110kV GIS断路器控制回路的原理及典型异常浅析

110kV GIS断路器控制回路的原理及典型异常浅析

邱晓烁

（广东电网有限责任公司潮州供电局，广东潮州， 521000）

摘要：110kVGIS断路器是变电站的主要设备，对其进行巡视、操作、检修必不可少，加强对110kVGIS断路器控制回路的学习和理解有助于日常运维及检修工作的顺利开展。

关键词：110kVGIS断路器；控制回路断线；控制回路接地

引言

本文主要介绍110kV断路器控制回路断线基本原理，以及导致控制回路断线的各种可能的原因，并以现场工作实例加以说明，以帮助检修人员快速判别故障原因和故障部位，顺利消除故障。

1控制回路断线的基本原理

断路器的控制回路断线信号回路由断路器跳闸位置继电器TWJ的常闭触点和合闸位置继电器HWJ的常闭触点串联而成。正常情况下，无论断路器处于分闸位置还是合闸位置，都有一个位置继电器得电吸合，其常闭节点断开，因此控制回路断线信号回路不得电。只有开关分合闸回路出现故障时，相应的位置继电器不得电，常闭节点恢复吸合，控制回路断线信号回路得电，发告警信号。TWJ并在合闸控制回路中，HWJ并在分闸控制回路中。当断路器在合闸位置时，若发生分闸控制回路断线，HWJ失电，其常闭触点闭合，信号回路导通，发控制回路断线告警信号。当断路器在分闸位置时，若发生合闸控制回路断线，则TWJ失电，其常闭触点闭合，发控制回路断线告警信号。

2控制回路断线原因分析

2.1断路器机构箱远方/就地切换把手切换不到位

断路器的分合闸位置监视回路串连在远方操作回路中，当断路器机构箱内的远方/就地切换把手打在就地位置，断路器的分合闸不通过操作箱操作，断路器的分合闸位置监视回路失去作用，分合闸位置继电器都将失电，发控制回路断线告警信号。

2.2分合闸线圈烧毁或短线

分合闸线圈烧毁是断路器控制回路断线最常见故障原因。线圈得电时通过的瞬时电流1A-2A，线圈电阻较小，不能长时间通电，如果长时间通电，线圈很容易烧毁。当分合闸机构出现卡涩，线圈铁心力量不足以使分合闸脱扣器脱扣，断路器出现拒合现象，长时间不能分开或者合上将导致线圈长时间通电烧毁。

现在的微机保护控制回路都带分合闸自保持回路，无论是手动操作还是电动操作，只要分合闸命令下达，分合闸操作状态就会保持到开关状态切换后才结束。这个结束是通过断路器的辅助开关切换到位来实现的。如果辅助开关切换不到位分合闸操作就会一直处于自保持状态，线圈长时间通电就可能被烧毁。因此，断路器辅助开关切换不到位，也会导致分合闸线圈烧毁。

还有分合闸线圈经过长期操作，由于自身工艺质量、老化等问题，出现烧毁或者断线问题。

2.3储能行程开关不到位

断路器合闸回路中串联储能行程开关常开接点。110kV开关一般都是弹簧储能机构，当弹簧因外部原因或电机损坏导致未储能，或者出现储能不到位，储能行程开关常开接点就不能切换，合闸回路就会断开。

储能行程开关常开节点因为自身质量、老化等原因导致接触不良，合闸控制回路也是断开状态。

3110kVGIS断路器控制回路典型异常

不同变电站所使用设备不尽相同，要快速处理控制回路断线故障，就需要对断路器控制回路的主干有清晰的了解，根据不同状况做出判断，有针对性的准备检修材料，快速处理故障。对常见控制回路断线故障现象及处理方法进行总结:

3.1串联式防跳回路

串联防跳继电器TBJ由电流启动，此线圈会和断路器跳闸回路串联在一起。电压保护线圈并联在断路器合闸线圈上。若是合闸有设备或者线路故障出现，继电保护动作和出口接点会相继闭合。若此时启动防跳继电器电流线圈，并使断路器跳闸，则TBL的常闭触点打开闭合电路。此外，要始终保持电压线圈连接至常开触点。如果此时KK或HJ接点无法返回，继续发出合闸指令。因合闸回路被断开，断路器无法合闸，进而起到防跳闸的作用。在启动TBL后，其与保护出口并联的常开触点闭合并自我保护，直到“强制”断路器的常开辅助触点移位。

3.2控制回路断线

跳位继电器3TWJ串于合闸回路中，监视合闸控制回路的完好性；合位继电器11HWJ串于第一组分闸回路中，合位继电器21HWJ串于第二组分闸回路中，分别监视两组分闸控制回路的完好性。

控制回路正常时，无论断路器处在合位还是分位，3TWJ常闭接点和11HWJ（或21HWJ）常闭接点总有一个是打开状态，控制回路断线发信回路不通。只有当3TWJ常闭接点和11HWJ（或21HWJ）常闭接点同时闭合时，控制回路断线发信回路接通，发“控制回路断线”信号。因此，不论什么原因引起跳位继电器与合位继电器同时失磁，控制回路断线信号都将报出。

3.3分合闸线圈整流桥损坏

分合闸线圈需要直流电，而外部电源可能是交流电，因此很多分合闸线圈都有整流模块，将外部交流电经过整流模块变为直流电加到线圈两端。但使用一定年限后，如果整流桥发生故障，可能导致分合闸线圈上电压偏低，长时间通电导致烧损，控制回路断线故障。

3.4合闸弹簧故障处理

当合闸弹簧的储能情况结束后，弹簧中的限位开关应该始终处于断开状态，如果继电器和交流接触器同时出现失电现象，此时交流接触器将始终不能闭合，各类电机更无法实现正常运转。在非正常操作的情况下，合闸弹簧储能结束后，限位开关将无法正常实现闭合操作，但其他辅助闭合回路也会处于闭合状态，最终导致合闸回路无法正常导通。其次，由于交流接触器始终处于开机状态，则此时的触点也无法实现导通，最终引发对电机回路进行断开操作。另外，由于合闸回路和分闸回路均不能处于导通状态，根据断路器控制回路保护原理，监控后台将会发出报警信号，如果在弹簧储能20s之后，电机将会完成相应的触点动作，促使整个断路器的整定时间限制在20s之内，避免很多异常情况的发生。

3.5对直流电源空开跳开或熔丝熔断情况进行检查

对于控制电源是否正常的检测需要通过万用表进行，对上桩头直流电压是否正常的情况进行测量，对下桩头是否短路的情况进行测量，如果桩头的测量结果均为正常，可评估为直流电源空开跳开或熔丝熔断问题。在部分手车式断路机构内分合线圈回路中，直流电源空开跳开或熔丝熔断会由于整流模块的短路所导致。

结语

本文对110kVGIS断路器分、合闸控制、防跳跃及闭锁功能实现进行了简要的二次回路分析，并对控制回路断线及接地两种典型异常的发生原理进行了简单讲解，对110kVGIS设备的运维检修工作有一定的学习指导意义。

参考文献

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