若電阻較大甚至超出測量范圍，說明該部分回路存在斷路或連接不良的現(xiàn)象。回路中具有電阻的元件其阻值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，若超出一定范圍則說明內(nèi)部存在短路或斷路可能。為了進(jìn)行快速診斷，可從回路中比較居中的位置，用二分法進(jìn)行測量，逐漸縮小故障范圍直至找到故障點(diǎn)。

5.2 電壓測量故障診斷法

VS1真空斷路器的供電電源一般為直流電，正常情況下各元器件上的電壓值會根據(jù)電阻值分布。用電壓法進(jìn)行故障診斷時，可測量回路中的各節(jié)點(diǎn)對地或?qū)ω?fù)電端電壓分布是否正常。回路中僅由導(dǎo)線、輔助接點(diǎn)、微動開關(guān)連接的部分，各處電位應(yīng)該基本相同，若發(fā)現(xiàn)電壓突變之處，則說明此處存在斷路故障。回路中具有電阻的元件兩側(cè)應(yīng)存在一定電壓差，若兩端電位相同，可結(jié)合電阻測量故障診斷法判斷該元件是否存在短路故障。