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摘 要：二次回路是电力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，是发电厂和变电站中不可或缺的重要组成部分。分合闸线圈是二次回路的关键环节，起着控制高压断路器分合的作用。当电气设备发生事故时，如果因断路器分闸回路断线出现断路器拒动现象，将使事故扩大。本文首先介绍高压断路器的操动机构，研究了断路器分合闸线圈发生故障的原因，最后提出了预防分合闸线圈发生故障的措施。
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变电站由一次和二次系统构成，二次回路是二次系统的重要组成部分，各种继电保护、自动控制、防误闭锁装置离开了二次回路就不可能正常工作。分合闸线圈是断路器二次回路的关键环节，起着控制高压断路器分合的作用。而电力系统运行中经常发生分合闸线圈烧毁的事故。当电气设备发生事故时，如果因断路器分闸回路断线出现断路器拒动现象，将使事故扩大，造成越级分闸致使大面积停电，甚至造成电力设备烧毁、火灾等严重后果。而合闸回路完整性破坏时，虽然所造成的危害比分闸回路完整性破坏时要小一些，但它也使得线路不能正常送电，妨碍了供电可靠性的提高。本文首先介绍高压断路器的操动机构，研究了断路器分合闸线圈发生故障的原因，最后提出了预防分合闸线圈发生故障的措施。
1 高压断路器分合闸线圈
二次设备包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等。二次设备是对一次设备进行监控、控制、调节、和保护的电气设备。二次回路反映一次设备的工作状态及控制一次设备，即在一次设备发生故障时，能迅速反映故障，并使故障设备退出工作，保证变配电设备能够安全的运行。因此，变电设备二次回路能否正常工作就显得格外的重要。
高压断路器操动机构是指操作开关设备使之合、分的装置。操动机构的机械部分通常划分为合闸机构、保持机构、分闸机构、输出装置和辅助设备等五部分。高压断路器操动机构的电气部分主要包含控制回路、电机回路、加热回路和照明回路，以及其他辅助电气回路等。合闸线圈和分闸线圈分别接在合闸控制回路和分闸控制回路中，它是实现电气部分和机械部分联系的重要元件。
2二次回路分合闸线圈故障分析
变电检修中易损坏的元器件有合闸线圈、分闸线圈、辅助触点、分合闸指示灯、整流桥、闭锁电磁铁等等，其中又以分合闸线圈烧毁较为常见。
变电站二次回路是控制断路器分合闸的神经系统，不但可以实现就地控制操作，而且更能通过远方控制操作，比如主控室操作断路器甚至监控中心操作，二次回路的设备包括控制电源空气开关、位置指示灯、直流控制电源、断路器辅助接点、跳合闸线圈、防跳跃继电器、储能信号一体式微动开关、弹簧以及液压储能机构等。断路器二次回路由于设备质量、维护等原因会发生一些故障，影响高压变电站的可靠运行。
电力系统运行中经常发生分、合闸线圈烧毁事故。当电气设备发生事故时，如果因断路器分闸回路断线出现断路器拒动现象，将使事故扩大，造成越级分闸。分合闸线圈发生故障的原因主要有分合闸电磁铁机械故障、断路器拒分合、分合闸控制回路辅助开关接点使用不当、分合闸回路电阻偏大以及辅助开关分合闸状态位置调整不当等原因，这些都会引起分合闸线圈烧毁，从而使得高压断路器不能及时分合，扩大停电范围。
3分合闸线圈烧毁的预防措施
分、合闸线圈都是按短时通电设计的。在正常情况下，合闸线圈带全压的10%左右通过跳位继电器来监视，而分闸线圈基本上带5%全压通过合位继电器来监视，如果监视回路串的电阻过小将会使分合闸线圈两端分到的电压过大，在长时间通电监视过程中也可能会使分合闸线圈烧毁。分合闸线圈的烧毁大多数是由于跳、合闸线圈回路的电流不能正常切断，至使跳、合闸线圈长时间通电造成的。现在一般在分合闸回路中串线圈保护器。如果在操作过程中线圈长时间带电，而断路器辅助接点位置又没有变化，直接通过线圈保护器来切断控制回路的电流，来达到保护跳合闸线圈的目的。图1所示JKX就是线圈保护器，其构造原理是内部有两个串联回路，线圈分别对应本身的延时断开的常闭触点，一旦线圈励磁几秒钟后，若断路器还未发生位置切换，其串联常闭触点将打开，来达到切断控制回路电流的目的，从而起到保护分合闸线圈的作用。
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图1 断路器控制回路带改进型线圈保护器原理图
控制回路正常时，若出现分合闸电磁铁机械故障、断路器拒分合、分合闸控制回路辅助开关接点使用不当、分合闸回路电阻偏大等故障，会使分闸线圈长时间通电励磁，造成分闸线圈烧毁。操作机构的中置柜使用了塑料的固定件来固定分闸线圈，在断路器长时间分合闸操作震动的情况下可能使塑料固定件裂掉，此时分闸线圈的冲程以及铁芯对脱扣器的位置都发生了改变，更有甚者分闸线圈已经直接掉落到断路器手车柜的底部，表现为控制回路正常，但是无法完成分闸操作，断路器也就不能从合闸到分闸位置切换。为此，将固定分闸线圈的塑料件改成金属件，可以有效避免发生类似拒分的问题。
辅助开关分合闸状态位置调整不当也会引起断路器分合闸线圈的烧毁，此时就需要调整辅助开关常开和常闭触点切换的时间来使辅助开关达到标准范围内。假如辅助开关过早的切换位置，在线圈还不足以顶开脱扣器的情况下，辅助开关接点DL就将整个控制回路切断，造成断路器无法分合闸操作，如果辅助开关接点DL切换过慢，在分合闸线圈铁芯已经将脱扣器顶开的时候下还不发生位置切换，那么分合闸线圈有可能在带电时间过久发生烧毁，在分合位置切换的过程中，跳位继电器盒和合位继电器都会短时失电，会造成后台系统报控制回路断线告警，因此调整断路器本身辅助开关位置显得尤为重要。因为整个分合闸控制回路的电流都是靠辅助开关DL接点来切换，它经常会出现拉弧现象，频繁的拉弧会导致辅助开关触点接触电阻过大或者烧毁。在设计断路器控制回路时，可以采用2副接点串联后接入控制回路，这样可以防止出现接点粘连而烧毁分合闸线圈的情况。
4结语
分合闸线圈是断路器二次回路的关键环节，起着控制高压断路器分合的作用。而电力系统运行中经常发生分合闸线圈烧毁的事故。本文首先介绍高压断路器的操动机构，研究了断路器分合闸线圈发生故障的原因，最后提出了采用改进型线圈保护器改造断路器控制回路，可以防止分合闸线圈烧毁，有效提高了电力系统的稳定性。
参考文献:
[1] 李正红, 文小平. 一起220kV断路器单相拒合故障分析及防范措施[J]. 电力自动化设备, 2011, 31(5):145-147.
[2] 杨明泽. 断路器二次回路的几点问题及改进[J]. 电力自动化设备, 2006, 26(12):104-106.
作者简介
马庆明（1988.3-），男，安徽淮南人，2010年本科毕业于四川大学电气工程及其自动化学院，单位：国网浙江杭州市余杭区供电有限公司，研究方向：变电设备运维检修管理
论文作者:马庆明,李娜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
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