VS1—12型真空断路器合闸线圈烧毁的故障分析

【摘要】介绍了一起VS1-12型的10kV真空断路器的合闸线圈多次烧毁的故障，经过仔细分析，判断其原因是断路器底盘机械故障导致断路器合闸闭锁装置失灵，最后从断路器的搬运、开关柜的制造质量、运行人员的技术培训等方面出发提出相应的防范措施。

【关键词】VS1-12；合闸线圈；机械闭锁；防范措施

近年来，KYN28-12型中置式开关柜（中置柜）在变电所10kV配电系统中应用广泛，其开关柜所配手车式真空断路器主要由真空灭弧室、传动机构、操作机构、基座及绝缘支撑部分组成。其灭弧原理是：在真空中由于气体分子的平均自由行程很大，气体不容易产生游离，真空的绝缘强度比大气的绝缘强度要高得多，当开关分闸时，触头间产生电弧。触头表面在高温下挥发出金属蒸气，由于触头设计为特殊形式，在电流通过时产生一磁场，电弧在此磁力的作用下沿触头表面切线方向快速运动，在屏蔽罩上凝结了部分金属蒸气，电弧在自然过零时就熄灭了，触头间的介质强度又迅速恢复起来。

真空断路器发现缺陷和发生事故的次数有所增加，比例虽低但问题较突出，主要表现为分合闸线圈烧损、真空泡破裂、漏气机构卡阻等方面，这就要求切实加强真空断路器在选型、安装、调试、运行、检修等方面的全过程动态管理。

一、故障过程和现象

2013年4月7日在110kV永宁变对10 kV II段母线上的11号出线柜内的VS1型真空断路器计划性检修试验时，推入开关柜至试验位置后，合、分闸试验动作均正常；推至工作位置，柜面板上指示断路器已处于工作位置，且弹簧处于已储能状态，由远方合闸操作后，断路器未合闸，现场有焦糊味，状态指示灯指示断路器合闸回路断线，检查发现合闸线圈烧毁，现场检查二次图纸和接线，合闸回路无错误，且试验位置时合、分闸操作正常，工作位置时各种状态指示也正常，更换新合闸线圈，在断路器工作位置就地合闸操作，合闸线圈再次烧毁。

详细检查二次回路接线后仍未发现任何错误，再次更换新合闸线圈，断路器在分闸状态下，将断路器手车推至工作位置过程中，发现有些异样的阻力，但状态指示灯指示到达工作位置；就地合闸操作又烧毁合闸线圈。检查该断路器铭牌发现其为2001年9月生产的产品，且断路器手车在工作位置时，由于无法观察到手车所在的工作位置和手车机械闭锁与底盘车的联锁状态，也没有相应的在线监测手段，因而当时无法立刻对断路器合闸线圈烧坏的原因作出正确的判断。

上述提到的机械闭锁指的是底盘车与断路器之间的机械联锁。它的作用是：合闸状态时手车无法推进或拉出，在推进过程中断路器无法合闸。断路器本体和操作机构一体化的真空断路器的位置状态主要有以下两种：

（1）工作位置，这是可移动部件在开关柜内的一种定位状态。在工作位置时，开关的电机储能回路和分合闸回路等均处于接通状态。

（2）试验位置。这是可移动部件在开关柜内的一种定位状态。在试验位置时，开关的二次控制回路接通，但主回路断开，并且动、静触头被可调金属活门挡板隔开。

对断路器机构的机械部分进行认真检查，分别检查手车断路器在试验位置和工作位置的动作情况。手车断路器在试验位置移至工作位置过程中，由于机械闭锁作用，断路器不能进行手动和电动分、合闸。手车断路器移至工作位置时，正常情况下，机械闭锁应可靠打开，控制回路接通，断路器可进行正常操作，但此时却发现机械闭锁无法打开。

二、故障分析与处理

合闸回路经过多次检查无问题，故检查合闸闭锁电磁铁是否故障导致合闸推杆被闭锁时合闸而烧毁合闸线圈。

在现场选择1台同类中置柜样柜试验合闸闭锁电磁铁及其电气回路正常，由于在现场合闸操作时必须关上中置柜柜门，故一直未手动合闸操作，遂试行手动合闸，但断路器仍不动作，原来合闸推杆还被另一个机械装置闭锁，烧毁合闸线圈的原因为断路器手车底盘机械故障，具体情况如下：

为防误操作VS1型断路器装有2套合闸闭锁装置，同时解除时才可合闸，第1套即为前述检查无问题的电气—机械闭锁，断路器在试验或工作位置时，接通电源，合闸闭锁电磁铁吸合，解除限位锁对限位杆限制，从而使断路器合闸，第2套是纯机械合闸闭锁装置，闭锁的是合闸推杆，它在断路器产品说明书中没有明确的描述，用户甚至不知道它的存在。

为了进一步发现缺陷故障所在，将手车断路器移至检修平台上，对其进行解体检修，发现底盘车操作手柄与四连杆机构连接拉杆变形（操作手柄与闭锁连接拉杆的材质为塑料），致使断路器机械闭锁失灵。断路器室中设有小车轨道，左侧轨道上，设有隔离静触头盒挡帘板的机构和小车运动导向装置右侧轨道上，设有接地刀闸的闭锁挡板。手车断路器经长期操作后，在撞击力作用下，导致手车断路器车轮变形，进出车困难，有时会将手车断路器卡在导轨内，使两导轨间的间隙进一步扩大。间隙越大，撞击力越大，两者之间便形成了恶性循环。断路器手车从试验位置进入工作位置的过程中，底盘车联锁处于倾斜位置，通过四连杆装置的传递，机械闭锁导杆始终处于最高位置。断路器的联锁装置处于闭锁状态，断路器不能进行合闸操作。

因此可分析得出导致纯机械闭锁装置故障的原因是此台断路器底盘车内的丝杠变形，不能准确地带动机械闭锁装置动作，现场开关柜中推入推出时异样阻力是其变形反映，事后得知此台断路器曾受到过意外冲击，因其外部无明显损伤而未引起重视，且在开关柜中推入，推出有异样阻力时未及时分析处理，可能也加剧了机械变形，拆下手车底盘，矫正好变形的丝杠并重新安装后，试验一切正常。

三、结语

为了更好的保障VS1-12型的10kV真空断路器安全稳定运行，减少缺陷的发生概率，从断路器的搬运、开关柜的制造质量、运行人员的技术培训等方面考虑，通过综合分析，提出了以下几点防范措施：

（1）运行人员或检修人员搬运断路器手车时要注意安全，防止其受到强力的冲击而受损，现场安装时须调试柜体，确保断路器手车进出自如，断路器放置在中置柜内较长时间后，由于其自身重量，可能会导致柜内导轨变形，尤其是额定电流比较大的进线、母联断路器，要增强断路器的导轨强度，防止触头盒活门机构、传动机构轴变形、断裂，要保证断路器底盘滑轮始终处于良好状态。

（2）断路器手车进出中置柜受到阻力时，应停止操作并进行检查，分析原因，不宜强行操作，以免使手车元件受到机械损伤，除断路器本身可能故障外，其它如10kV母分柜有母分插件柜时，会利用其插件手车辅助接点带动母分开关柜内的特定闭锁电磁铁，如未合理操作，遇到阻力时强行推进断路器，会损坏闭锁电磁铁和断路器。

（3）厂家应完善说明书并在其网站上公布相关产品的故障分析处理方法。

（4）运行人员应加强学习，提高业务水平，可靠防止误操作引发机械元件损坏，进而导致断路器无法分合闸等故障。

参考文献

[1]王显平.电力系统故障分析[M].中国电力出版社，2008.

[2]高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求（GB-11022）[S].

[3]孙茁.VD4型真空断路器合闸线圈频烧故障的处理[J].高压电器，2002，38（5）：58-59.

[4]周国星，邢晓娟.断路器合闸线圈、接触器烧毁现象分析及改进[J].继电器，2006，34（23）：70-71.

作者简介：

陈明旭（1983—），男，浙江黄岩人，台州供电公司工程师，从事变电检修工作。

裘先岳（1964—），男，浙江临海人，台州供电公司助理工程师，从事变电检修工作。

张军达（1983—），男，浙江黄岩人，黄岩供电公司工程师，从事继电保护工作。