高压断路器分合闸线圈烧毁原因浅析
国网常德供电公司、湖南幼儿师范高等专科学校的研究人员胡晓曦、邓莉，在2018年第10期《电气技术》杂志上撰文指出，高压断路器分合闸动作主要依靠分合闸线圈励磁带动铁心脱扣保持挚子、释放机构能量来实现。
而在实际运行中，断路器拒动最多的原因即为分合闸线圈的烧毁。本文结合现场检修工作经验，对断路器分合闸线圈烧毁原因进行分析，提出相关措施，为断路器今后检修工作提供参考。
分、合闸线圈设计时都是按短时通电而设计的。一般分合闸线圈的电阻为100～200，且线圈线径细匝数多，正常情况线圈带电时间不超过1s[1-5]。当二次回路中的电流无法被正常切断时，线圈长时间带电将产生大量的热量，致使线圈烧毁[6-7]。
1 断路器线圈烧毁机械原因
当断路器拒动而分、合闸回路正常时，主要是存在机械故障方面原因，此类情况大致分为4种。
1.1 电磁铁自身故障
1）电磁铁固定螺栓松动，造成断路器动作时电磁铁整体产生位移，导致撞击力度或角度不对。
2）铁心锈蚀，造成铁心活动卡涩。
3）由于线圈本身老化或者铁心的活动冲程过小，当分、合闸回路电源接通时，铁心无法使机构脱扣而造成线圈长时间通电烧毁。
110kV楠变35kV楠王线402断路器（型号：LW34-40.5），机构密封不严密，水从机构横梁顶部沿机构箱上部孔洞进入，机构箱内设备腐蚀严重，分合闸电磁铁铁心锈蚀；110kV皂变110kV皂金线508断路器（LW36-126）存在机构密封不严，分合闸电磁铁严重锈蚀的缺陷；结果导致铁心卡涩，最终导致线圈烧毁断路器拒动的情况，铁心锈蚀如图1所示。
图1 LW36型断路器分合闸线圈锈蚀
1.2 机构调整不当
操作机构机械传动连杆机构存在调整不当的问题。由于保持挚子与滚轮接触位置调得过高，或转动连杆调整位置过深，分合闸挡板位置不当等情况，最终都会导致电磁铁铁心顶杆的力度不能使机构及时脱扣，线圈过载而烧坏。
110kV临变35kV母联400断路器（型号：LW16-35），由于合闸保持掣子转动轴承固体润滑脂过多，在长期积灰的情况下导致转动阻力越变越大，再者转动杆调整位置过深，分闸时铁心无法让转动轴顺利脱扣，导致线圈烧毁，断路器分闸失败。
110kV陬变10kV陬畬线326断路器（型号：VED4-12），由于断路器分闸挡板螺栓未完全紧固，在安装调试过程及运行分合闸多次撞击影响，导致分闸挡板慢慢松动移位，分闸铁心在顶过分闸挡板回位时，铁心的限位垫片回勾挡板，此时挡板已向右侧完全偏离分闸铁心顶杆的撞击范围（如图2所示）；
当保护装置出口后，分闸线圈带电，分闸铁心动作，但铁心无法撞击到分闸挡板，无法使脱扣装置脱扣而导致分闸失败，导致分闸线圈长时间带电烧毁。
图2 VED4型断路器分闸挡板位移
1.3 铁心行程调整不当
当机构传动正常，铁心动作行程调整不当也可能造成线圈烧毁。断路器接到动作命令，铁心动作，因断路器铁心行程过大或过小，导致铁心顶杆撞击的力度不够，不能使机构及时脱扣而出现拒动作的故障。110kV桃变35kV桃水线404线路故障后404断路器（型号：ZN12-40.5）拒动。
母联400断路器、1#主变410断路器均拒动，越级至1#主变跳闸导致1#主变失压。主要原因是由于断路器调节限位螺杆顶部橡胶套老化破裂（如图3所示），顶部起缓冲作用的橡胶垫厚度变薄，总体长度变短。
其危害：①直接造成合闸保持掣子旋转角度不足，从而导致合闸保持掣子与分闸滚子扣合面过深，分闸脱扣阻力增大；②导致分闸电磁铁空程减小，铁心撞击速度过低，撞击时动量不足，无法使合闸保持掣子成功脱扣。二者结合最终导致分闸不成功，分闸线圈长时间带电而烧毁。
图3 调节限位螺杆顶部橡胶套破裂
1.4 机构闭锁功能不正常
由于防护闭锁机构未退出或不正常导致断路器闭锁，分合闸命令发出，但断路器无法动作，特别针对于遥控命令一直存在致使线圈过载，造成线圈烧毁：110kV桑变，在进行35kV开关柜（型号：KNY61-40.5）检修时，在未进行防护闭锁装置检查的情况下，进行分合闸整组试验工作，由于此开关柜类型的防护装置属于纯机械式，且存在卡涩现象，无法切换状态，在进行试验时，将线圈烧损。
2 操作机构二次回路（电气）原因
2.1 辅助开关切换不到位
断路器分、合闸回路的切断主要依靠辅助开关，正常状态下辅助开关的触点接触良好且在标识范围内，但在现场实际工作中，会涉及调整断路器开距、分合闸速度、超行程等各类参数，会改变辅助开关连杆的位置，导致辅助开关触点在某一特定的状态（或分或合）下接触不良或未接触（如图4所示）；如未对而辅助开关分合位置做相对应的调整，回路电流则无法正常被切断，动作信号则一直存在，最终导致线圈长时间带电而烧毁。
2.2 分合闸回路电阻偏大
分合闸回路绝缘降低，线路老化造成电阻偏大，或者是分合闸回路中各电器元件接线端子部分松动或锈蚀，使分合闸回路电压衰减过大，导致分合闸线圈两端的电压过低，使分合闸铁心获得能量不足，无法释放脱扣器，分合闸线圈长期带电，线圈烧毁，或者根本达不到线圈最低电压动作值，导致故障越级。
图4 辅助开关接触不良导致触点烧坏
2.3 在未储能情况分合闸
现阶段断路器的分合闸基本由远方、后台、监控遥控操作进行；存在断路器由于各种原因未储能的情况，特别是对于液压机构和气动机构，经常出现接触点粘连或者未储能接触点有损情况，导致现场各类信号不能及时传回后台或者不发信号；当此时断路器发出动作命令，则会导致线圈烧毁，断路器拒动，严重时还将烧毁保护装置插件。
2.4 分合闸接触器故障
部分断路器在分、合闸回路设计时，考虑各种原因在分、合闸回路中接入中间继电器来控制分、合闸回路。若当接触器发生粘连、烧毁等故障时，则会导致回路电流不能时被切断，动作信号一直存在而使线圈通电时间过长，烧毁线圈。
再者接触器使用年限长、自身老化等原因，导致线圈电阻变大，会使接触器吸合电磁力不够，造成主触点产生拉弧，接触器的主触点接触电阻增大等情况，从而导致线圈的励磁电流变小，励磁力度不足，铁心动作速度慢、力度小，导致脱扣机构不能正确动作释放，最终使线圈过载，造成线圈烧毁。
2.5 分合闸回路电压低
当变电站电源容量下降或者二次回路上电阻偏大时，动作的瞬间线圈两端电压较低，电磁体电压动作值达不到断路器最低动作值的要求，线圈长时间带电导致烧毁。
3 防止分合闸线圈烧毁一般措施
3.1 运行巡视方面
1）在日常巡视时要认真检查分合闸线圈及二次端子排锈蚀情况，对锈蚀严重的分合闸线圈进行登记排查，并加强跟踪观察。
2）要检查机构箱内相关的轴、销、锁扣和机械传动部件、传动连杆及其他外露零件无锈蚀，无变形损坏，润滑良好，连接紧固；端子箱温湿度控制器能正常工作，加热器能正常起动，箱内无凝露现象。
3）在进行断路器分合闸操作前、后，都要检查分合闸线圈情况，观察各机械传动部位位置是否正常，分合闸线圈是否处于正确的位置，正常无误后才能开始操作。
3.2 检修维护方面
1）要正确调整好断路器的连杆机构，并对断路器各转动部位加强润滑，确保机构各转动部位没有卡涩现象，对分合闸铁心的空程、行程、总程等各项指标必须按照厂家说明书进行调节。
2）检查各继电器、微动开关接点、辅助开关的位置切换及触点是否正常，确保辅助开关切换到位，二次回路绝缘检查符合标准，二次回路电阻需测试合格。
3）必须对断路器进行低电压动作试验[8-10]，并确保其满足相关规程要求，低电压试验不合格必须找出相关原因及时排除。
4）在进行试验时，要注意机构是否有机械联锁。机械联锁会导致机构不能完成分合闸过程，而由于分合闸动作未完成，分合闸信号一直不能消除，所以线圈一直带电，易造成线圈烧毁。
3.3 技术改造方面
针对老式开关柜等防误闭锁装置：可以在防误操作机构对应位置加装微动开关或加装辅助切换开关，该开关与分合闸回路串联，随着操作机构的动作断开或接通控制回路，当断路器位置不对时，无论就地操作或远方操作，分合闸线圈都不会带电，从而避免调试或者位置不对应操作时的线圈烧毁。但所加装的微动开关或辅助开关触点容量必须与线圈容量匹配，防止该位置的开关成为新的故障点。
针对分合闸回路内的改造，可以利用市面上现存的各种类型线圈保护装置，其基本原理就类似于时间继电器，经过整定时间后接通或断开回路，保障二次回路及分合闸线圈完好。
因此在原有的二次回路中，串联线圈保护器，可作为保护分、合闸线圈的一种有效措施，且线圈保护器监测电流准确，体积小巧分断容量大，安装简单，现场改造较为容易实现（如图5所示），KK为远方、就地切换，DL为辅助开关，TQ为分闸线圈，HQ为合闸线圈，±KM为直流电源，1CJ、BCJ为保护远方信号出口。
在TQ、HQ两端串联线圈保护器，在接收到分合闸指令后，线圈保护器同时起动，经过整定时间延时后强迫分断回路电流，保证线圈和系统回路的安全。其缺点在于增加了二次元器件，一旦线圈保护器损坏，则会造成控制回路断线的故障。
图5 加装线圈保护器示意图
本文结合现场实际案列情况，对断路器分合闸线圈常见故障进行了分析，主要对分合闸线圈烧毁原因从控制回路和操作机构两方面进行了重点分析。提出预防分合闸线圈烧毁的一般性措施，为检修工作提供参考，同时积累和参照事故缺陷处理经验，更好地做好检修工作，以减少分合闸线圈烧毁和断路器拒动的情况，维护电网健康稳定发展。