浅谈断路器合闸线圈烧毁的原因及改造

浅谈断路器合闸线圈烧毁的原因及改造
申报工种：变电站值班员
申报级别：技师
在长期的工作中曾发生过多次断路器合闸失灵事故。

众所周知当电气设备发生事故时，如果断路器分闸失灵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；而当合闸失灵时，它将使得线路不能正常送电，耽误生产并妨碍了供电的可靠性,甚至造成巨大损失。

例如本单位的高炉上料电机，如果生产时10分钟无法开机送电为高炉上料则高炉减风，20-30分钟无法开机送电为高炉上料则高炉停风。

通过归纳总结我发现断路器合闸失灵事故大部分与合闸线圈烧毁有关，所以很有必要对断路器的合闸线圈烧毁的原因进行分析和改造。

本单位使用的真空断路器型号为ZN73A-12/D-1250，其中D 是指永磁机构，其合闸时间为100ms ，分闸时间为60ms 。

合闸线圈的阻值为4.25±0.18Ω，工作电流56A ；分闸线圈加串联电阻的阻值为120±15Ω，工作电流3.5A 。

我通过对本单位近5年内的每个合闸失灵事故的总结与仔细分析，发现并汇总了几项故障率较高的电气故障大致如下：
次数 4.5％ 1 9.0％ 2 13.6％ 3 22.7％ 5 45.5％ 10 故障类型
序号 F
D C B A
E 合闸电源容量下降
保护控制装置故障
断路器机构故障
辅助开关行程位置不当
合闸接触器故障
合闸控制回路的电压降低 1 4.5％ 累计百分比
故障原因分析：
A.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，因此只能通过合闸接触器间接的接通合闸线圈。

因为合闸线圈属于瞬动型元件不能长时间通电，所以当合闸接触器发生故障时，如不能及时断开，将使合闸线圈通电时间过长，导致烧毁线圈。

B.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。

如果断路器虽然完成了分合操作但其辅助触点因调整不当或开关粘连等原因，并未随着断路器的状态转换而转换，仍然处在操作前的通断状态，同样会导致合闸线圈长时间带电而被烧毁。

C.断路器机构故障：
断路器正常工作时，辅助开关的传动连杆与断路器的动作连杆相连，断路器动作时辅助开关的传动连杆跟着动作。

断路器合闸时，辅助开关的传动连杆跟着转到合闸的位置，辅助接点就出现了有一些打开，有一些闭合。

断路器打开时，辅助开关也同传动连杆转动到打开位置，原来打开的接点闭合了，原来闭合的接点打开。

如果断路器本体的内传动连杆卡涩、断裂等，或是因为断路器操作机构配合不好，将会导致断路器拒合闸，使合闸铁芯过载，引起线圈烧坏；或是线圈松动造成断路器合闸时电磁铁的铁芯移位，使铁芯卡涩，造成线圈烧毁；还有可能是由于铁芯的活动行程短，当接通分闸回路电源时，铁芯顶不开释能机构，合闸回路继电器自保持，使线圈长时间通电，导致烧毁等。

D.综合保护控制装置故障：
合闸指令是由综合保护控制装置发出的，若综合保护装置内的合闸继电器发生故障（如接点粘连等），将造成合闸指令不能及时退出，就会使合闸线圈长时间带电而烧毁。

E.合闸电源容量下降：
当直流屏电源输出故障或几台设备同时操作而导致合闸电源容量下降时，将使合闸瞬间合闸线圈两端电压低于额定电压80%，也可能导致线圈烧毁。

F.合闸控制回路的电压降低：
合闸线圈回路绝缘降低，或是控制回路线径过小造成回路电阻偏大，会使得合闸控制回路电压降较大。

当低于额定电压80%时，导致合闸线圈分压达不到线圈合闸电压的动作值。

会使合闸接触器正常通电时吸合力不足，主触点产生拉弧，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，铁心不能正常动作，虽动作但出力不足铁芯顶不开释能机构，合闸回路继电器自保持，使合闸线圈长时间带电烧毁。

通过对以上六点故障的分析我大致将其分为两类：
一、真空断路器合闸线圈长时间通电
合闸线圈烧毁的根本原因是其工作原理都是按短时通电而设计的，当合闸线圈合闸回路的电流不能正常切断，至使合闸线圈长时间通电时，合闸线圈就会烧毁。

其中A、B、C、D均为此原因。

二、合闸线圈电压不足
因为合闸线圈可靠动作电压在80%—110%额定电压，跳闸电压最低值不低于30%额定电压,不高于65%额定电压。

当合闸线圈的端电压愈低时，电磁吸力愈小，关合速度也愈小。

可能导致合闸线圈长时间
通电而导致线圈烧毁。

通过对故障问题的分析汇总，我提出了以下的改进措施：
1、针对合闸时间过长，合闸线圈一直通电导致合闸线圈烧毁问题：
新加一个合闸保护器，其功能之一是增加延时断电功能。

相当于在合闸接触器（KM）两端并联一个时间继电器(KT)，其延时动断触点串联于控制回路中。

当正常合闸时，KM、KT得电，KM主触点闭合，合闸线圈得电，断路器合闸；在异常情况下，KT带电延时115ms开启动断触点断开，KM自动失电。

就是说当合闸线圈通电115ms后无论是否合闸成功，合闸保护器都会自动断电使合闸线圈失电，既保护了合闸线圈也保护了合闸接触器。

即使发生上述A、B、C、D故障时也可以有效防止合闸线圈长时间通电而烧毁。

2、针对合分闸时电压过高或高低，烧毁合闸线圈的问题：
新加的合闸保护器还有电压检测功能。

通过测量合闸线圈两侧的电压值，当电压值不在80%—110%额定电压之内时合闸线圈不会得电并通过专用设备报警。

另外断路器原先分别用合闸接触器控制合闸，用分闸接触器控制分闸。

通过分析比对，我认为完全可以通过在合闸接触器上加装一对辅助触点，使合闸回路上构成一对常开一对常闭触点以达到控制目的。

在合闸时接通合闸回路，分闸回路一对触点断开，反之同理。

这样就节省了一个接触器，重要的是相当于减少了一个潜在的故障点。

经长时间的设备运行验证，这一系列对设备的改造大幅度的降低了真空断路器合闸线圈的烧毁情况，行之有效保证了供电稳定性。

即节约了更换损坏设备的人力、物力和备件费用，更主要的是尽量避免了因不能正常供电而导致的高炉减风、停风等影响生产的事故发生，
为保证供电的可靠性起到了重要作用。

总之，在这几年来的专业技术工作中，我利用所学的专业技术知识在生产实践中做了一些实际工作，具备了一定的技术工作能力，但是仍存在着一些不足，在今后的工作中，自己更要加强学习、克服缺点，力争自己专业技术水平能够不断提高。