一起手车式断路器分合闸线圈反复烧毁典型故障分析

肖磊 朱道敏 李志鹏

摘 要：介绍了一起35kV手车式断路器分合闸线圈烧毁故障，根据调查故障断路器现场情况和对其操作机构的反复检查、试验，判断出造成此次分合闸线圈多次烧毁由操作机构二次回路元件隐蔽性缺陷引起的，并提出了相应的防范措施。

关键词：手车式断路器；操作机构；分闸线圈；合闸线圈；航空插拔头

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.203

某变电站一台35kV手车式断路器数天内出现3起操作过程中分、合闸线圈烧毁情况，现场发现有电气元件烧毁的糊味，检查开关机构发现分闸线圈已烧毁。初步怀疑为开关机构卡涩分闸不成功造成分闸线圈长时间通电烧毁，现场检查开关机构未发现卡涩故障。

1 故障经过

运维人员远方分合闸连续操作3次正常，在第4次操作合闸时，听见合闸线圈铁芯动作一下，开关未合上。主控室上报该开关控制回路断线信号。随后检查合闸线圈有发热痕迹，拆除合闸线圈发现过热损坏，故怀疑合闸线圈绝缘有问题导致开关未合上。更换同规格合闸线圈后，远方操作合分闸2次无异常，第三次合閘时开关状态信号未从“分闸”变位为“合闸”，随后一直出现控制回路断线告警信号。现场开关柜闻到一股明显电气元件烧焦味道，经检查分闸线圈正常，合闸线圈已烧毁硫化。

2 事故原因分析

分析线圈通电烧毁而开关不合闸现象，可能存在两个方面的原因：（1）开关机构机械传动轴件部分存在卡滞，合闸线圈通电铁芯虽动作，轴件卡滞致使弹簧储能保持挚子无法脱扣，合闸不成功情形下辅助开关接点无法控制回路切断电源，线圈长时间通电烧毁。（2）开关二次控制回路绝缘故障，操作电源供给合闸线圈电压不足，小于85%额定电压（直流220V）及以下，造成铁芯产生合闸冲力不足顶开合闸脱扣器，合闸不成功控制回路无法切断电源，线圈长时间通电烧毁。

3 故障检查、测试

针对上述两种可能因素，做如下测试：

解下连接机构和端子排之间二次控制线用的航空插拔头，断开控制回路连线。手动分合开关一个周期，未发现机构有卡涩现象出现，脱扣干脆利落无延时，连续三次手动分合正常。然后换上合格合闸线圈，从插拔头触点处分别测量分合闸回路的电阻均正常，表明机构内分合闸控制回路连接正确。在插拔头触点上连接断路器特性测试仪控制信号线做低电压分合闸测试，电压升至151V（小于标准值176V）合闸成功，电压升至102V（小于标准值143V）分闸成功，测试近十个周期开关机构动作正确，无丝毫卡滞。故排除开关小车本体机构机械部分和二次连接部分故障导致合闸不成功因素。

从该开关保护屏后保护出口开始检查二次回路，测量保护屏后合闸端子“7”对地107V，分闸端子“37”对地107V，公共端子“102”对地-107V，无异常；测量开关柜侧门端子排上合闸端子“7”对地107V，分闸端子“37”对地107V，公共端子“102”对地-107V，无异常；测量连接端子排段上插拔头合闸触点“1”对地107V，分闸触点“3”对地107V，公共端触点“2”对地-107V，无异常。故可排除直流供给电源电压过低因素。然后断开控制回路电源，插上航空插拔头从端子排连接断路器特性测试仪控制信号线做低电压合闸测试，前4次合闸成功，第5次电压升至191V（大于标准值176V）方合闸成功，合闸后储能电机未启动。随后测量电机两端无电压输出，经检查为航空插拔头连接处松动，重新紧固插拔头，电机开始储能。然后重复测试近十次均在电压升至151V时可靠动作合闸。

4 结论

结合设备检查情况综合分析，判断故障原因为：该断路器机构内二次控制线用航空插拔头与插座间连接不牢固，分合闸过程震颤及合闸后储能电机运转时的震动造成航空插拔头接触不良，导致接触电阻增大，相当于在分合闸回路中串入一个大电阻，造成分合闸线圈获得电压过小无法动作，线圈长时间通电烧毁。

该断路器从发生分闸、合闸故障到最终确认故障原因故障经过2次停电检查处理，期间更换合闸线圈2个、分闸线圈1个。主要原因是该缺陷较隐蔽，随机性强：插拔头与插座扣上后连接是紧密的，在每次测试分合闸回路的电压与电阻时都会将其拔下再插上，即使出现接触不良插拔一次后也会接触正常，只有当操作震动数次达到一定数量后才会发生接触不良概率，又震动结果不具确定性，可能使接触情况变糟也可能变好，所以早期被忽略。当出现前述的合闸后电机不能储能，插拔头与插座接触完全脱落现象才使问题暴露出来。另外插拔头紧固件设计上的不足，一旦操作分合闸操作次数多，小车拉进拉出频繁，此类故障可能有一定几率重现。

5 防范措施

为此需对同类开关的检查采取如下措施：

（1）运维人员加强对同类型、同批次的开关的操作情况调查及相同缺陷的排查工作；

（2）因该批次开关柜投运年限15年以上，附件备件配置困难，加之厂商停止技术支持，故需制定技术措施弥补插拔头与插座间固定夹件紧固不牢的缺陷；

（3）展开故障原因技术总结分析，对同一类型的故障处理制定完善且切实可行的故障排查步骤，避免出现同一类型设备故障多次处理，造成重复性检修。

参考文献：

[1]潘宇，周毅.10kV开关柜合闸线圈连续烧损故障分析[J].华北电力技术，2012（09）：50-52.

[2]任红春.10kV开关柜的故障分析[J].电工技术，2009（05）：55-57.