真空斷路器合閘線圈燒毀的原因及防治措施

作者以VD4型真空斷路器為例，對導致真空斷路器合閘線圈燒毀的原因進行了詳細的分析，並針對故障原因進行了防治措施的研究，以此來預防和減少類似故障的發生。將防治措施實施到濟寧供電公司管轄的變電站中，分析實施一年來取得的效果。

現在運行的10kV和35kV變電設備基本以開關櫃為主，開關櫃大多是採用彈簧操動機構的真空斷路器，通過統計發現，濟寧市管轄的下屬29個變電站中，10kV和35kV側斷路器90%以上採用彈簧操動機構，近年來多次發生合閘線圈燒毀的故障，平均每年發生故障次數在20次左右，此類故障的發生增加了檢修的工作量、生產成本和非計劃停電，直接影響電力系統的供電可靠性。

為了提高電力系統的供電可靠性，我們有必要對合閘線圈燒毀原因進行深入的分析，並提出有效的防治措施，儘可能地減少類似故障的發生，下面以ABB的VD4型真空斷路器為例來進行研究分析。

合閘迴路的原理

1 合閘線圈

VD4合閘線圈是如圖1所示，工作於220V直流系統，其結構類似於步進電機，定子線圈通電產生旋轉的磁場帶動轉軸旋轉，轉軸旋轉的角度很小，僅有30o左右，轉軸帶動連杆旋轉進而打開合閘脫扣器，釋放儲能彈簧進行合閘。合閘後彈簧儲能機構會重新儲能，帶動合閘線圈轉軸恢復到合閘前的位置。

圖1 VD4合閘線圈

2 合閘迴路的原理圖

圖2 合閘迴路原理圖

從圖2中可以看出，當手車位於運行位置時，限位開關BT1閉合，合閘閉鎖電磁鐵RL1通電，合閘閉鎖輔助開關BL閉合。當按下合閘按鈕以後，合閘線圈通電並帶動合閘脫扣器執行合閘，與此同時斷路器的主軸聯動輔助開關動作，BB1的常閉觸點斷開，合閘線圈斷電，合閘操作結束。

合閘線圈燒毀的原因分析

1 合閘線圈的動作原理

合閘線圈連接在直流控制迴路中，它不是斷路器動作的直接動力，斷路器動作是依靠儲能彈簧的能量，合閘線圈只負責打開合閘脫扣器來釋放儲能彈簧。合閘線圈的作用時間很短，一般是幾十個毫秒，合閘線圈只需在這個瞬間提供一個打開合閘脫扣器的動力。

這個動力來源於合閘線圈的旋轉磁場，即通過合閘線圈電流，所以合閘線圈的額定電流比較小，工作時間也很短。所以，當合閘線圈通過較大的電流或者長時間通電時，線圈會發熱燒毀。

2 燒毀原因分析

通過對合閘線圈的動作原理分析，我們可以把燒毀合閘線圈的原因總結如下：

(1).斷路器的操動機構故障，如斷路器本體的內導電桿和傳動連杆、與合閘線圈連接的傳動連杆、合閘閉鎖電磁鐵的輔助開關卡澀或動作不可靠，都會使開關產生拒合閘故障，此時合閘線圈長時間通過額定電流，卻不能釋放儲能彈簧能量，進而燒毀線圈，通過調查統計這種情況發生的概率最大。

(2).彈簧儲能失常，造成這個原因的情況有儲能電機損壞、儲能彈簧損壞、與儲能機構聯動的輔助開關故障。在彈簧未儲能情況下合閘，合閘線圈會持續通電造成損壞。

(3).與斷路器主軸聯動的輔助開關工作不正常，正常合閘後，如圖2所示輔助開關BB1的常閉觸點應該斷開，如果輔助開關不能斷開常閉觸點，合閘線圈會持續通電，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，因為磁場是由電流形成的，合閘線圈產生的磁場也會減少，如果合閘線圈產生的作用力不足，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，通過統計發現第一種故障原因佔該類故障的70%以上，我們重點研究此種故障的防治措施，這種情況基本都是機械故障，主要原因是傳動機構的卡澀，我們可以充分利用春秋檢的機會，對彈簧操動機構的斷路器進行機構清掃檢查，對第一種故障情況提到的關鍵部位進行清掃和潤滑，裸露在外的傳動機構可以利用凡士林潤滑，對於不方便塗抹凡士林的地方，可以採用WD-40潤滑劑加延長噴管進行潤滑。

對於彈簧未儲能情況，目前多發生在無人值班變電站，要求調度加強遙信監視，確保彈簧已儲能情況下再執行合閘命令，目前很多斷路器在合閘迴路中串接儲能機構輔助開關的常開接點。VD4型開關就串接了此種輔助開關，但是開關操作頻繁，輔助開關動作也頻繁，損壞率較高，要求加強輔助開關的維護，定期更換。

結論

本文以VD4型斷路器為例，對彈簧操動機構斷路器合閘線圈的燒毀故障進行了分析，得出故障原因主要有操動機構的機械故障、輔助開關的故障、儲能機構的故障以及線圈本身電阻變化的故障，並針對故障的主要原因進行了防治措施的討論。

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

本文編自《電氣技術》，標題為「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。