現(xiàn)在運(yùn)行的10kV和35kV變電設(shè)備基本以開關(guān)柜為主，開關(guān)柜大多是采用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的真空斷路器，通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，濟(jì)寧市管轄的下屬29個(gè)變電站中，10kV和35kV側(cè)斷路器90%以上采用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，近年來多次發(fā)生合閘線圈燒毀的故障，平均每年發(fā)生故障次數(shù)在20次左右，此類故障的發(fā)生增加了檢修的工作量、生產(chǎn)成本和非計(jì)劃停電，直接影響電力系統(tǒng)的供電可靠性。

為了提高電力系統(tǒng)的供電可靠性，我們有必要對合閘線圈燒毀原因進(jìn)行深入的分析，并提出有效的防治措施，盡可能的減少類似故障的發(fā)生，下面以ABB的VD4型真空斷路器為例來進(jìn)行研究分析。

合閘回路的原理

1 合閘線圈

VD4合閘線圈是如圖1所示，工作于220V直流系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)類似于步進(jìn)電機(jī)，定子線圈通電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角度很小，僅有30o左右，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)連桿旋轉(zhuǎn)進(jìn)而打開合閘脫扣器，釋放儲能彈簧進(jìn)行合閘。合閘后彈簧儲能機(jī)構(gòu)會重新儲能，帶動(dòng)合閘線圈轉(zhuǎn)軸恢復(fù)到合閘前的位置。

圖1 VD4合閘線圈

2 合閘回路的原理圖

圖2 合閘回路原理圖

從圖2中可以看出，當(dāng)手車位于運(yùn)行位置時(shí)，限位開關(guān)BT1閉合，合閘閉鎖電磁鐵RL1通電，合閘閉鎖輔助開關(guān)BL閉合。當(dāng)按下合閘按鈕以后，合閘線圈通電并帶動(dòng)合閘脫扣器執(zhí)行合閘，與此同時(shí)斷路器的主軸聯(lián)動(dòng)輔助開關(guān)動(dòng)作，BB1的常閉觸點(diǎn)斷開，合閘線圈斷電，合閘操作結(jié)束。

合閘線圈燒毀的原因分析

1 合閘線圈的動(dòng)作原理

合閘線圈連接在直流控制回路中，它不是斷路器動(dòng)作的直接動(dòng)力，斷路器動(dòng)作是依靠儲能彈簧的能量，合閘線圈只負(fù)責(zé)打開合閘脫扣器來釋放儲能彈簧。合閘線圈的作用時(shí)間很短，一般是幾十個(gè)毫秒，合閘線圈只需在這個(gè)瞬間提供一個(gè)打開合閘脫扣器的動(dòng)力。

這個(gè)動(dòng)力來源于合閘線圈的旋轉(zhuǎn)磁場，即通過合閘線圈電流，所以合閘線圈的額定電流比較小，工作時(shí)間也很短。所以，當(dāng)合閘線圈通過較大的電流或者長時(shí)間通電時(shí)，線圈會發(fā)熱燒毀。

2 燒毀原因分析

通過對合閘線圈的動(dòng)作原理分析，我們可以把燒毀合閘線圈的原因總結(jié)如下：

(1).斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障，如斷路器本體的內(nèi)導(dǎo)電桿和傳動(dòng)連桿、與合閘線圈連接的傳動(dòng)連桿、合閘閉鎖電磁鐵的輔助開關(guān)卡澀或動(dòng)作不可靠，都會使開關(guān)產(chǎn)生拒合閘故障，此時(shí)合閘線圈長時(shí)間通過額定電流，卻不能釋放儲能彈簧能量，進(jìn)而燒毀線圈，通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)這種情況發(fā)生的概率最大。

(2).彈簧儲能失常，造成這個(gè)原因的情況有儲能電機(jī)損壞、儲能彈簧損壞、與儲能機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)的輔助開關(guān)故障。在彈簧未儲能情況下合閘，合閘線圈會持續(xù)通電造成損壞。

(3).與斷路器主軸聯(lián)動(dòng)的輔助開關(guān)工作不正常，正常合閘后，如圖2所示輔助開關(guān)BB1的常閉觸點(diǎn)應(yīng)該斷開，如果輔助開關(guān)不能斷開常閉觸點(diǎn)，合閘線圈會持續(xù)通電，造成線圈燒毀。

(4).合閘線圈電阻變大，會使通過合閘線圈的電流減小，因?yàn)榇艌鍪怯呻娏餍纬傻模祥l線圈產(chǎn)生的磁場也會減少，如果合閘線圈產(chǎn)生的作用力不足，不能正常打開合閘脫扣器，會使合閘線圈過載燒毀。

防治合閘線圈燒毀的措施

針對以上四種故障原因，通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)第一種故障原因占該類故障的70%以上，我們重點(diǎn)研究此種故障的防治措施，這種情況基本都是機(jī)械故障，主要原因是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的卡澀，我們可以充分利用春秋檢的機(jī)會，對彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器進(jìn)行機(jī)構(gòu)清掃檢查，對第一種故障情況提到的關(guān)鍵部位進(jìn)行清掃和潤滑，裸露在外的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以利用凡士林潤滑，對于不方便涂抹凡士林的地方，可以采用WD-40潤滑劑加延長噴管進(jìn)行潤滑。

對于彈簧未儲能情況，目前多發(fā)生在無人值班變電站，要求調(diào)度加強(qiáng)遙信監(jiān)視，確保彈簧已儲能情況下再執(zhí)行合閘命令，目前很多斷路器在合閘回路中串接儲能機(jī)構(gòu)輔助開關(guān)的常開接點(diǎn)。VD4型開關(guān)就串接了此種輔助開關(guān)，但是開關(guān)操作頻繁，輔助開關(guān)動(dòng)作也頻繁，損壞率較高，要求加強(qiáng)輔助開關(guān)的維護(hù)，定期更換。

結(jié)論

本文以VD4型斷路器為例，對彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器合閘線圈的燒毀故障進(jìn)行了分析，得出故障原因主要有操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障、輔助開關(guān)的故障、儲能機(jī)構(gòu)的故障以及線圈本身電阻變化的故障，并針對故障的主要原因進(jìn)行了防治措施的討論。

這些防治措施從去年春檢開始在濟(jì)寧供電公司管轄的變電站中實(shí)施，從去年下半年到現(xiàn)在合閘線圈燒毀的故障減少了60%，大幅減少了檢修工作量，節(jié)省了近萬元的檢修費(fèi)用，同時(shí)，增加供電量，提高了供電可靠性。

本文編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“真空斷路器合閘線圈燒毀原因分析及防治措施”，作者為楊陽、趙猛。