浅谈断路器控回断线

浅谈断路器控回断线
作者：许伟
来源：《科学与财富》2013年第12期
摘要：在变电站中，断路器都有相应的控制回路来控制其分与合，以实现断路器的正常操作和相关继电保护和自动装置的功能。

若控制回路出现问题，就会对断路器的正常运行造成影响。

因此，断路器的控制回路是每个运行和检修人员必须掌握的内容。

本文结合运行工作经验，对控制回路实际运行中出现的问题做简要分析。

关键词：断路器控回断线异常分析
一、断路器控制回路原理简介
断路器是变电站中最为主要也是日常操作比较频繁的电力设备之一。

由于断路器及其保护的生产厂家不同，回路元器件也有差别，导致其控制回路也各不相同，但其原理都是大同小异的。

下面以常见的南瑞继保的RCS9611型10kV线路测控保护控制回路为例，对断路器控制回路的工作原理做简要分析。

RCS9611测控保护控制回路简图如下图所示（图1）：
图1
上图中，DL、S2、S1以及跳、合闸线圈在断路器机构里。

其中DL为断路器位置辅助接点，S2为合闸闭锁电磁铁辅助接点，S1为弹簧储能接点。

从图1可以看出，当断路器在分闸位置时，断路器常闭辅助接点（DL）闭合，常开接点打开，弹簧储能接点（S1）闭合，合闸闭锁电磁铁接点（S2）闭合，此时开关分闸位置监视回路接通，跳闸位置继电器（TWJ）励磁，保护装置上所对应的“跳位”灯亮。

当断路器合闸时，合闸命令所触发的合闸脉冲，经过防跳继电器常闭辅助接点（TBJV）和合闸保持继电器（HBJ），使回路中的合闸线圈励磁，断路器进行合闸。

在此过程中，HBJ 励磁，使其辅助接点（HBJ）闭合，形成磁保持，确保断路器可靠合闸。

当断路器合闸到位后，常闭接点（DL）打开，切断合闸回路，同时分闸回路中的常开接点（DL）闭合，使合闸位置继电器（HWJ）励磁，对应的“合位”灯亮，断路器合闸完成，同时也为断路器下一次跳闸做好准备。

当断路器接到跳闸命令时，便可通过控制回路使断路器跳闸，其过程与断路器合闸过程类似。

二、控回断线的原因分析
断路器在运行过程中，如果控制回路出现问题，必须要有一个信号发出，来提醒运行和监控人员，以便及时发现和处理故障。

否则，当线路出现短路故障或其他问题，需要断路器跳闸以切除故障时，由于控制回路有问题，断路器便无法接受保护发出的命令，完成跳闸过程。

这个提示控制回路有问题的信号便是“控制回路断线”，简称“控回断线”或“控断”。

控断信号的发出一般是由TWJ与HWJ的常闭接点串联发出的，因为只有合闸和分闸回路都不通的情况下，控制回路才会有问题，否则只要有任何一个回路通，控制回路均为正常状态。

而当合闸与分闸回路都有问题时，TWJ与HWJ均不会励磁，因此由其所带的常闭接点串联发出此信号，其原理图如图2所示。

导致控回断线的原因有许多，其中在断路器正常的合闸操作过程中，也会出现“控制回路断线”信号。

结合图1可以发现，合闸时，弹簧释放能量使断路器合闸，此时弹簧处于未储能状态，控制回路中的弹簧储能接点打开，此时TWJ所在回路断开，TWJ失磁，同时由于断路器还未合到位，常开接点（DL）还是处于打开状态，从而HWJ不能励磁，这时TWJ与HWJ 均不励磁，便发出控回断线信号。

当合闸完成后，常开接点（DL）闭合，接通跳闸回路，HWJ励磁，控断信号复归。

由于断路器合闸过程时间很短，因此，控断信号发出后即复归。

图2
从图1也不难看出控制回路出现异常的原因。

控回断线主要原因如下：
1、控制电源空开跳开，或回路失去电源；
2、分闸状态时的原因：①常闭接点（DL）异常，②S2接点由于合闸闭锁电磁铁故障不励磁而不能闭合，使合闸回路断线，③弹簧储能电机的相关辅助接点松动或异常导致弹簧储能接点（S1）断开，④合闸线圈故障烧坏导致合闸回路断线，⑤合闸回路中其他电气元件故障，导致合闸回路断开；
3、合闸状态时的原因：①常开接点（DL）异常，②分闸线圈故障烧坏导致分闸回路断线，③分闸回路中其他电气元件故障，导致分闸回路断开。

三、控回断线案例简析
根据本人多年的运行工作经验，断路器在运行过程中，由于种种原因，控制回路断线是比较常见的异常情况。

下面就对运行实践中出现的一个控制回路故障以及采取的处理措施做简要分析。

20××年8月，××变电站10kV电容器192开关在遥控分闸时控制回路断线，后台监控画面显示开关分闸状态，但是开关三相还是有电容电流。

运行人员到现场后，检查发现断路器实际在合位，将控制电源断开后再送上，“控回断线”信号可以复归，估计分闸回路有问题，并且现场手动分闸无法执行，仍然报“控回断线”，汇报调度后处理。

检修人员到现场后，拆开开关机构面板检查，发现分闸线圈烧坏（如图3所示），并且开关机构也没有合到位，导致机械连杆
限位卡住，即使强制手拍开关机构分闸按钮也无法使分闸弹簧释放，完成分闸脱扣，这也是遥控分闸无法执行的原因。

而在分闸回路中由于TBJ辅助接点的存在，使分闸回路在断路器未完成分闸时（即开关常开辅助接点未打开）始终处于带电状态。

而分闸线圈是电流线圈，由于长时间带过高电压烧坏，导致控制回路断线的发生。

图3
由于192开关是电容器开关，断路器在合闸位置导致电容器一直投入，使10kV母线电压有偏高的危险，影响系统绝缘，应使其强制分闸，或采取其他措施使电容器停电。

检修人员检查后，手动操作使合闸弹簧释放，使开关合闸到位，然后手动分闸，使192开关分闸，以待后续停电处理，否则应将整条10kV母线停电处理。

四、控制回路改进措施
从上述案例以及相关分析可以看出，断路器无法操作的主要原因是机构卡死导致的。

根据多年的运行经验，断路器机械故障导致元件损坏而影响断路器的正常运行虽然并不多，但还是能够碰到的。

这主要是由断路器机构的制造工艺水平决定的，只有提高工艺水平才能有所改善。

而从控制回路方面的问题来说，运行中由于一些如机构卡死等原因导致分合闸线圈烧坏的情况也不少见，但是分合闸线圈更换比较麻烦，不利于断路器尽快恢复运行。

分合闸线圈烧坏的原因是线圈带的电压较高且时间较长，为此必须采取措施防止线圈带高电压时间过长。

合、分闸线圈是按短时工作制作设计的，合闸线圈的通电时间不到100ms，分闸线圈的不到
60ms，也就是说断路器在此时间内便能完成分合闸过程。

因此，只要采取措施将分合闸线圈带高电压的时间控制在100ms到1s以内便能防止线圈过热而损坏。

为此控制回路的改进措施可以是将分合闸回路中的跳合闸保持继电器的辅助接点改为动作后延时打开的接点。

但由于现场的保护装置已经设计定型，更改回路电气元件比较麻烦，因此也可以在分合闸线圈之前的回路中串入一个延时继电器的辅助接点，当延时继电器达到设置的时间后，便动作使其辅助接点断开，从而达到断开分合闸回路的目的，防止线圈损坏。

五、结语
断路器控制回路的完好，对其正常运行至关重要，如何保证控制回路的正常运行是一个重要课题。

由于控制回路涉及的测控保护装置和断路器机构中的电气元件较多，造成控制回路断线的原因也是多种多样。

这里仅简要介绍了控制回路的原理及其控断的原因，采用的防止分合闸线圈烧坏的措施也并不十分理想，还有其他原因导致控制回路断线的反措也未考虑到，还待以后更多运行实践经验的积累以及更加深入的研究。

最后，希望本文能为运行人员的工作提供一些借鉴经验及帮助。

参考文献
【1】 RCS-9000系列B型保护测控装置线路保护部分技术和使用说明书.南瑞继保电气有限公司；
【2】钱毅.真空断路器行程及分合闸速度的测量.上海电力工程与技术.2008年第4期；
【3】张全元.变电运行现场技术问答.中国电力出版社.2009年7月第二版。

作者简介：
许伟（1985-），男，本科，助理工程师，主要从事110kV及以下变电运行工作。