1、高压真空断路器分闸线圈烧毁故障分析高压断路器分合闸线圈烧毁故障分析 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。所以很有必要对断路器线圈烧毁原因进行分析，积累了事故处理经验，提出防范措施和技术改进，为断路器检修工作提供工作参考。众所周知，跳、合闸线圈设计时都是按短时通电而设计的。跳、合闸线圈的烧毁，主要是由于跳、合闸线圈回路的电
2、流不能正常切断，至使跳、合闸线圈长时间通电造成的。一、分闸线圈长时间通电的原因 1.分闸电磁铁机械故障线圈松动造成断路器分闸时电磁铁芯位移，使铁芯卡涩，造成线圈烧毁。或是由于铁芯的活动冲程过小，当接通分闸回路电源时，铁芯顶不动脱扣机构而使线圈长时间通电烧毁。 2.断路器拒分控制回路正常时，断路器出现拒分的故障均为连杆机构问题，死点调整不当，使断路器分闸铁芯顶杆的力度不能使机构及时脱扣，使线圈过载，造成分闸线圈烧毁。 3.辅助开关分合闸状态位置调整不当在断路器分合闸状态时，应调整辅助开关使其指示到标示的范围内，然而实际调整断路器开距和超行程等参数时，会改变断路器分合闸的初始状态，而辅助开关分合位
3、置的初始状态未做相应的调整，将导致辅助开关不能正常切换分合闸回路而使分闸线圈烧毁。 4.分闸控制回路辅助开关接点使用不当 分闸控制回路上接有一对延时动合接点，该延时目的是为了保证断路器在合闸过程中出现短路故障时能完成自由脱扣。然而，当断路器合闸时间极短，远小于断路器的分闸时间，断路器未来得及脱扣时就已合闸到位，此时，分闸控制回路的延时接点的延时作用将失去意义。相反，该延时接点在分闸过程中，由于辅助开关动静触头绝缘间隙较小，经常出现拉弧现象，频繁拉弧，久而久之使辅助开关的触头烧毁，继而引起分闸线圈烧毁。 5. 分闸回路电阻偏大 分闸线圈回路绝缘降低，或是线路过细造成电阻偏大，使得分闸回路电压有衰
4、减，导致控制电压达不到线圈分闸电压动作值，分闸线圈长期带电，线圈烧毁。防止分闸线圈烧毁的措施 (1) 将分闸回路的延时动合接点改接为一对普通的常开接点，经常检查辅助开关的接点及辅助开关的拐臂螺丝，正确调整辅助开关的位置，使辅助开关与断路器分合闸位置正确、有效地配合。 (2) 固定好分闸线圈，经常检查分闸线圈的铁芯有无卡涩。 (3) 每年的检修工作中，正确调整好断路器的连杆机构，经常检查断路器的自由脱扣是否正常，断路器的低电压动作试验是否在额定电压的 30-65时可靠跳闸。二、合闸线圈长时间通电的原因 1.断路器机构故障当断路器合闸控制回路正常时，断路器本体的内导电杆、传动连杆等卡涩，或是因为断
5、路器操作机构连板配合不好，死点调得偏高，导致断路器拒合闸，使合闸铁芯过载，引起线圈烧坏。 2 辅助开关位置不当正常合闸时，断路器的合闸接触器的线圈回路与辅助开关的常闭延时接点串联，断路器合闸后，辅助开关接点自动切断合闸回路，辅助接点打不开或拉弧，合闸接触器通过重合闸回路或绿灯回路自保持，合闸线圈长时间带电而被烧毁。 3 合闸接触器故障断路器合闸时，由于合闸电流比较大，控制回路不能直接控制合闸线圈，只能通过合闸接触器间接接通合闸线圈。因此，当合闸接触器发生故障时，不能及时断开，使合闸线圈通电时间过长，烧毁线圈。另外，合闸接触器的线圈电阻变大，会使合闸接触器正常通电时吸合力度不够，主触点产生拉弧，
6、久而久之，合闸接触器的主触点接触电阻增大，间接地影响断路器合闸线圈的励磁电流，使合闸线圈的励磁力度不足，铁芯不能正确动作，使线圈过载，造成线圈烧毁。 4.合闸电源容量下降，或者合闸回路电阻偏大，使合闸瞬间合闸线圈两端电压低于 80Ue。 合闸线圈烧毁的预防措施（1）加强合闸接触器的检查、维护。每次开关小修、周期大修都要对其进行检查动、静触头表面接触面积、接触压力等； (2)正确调整辅助开关的位置。 (3) 要求值班员在许可工作前，除必须取下控制回路熔断器外，还应将重合闸投切回路打开，避免检修、试验工作中造成烧合闸线圈的可能。 以上分合闸线圈烧毁的原因和防范措施，都是在正常操作和设备检修中过程中
7、发现总结出来的，只要我们对此类问题高度重视和加强管理，就可以减少此类事故发生的机率。真空断路器构成真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。4 * ( Q: _. |: v- N* 5 u6 真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。以下是对基本术语和各部分的具体介绍： 1.真空断路器技术标准真空断路器在我国近十年来得到了蓬勃的发展，至今方兴未艾。产品从过去的 ZN1ZN5 几个品种发展到现在数十多个型号、品种，额定电流达到 5000A，开断电流达到 50
8、kA的较好水平，并已发展到电压达 35kV 等级。80 年代以前，真空断路器处于发展的起步阶段，技术上在不断摸索，还不能制定技术标准，直到 1985 年后才制定相关的产品标准。! 目前国内主要依据标准为：7 G( f, P8 + Y# CJP3855-963.640.5kV 交流高压真空断路器通用技术条件DL403-911035kV 户内高压断路器订货技术条件这里需要说明：IEC 标准中并无与我国 JB3855 相对应的专用标准，只是套用IEC56 交流高压断路器 。因此，我国真空断路器的标准至少在下列几个方面高于或严于 IEC 标准：“ P7 U9 e- P7 q- ?0 (1) 绝缘水平：
9、 试验电压 IEC 中国 1min 工频耐压(kV) 28 42(极间、极对地)48(断口间) : Z* V( 8 1.2/50 冲击耐压(kV) 75 75(极间、极对地)84(断口间) * X) Q! (2)电寿命试验结束后真空灭弧室断口的耐压水平：IEC56 中无规定。我国 JB3855 一 96 规定为：完成电寿命次数试验后的真空断路器，其断口间绝缘能力应不低于初始绝缘水平的 80%，即工频1min33.6kV 和冲击 60kV。1 + / t9 f6 D1 _ B! j$ D H: c额定峰值耐受电流 kA 50 80 100 4S 短时耐受电流 kA 20 31.5 40 额定短时
10、关合电流(峰值) kA 50 80 100 额定单个电容器组开断电流 A 630 800 , X5 E9 ; m% Z“ Z5 9 额定背对背电容器组开断电流 A 400 400 寿命 额定短路开断电流次数 次 50 50 30 机械寿命 次 10000 其它 额定操作顺序 分-0.5s-合分-180s-合分 分-180s-合分-180-合分 全开断次数 不大于 60 P4 L; O$ + A8 X6 b 配用操动机构 CD 或 CT 机构 3.真空断路器的机械特性（运行参数） 序号 机械特性参数 单位 ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/31
11、50-40 1 触头开距 mm 111.0 101.0 111.0 2 接触行程 mm 41.0 30.5. V, . v1 g D/ Q3 触头接触压力 N 1500200 3000200 5000300 I4 s B在无外力作用时，动触头在大气压作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，称之为自闭力，其大小取决于波纹管的端口直径。灭弧室在工作状态时，这个力太小不能保证动静触头间良好的电接触，必须施加一个外加压力。这个外加压力和自闭力之和称为触头的接触压力。这个接触压力有如下几个作用：(1)保证动、静触头的良好接触，并使其接触电阻少于规定值。8 U% (2)满足额定短路状态时的动稳定要求
12、。应使触头压力大于额定短路状态时的触头间的斥力，以保证在该状态下的完全闭合和不受损坏。(3)抑制合闸弹跳。使触头在闭会碰撞时得以缓冲，把碰撞的动能转为弹兴的势能，抑制触头的弹跳。(4)为分闸提供一个加速力。当接触压力大时，动触头得到较大的分闸力，容易拉断会闹熔焊点，提高分闸初始的加速度，减少燃弧时间，提高分断能力。触头接触压力是一个很重要的参数，在产品的初始设计中要经过多次验证、试验才选取得比较合适。如触头压力选得太小，满足不了上述各方面的要求；但触头压力太大，一方面需要增大合闸操作功，另外灭弧室和整机的机械强度要求也需要提高，技术上不经济。4.3 接触行程(或称压缩行程)6 5 o( v)
13、) E合闸的不同期性太大容易引起合闸的弹跳，因为机构输出的运动冲量仅由首合闸相触头承受。分闸的不同期性太大可能使后开相管子燃弧时间加长，降低开断能力。合闸与分闸的不同期性一般是同时存在的，所以调好了合闸的不同期性，分闸的不同期性也就有了保证。产品中要求合分闸不同期性小于 2ms。. E5 ?) % u+ a q/ Y o: e; ?4.8 合、分闸时间分、合闸时间是指从操动线圈的端子得电时刻计起，至三极触头全部合上或分离止的一段时间间隔。合、分闸线圈是按短时工作制作设计的，合闸线圈的通电时间不到 100ms，分闸线圈的不到 60ms。分、合闸时间一般在断路器出厂时已调好，无须再动。7 P4 ;
14、 v1 # W当断路器用在发电系统并在电源近端短路时，故障电流衰减较慢，若分闸时间很短，这时断路器分断的故障电流就可能含有较大的直流分量，开断条件更为恶劣，这对断路器的开断是很不利的。所以用于发电系统的真空断路器，其分闸时间尽可能设计长些为宜。4.9 回路电阻 2 B% v1 0 |7 g9 e# E1 i回路电阻值是表征导电回路的联接是否良好的一个参数，各类型产品都规定了一定范围内的值。若回路电阻超过规定值时，很可能是导电回路某一连接处接触不良。在大电流运行时接触不良处的局部温升增高，严重时甚至引起恶性循环造成氧化烧损，对用于大电流运行的断路器尤需加倍注意。回路电阻测量，不允许采用电桥法测量，须采用 GB763 规定的直流压降法。
