断路器控制回路故障分析与处理

断路器控制回路故障分析与处理

摘要：断路器控制回路故障是电气系统常见故障之一，掌握其分析处理方法

及预防措施对于提升变电站运行的可靠性和经济性有着重要意义。本文以本文对

某220 kV变电站2号主变620断路器C相无法分闸的现象进行研究分析，对断

路器控制回路故障分析与处理进行分析归纳。

关键词：断路器；控制回路；故障；处理

1、断路器控制回路

断路器的控制通常是通过电气回路来实现的，为此必须有相应的二次设备。

在主控制室应有能发出跳、合闸命令的控制开关（或按钮），断路器应有执行命

令的操动机构。控制开关和操动机构之间是通过控制电缆连接起来的[1]。

完成断路器跳、合闸任务的电气回路称为控制回路。控制回路按操作电源的

种类分为直流操作和交流操作（含整流操作）两种类型。直流操作一般采用整流

电源或蓄电池组供电；交流操作一般由电流互感器、电压互感器或所用变压器供电。断路器操动机构又分为液压操动机构、弹簧操动机构等几种类型，本课题主

要介绍具有弹簧操动机构的断路器的控制回路，并通过它了解一般断路器控制回

路的构成原理。

断路器的控制回路，按照断路器的型式、操动机构的类型以及运行上的不同

要求虽有差别，但其基本接线却是相似的，即断路器的控制回路必须完整、可靠，因此应满足以下要求[2]：

（1）断路器的合、跳闸回路是按短时通电设计的，操作完成后，应迅速切

断合、跳闸回路，解除命令脉冲，以免烧坏合、跳闸线圈。为此，在合、跳闸回

路中，接入断路器的辅助触点，既可将回路切断，又可为下一步操作做好准备。

（2）断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸和跳闸，又能在自动装置

和继电保护作用下自动合闸和跳闸。

（3）控制回路应具有反映断路器状态的位置信号，自动合、跳闸时应有明显信号。

（4）无论断路器是否带有机械闭锁，都应具有防止多次合、跳闸的电气防跳措施。

（5）对控制回路及其电源是否完好，应能进行监视。

（6）当具有单相操动机构的断路器按照三相操作时，应有三相不一致的信号。

（7）对于采用气压、液压和弹簧操作的断路器，应有压力是否正常，弹簧是否拉紧到位的监视回路和闭锁回路。

（8）接线应简单可靠、使用电缆芯数应尽量少。

2、断路器控制回路故障分析与处理案例

二次检修人员对某变电站2号主变保护I屏进行例行试验，Ⅰ屏保护装置型号为PST1202A，操作箱型号为PST-1222。当用第一组控制电源进行第一套保护整组试验时，发现620断路器C相无法分闸，随后对620断路器控制回路进行检查，发现C相第一组分闸线圈故障。但C相分闸线圈故障时并未发控制回路断线信号，且控制把手的红灯正常亮，此异常现象引起了二次检修人员高度注意。

2.1 故障原因分析

二次检修人员严格按照《继电保护专业标准化作业指导书》及《国家电网十八项反事故措施》进行保护校验及二次回路清查。

研究620断路器操作箱原理图，当有一相或者一组控制回路异常时，装置应发控制回路断线信号，但620断路器C相控制回路异常时却无任何告警及异常信息。分析认为620断路器为分相断路器，620操作箱为分相操作箱，而在断路器就地汇控箱及保护屏Ⅰ内均将三相分闸I（137A1、137B1、137C1）、三相分闸II ( 137A2、137B2、137C2）、三相合闸（107A、107B、107C）、三相跳位监视（105A、105B、105C）短接在一起，当成三相联动断路器用。

现场接线情况跟设计图一致，如图1与图2所示。2号主变保护屏内的A、B、C相跳位监视回路短接在一起，只有一个“105”到高压场；同样，2号主变保护

屏内A、B、C相合闸回路出口也短接在一起，只有一个“107” 到高压场；2号

主变保护屏内A、B、C相第一组跳闸回路出口也短接在一起，只有一个“137I” 到高压场；2号主变保护屏内A、B、C相第二组跳闸回路出口也短接在一起，只

有一个“137II” 到高压场；同时，620断路器汇控箱内端子排上明显看到ABC

三相的分相跳位监视回路、分相合闸回路、分相分闸回路(合位监视)均短接。

这样的接线方式，存在以下问题：当某一相或两相断路器辅助接点故障、芯

线松动、线圈故障时，无法实现对各相断路器的分、合闸回路进行有效监视，因

为在保护屏内或在汇控箱内短接，实际上是将原本独立的ABC三相跳位监视回路、合闸回路、分闸回路并联，ABC三相断路器都存在控制回路断线才会发控制回路

断线信号。那么，当某相或两相断路器存在控制回路断线时，即使专业化巡视时

也很难发现，可能会导致断路器长期运行在控制回路断线状态下。更严重的是，

跳闸回路的缺陷存在很大的电网安全隐患。这时电网一旦发生故障需要跳开620

断路器，就必然会发生存在控制回路断线的某相或两相断路器拒动，失灵保护动

作切除母线导致停电范围扩大，造成更严重的电网事故。

图1 620断路器汇控箱内控制回路图2 保护屏内控制回路

2.2 故障处理措施

分析问题根源后，立即着手准备对620断路器控制回路进行完善。重新敷设二次电缆，对线后，将620断路器的跳位监视回路“105”、合闸回路“107”、跳闸回路1“137Ⅰ”、跳闸回路2“137Ⅱ”进行分相完善。

完善二次回路后，二次检修人员按照标准进行了如下试验：

（1）断路器在分位：分别模拟了解开芯线“105A”“105B”“105C”时（跳位监视不通）,解开芯线“107A”“107B”“107C”时（合闸回路不通），控制回路断线信号均正确发出。

（2）断路器在合位：分别模拟了第一组控制电源时解开芯线

“137A1”“137B1”“137C1”，第二组控制电源时解开芯线

“137A2”“137B2”“137C2”（分闸回路不通），控制回路断线信号均正确发出。

（3）分别进行了单相分合闸、分别进行了两套保护装置的整组试验、防跳试验、非全相试验，动作逻辑均正确。

2.3提高措施

二次检修人员严格贯彻《继电保护专业标准化作业指导书》，通过全面的试验，发现异常现象，经过缜密、严谨的分析，纠出设计以及安装时留下的二次回路隐患，避免了断路器拒动后失灵保护动作切除母线设备，故障范围扩大的严重事故。

落实全过程技术监督工作，紧抓设计审查关，消除因设计图纸不完善造成二次回路缺陷。严把调试验收关，调试验收应严格按照国网公司相关验收规程及反