合閘線圈概念

這個(gè)屬于電氣方面的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。

合閘線圈是高壓斷路器中的電動(dòng)合閘部分的核心部件，使用銅線繞成的有空心的圓柱形線圈。

在高壓斷路器中，合閘是利用給合閘線圈通電后的電磁作用，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使合閘線圈的銜鐵來(lái)撞擊斷路器的合閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)，達(dá)到使斷路器合閘的目的。

符號(hào)XF代表合閘線圈

國(guó)網(wǎng)泉州供電公司的研究人員劉煌煌，在2016年第10期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，針對(duì)某變電站110kV高壓SF6斷路器，儲(chǔ)能接點(diǎn)故障引起合閘控制回路線圈燒毀的原因進(jìn)行分析，并對(duì)儲(chǔ)能與合閘控制回路進(jìn)行改進(jìn)及提出相應(yīng)的防范措施。

高壓六氟化硫斷路器系三相交流50Hz戶外高壓電器設(shè)備，該類型斷路器采用自能滅弧室結(jié)構(gòu)，配用彈簧操作機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠，因此，廣泛用于輸變電線路的控制和保護(hù)，也可作聯(lián)絡(luò)型斷路器使用。

某變電站的110kV系統(tǒng)選用該類型的斷路器，但隨著投運(yùn)年限的不斷增加，二次回路中的不完善部分逐漸暴露出來(lái)，特別是儲(chǔ)能回路引起合閘線圈燒毀的故障頻繁發(fā)生，本文以該型號(hào)斷路器運(yùn)行時(shí)發(fā)生的特殊故障為例，進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 故障現(xiàn)象

某220kV變電站110kVSF6斷路器配用彈簧操作機(jī)構(gòu)作為儲(chǔ)能裝置，在斷路器處于分閘狀態(tài)，合閘電氣回路指示正常的情況下，運(yùn)行人員發(fā)出合閘操作信號(hào)，斷路器不但無(wú)法合閘，而且合閘線圈被燒毀，為什么合閘條件都滿足，還會(huì)出現(xiàn)這種特殊故障呢，為了避免類似故障的再次發(fā)生必須進(jìn)行認(rèn)真的研究分析。

2 故障分析

該型號(hào)斷路器在合閘控制回路中的YF為“就地/遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（如圖1所示），當(dāng)需要遠(yuǎn)方合閘時(shí)，操作電源正極通過(guò)C7→YF觸點(diǎn)3-4→防跳輔助繼電器52Y常閉觸點(diǎn)31-32→彈簧儲(chǔ)能繼電器99CN常閉觸點(diǎn)21-22→繼電器49MX常閉觸點(diǎn)31-32→合閘彈簧狀態(tài)監(jiān)視繼電器33HBX常閉觸點(diǎn)31-32→斷路器輔助常閉觸點(diǎn)1-2、5-6→合閘線圈52C→SF6氣體低壓閉鎖繼電器63GLX常閉觸點(diǎn)31-32→操作控制電源負(fù)極，當(dāng)電源電壓加在合閘線圈52C，電磁鐵動(dòng)作使斷路器合閘。

基于以上回路分析，合閘線圈52C要得電必須滿足以下四個(gè)條件：(1)52Y、49MX，33HBX線圈不得電，其常閉觸點(diǎn)31-32在合閘控制回路中接通；(2) 99CN線圈不得電，其常閉觸點(diǎn)21-22接通合閘控制回路；(3) 52B在分閘位置，其輔助常閉觸點(diǎn)1-2、5-6接通合閘控制回路；(4) SF6氣體繼電器63GLX常閉觸點(diǎn)31-32閉合，接通合閘控制回路。

通過(guò)分析可知，當(dāng)上述條件均達(dá)到時(shí)，控制電壓才能加在線圈上，從而造成合閘線圈的燒毀故障。打開(kāi)機(jī)構(gòu)箱初步檢查，發(fā)現(xiàn)SF6氣體壓力表指示正常，而合閘彈簧機(jī)械指示無(wú)儲(chǔ)能，為什么在未儲(chǔ)能的情況下，合閘回路能導(dǎo)通呢。因此，需要進(jìn)一步對(duì)合閘彈簧儲(chǔ)能回路進(jìn)行檢查。

由圖1中的電機(jī)儲(chǔ)能回路可知，該斷路器合閘彈簧未儲(chǔ)能時(shí)，安裝于斷路器機(jī)構(gòu)背面的儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)33Hb的常閉觸點(diǎn)C-NC同時(shí)控制99CN和33HBX繼電器，接通直流控制電源正極：

(1) 彈簧儲(chǔ)能繼電器99CN得電動(dòng)作，其電源接通電機(jī)回路，合閘彈簧電動(dòng)儲(chǔ)能；同時(shí)，99CN常閉觸點(diǎn)21-22在合閘控制回路中斷開(kāi)，避免了斷路器在彈簧儲(chǔ)能過(guò)程中誤合閘。

(2) 當(dāng)合閘彈簧狀態(tài)監(jiān)視輔助繼電器33HBX線圈得電后，接在合閘控制回路中的33HBX常閉觸點(diǎn)31-32斷開(kāi)，這樣可保證彈簧在儲(chǔ)能過(guò)程中，斷路器二次合閘回路處于斷開(kāi)的位置，與99CN常閉觸點(diǎn)21-22具有可靠雙重的閉鎖作用。

當(dāng)彈簧儲(chǔ)能到位后，儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的機(jī)械部件將儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)33Hb常閉觸點(diǎn)C-NC斷開(kāi)，99CN、33HBX線圈失電，儲(chǔ)能結(jié)束，99CN常閉觸點(diǎn)21-22及33HBX常閉觸點(diǎn)31-32接通合閘控制回路。

由元件接線圖中觸點(diǎn)的作用可知，只有99CN、33HBX繼電器在得電啟動(dòng)狀態(tài)下才能閉鎖合閘回路。故根據(jù)以上分析判斷可能是儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)33Hb的常閉觸點(diǎn)C-NC故障造成電機(jī)無(wú)法儲(chǔ)能。

圖1 原SF6斷路器合閘控制回路

檢修人員現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)斷路器機(jī)構(gòu)后蓋板，拆下儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)，經(jīng)檢查測(cè)量后發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)33Hb在儲(chǔ)能過(guò)程中內(nèi)部觸點(diǎn)已損壞，使電源無(wú)法通過(guò)其C-NC常閉觸點(diǎn)，99CN和33HBX的線圈就無(wú)法得到電源。

99CN接觸器未動(dòng)作，電源無(wú)法接通儲(chǔ)能電機(jī)，同時(shí)99CN常閉觸點(diǎn)21-22及33HBX常閉觸點(diǎn)31-32長(zhǎng)期接通合閘回路，由于斷路器彈簧機(jī)構(gòu)沒(méi)儲(chǔ)能，而合閘二次回路又導(dǎo)通，這樣不僅斷路器無(wú)法正常合閘，還會(huì)燒毀合閘線圈。

3 處理與改造

本文所述的特殊故障若只對(duì)儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行更換是不能在實(shí)質(zhì)上解決問(wèn)題的。由于設(shè)計(jì)不合理和聯(lián)閉鎖機(jī)制不夠完善，致使儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)一旦損壞就會(huì)導(dǎo)致合閘回路故障，因此對(duì)儲(chǔ)能及合閘控制回路作出以下改造。

（1）儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)33Hb是由一對(duì)常閉觸點(diǎn)和一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)組成的，兩對(duì)觸點(diǎn)之間相互機(jī)械聯(lián)鎖。根據(jù)行程開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)進(jìn)行以下改造：將33Hb的常閉觸點(diǎn)C-NC接于99CN線圈，如圖2所示，此改造保留原來(lái)在儲(chǔ)能過(guò)程中，斷路器合閘回路斷開(kāi)無(wú)法合閘的功能；

利用33Hb的常開(kāi)觸點(diǎn)O-NO接于33HBX線圈，彈簧儲(chǔ)能到位后，33Hb的常開(kāi)觸點(diǎn)O-NO閉合接通33HBX線圈。同時(shí)，將繼電器33HBX接在合閘控制回路中的常閉觸點(diǎn)31-32拆除，改接33HBX的常開(kāi)觸點(diǎn)43-44。

以上改造把原來(lái)一對(duì)觸點(diǎn)帶二個(gè)繼電器，改為一對(duì)觸點(diǎn)各帶一個(gè)繼電器，這樣可以保證在未儲(chǔ)能及儲(chǔ)能過(guò)程中，合閘控制回路無(wú)法導(dǎo)通，只有在彈簧儲(chǔ)能到位后，33HBX線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)43-44閉合才可能接通合閘控制回路，同時(shí)也降低了儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)的長(zhǎng)期負(fù)荷，延長(zhǎng)了使用壽命。

（2）增加一個(gè)時(shí)間繼電器T。將繼電器33HBX的常閉觸點(diǎn)31-32串聯(lián)時(shí)間繼電器線圈，并整定時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)限為15s，略大于斷路器的彈簧儲(chǔ)能時(shí)間。

增加時(shí)間繼電器可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)彈簧未儲(chǔ)能和儲(chǔ)能的15s過(guò)程中，33HBX線圈未得電，常閉觸點(diǎn)31-32閉合，時(shí)間繼電器發(fā)出未儲(chǔ)能的信號(hào)；當(dāng)彈簧儲(chǔ)能到位后，33HBX得電動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)31-32斷開(kāi)，時(shí)間繼電器停止發(fā)出未儲(chǔ)能信號(hào)，則表示儲(chǔ)能成功。

圖2 改造后的SF6斷路器合閘控制回路

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)某110kV SF6斷路器控制回路中的缺陷進(jìn)行改造，把儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn)，串接到99CN的電機(jī)控制回路中，將串接于合閘控制回路中的33HBX繼電器常閉觸點(diǎn)替換成常開(kāi)觸點(diǎn)，確保了只有在機(jī)械部件壓住儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)33Hb，即彈簧儲(chǔ)能到位后，33HBX繼電器動(dòng)作，才能接通合閘控制回路。

同時(shí)，增加時(shí)間繼電器具備了儲(chǔ)能信號(hào)的報(bào)警功能。改造后的斷路器合閘控制回路，不僅接線簡(jiǎn)單可靠，還能幫助運(yùn)行人員快速判斷是否儲(chǔ)能，能夠有效防止未儲(chǔ)能引起線圈燒毀的故障。

經(jīng)改造投運(yùn)后，該型號(hào)斷路器二次回路各項(xiàng)指標(biāo)運(yùn)行正常，參數(shù)測(cè)試正確，分合閘時(shí)無(wú)異常故障發(fā)生。

⑴所有二次接線清掃、檢查、緊固。

⑵輔助開(kāi)關(guān)檢查。

⑶分合閘線圈檢查。

⑷輔助繼電器清掃檢查。

⑸儲(chǔ)能馬達(dá)清掃檢查。

供給控制、信號(hào)、自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)、開(kāi)關(guān)電器跳、合閘線圈、事故照明的獨(dú)立能源。