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防止高压断路器分、合闸线圈烧毁之新探【摘要】通过对高压断路器分、合闸情况的简单介绍，针对分、合闸线圈的工作特性，对分、合闸线圈长时间带电原因进行分析，从分、合闸线圈动作后减小其电流出发，在传统线圈的基础上，加装PTC热敏电阻，从而使传统的线圈对热有了敏感功能，当线圈启动时，在超过热敏电阻开关的时间内，PTC热敏电阻的电阻值迅速增大，工作电流大大减小，以致保护了分、合闸线圈的损坏，减少了高压断路器的故障，提高了高压断路器的可靠运行和电网系统的稳定，具有极大的推广价值和现实意义。
【关键词】高压断路器线圈烧毁新探电力系统运行中，高压断路器不仅可以切断和接通正常情况下高压断路器中的空载电流和负荷电流，还可以在系统发生故障时与保护装置及自动装置相配合，迅速切断故障电源，防止事故扩大，保证电网系统的安全运行。
高压断路器是由其操作机构的分、合闸线圈在接到分、合闸命令后进行分、合闸操作的，由于这个原因经常发生分、合闸线圈烧毁事故。
当发生线路及其它故障时，如果因断路器分闸线圈损坏出现断路器拒动现象，那么就会越级跳闸致使大面积设备停电事故的发生，将使事故扩大，甚至电气设备烧毁等等严重后果，所以很有必要对断路器分、合闸线圈烧毁原因进行认真分析，查明烧毁原因，提出防范措施和技术改进，为断路器可靠运行提供保障。
1 高压断路器1.1 高压断路器的作用电力系统运行中，高压断路器不仅可以切断和接通正常情况下高压断路器中的空载电流和负荷电流，还可以在系统发生故障时与保护装置及自动装置相配合，迅速切断故障电源，防止事故扩大，保证电网系统的安全运行。
高压断路器是由其操作机构的分、合闸线圈在接到分、合闸命令后进行分、合闸操作的。
1.2 高压断路器的分、合闸线圈设计传统的分、合闸线圈设计都是按短时通电而设计的，不能长时间通电；分、合闸线圈的烧毁主要是由于分、合闸线圈控制回路的电流不能在短时间内切断，致使分、合闸线圈长时间通电造成的；断路器频繁的分合闸操作试验，使线圈温度大幅升高，造成分合闸线圈烧毁。
断路器分合闸线圈保护方案作者：巴岩青来源：《世纪之星·交流版》2016年第01期一、断路器分合闸线圈烧毁故障分析如果因断路器分闸回路断线出现断路器拒动现象，有可能使事故扩大，造成电力设备烧毁、火灾等严重后果，甚至造成越级分闸致使大面积停电，妨碍了供电可靠性的提高。
众所周知，跳、合闸线圈设计时都是按短时通电而设计的。
跳、合闸线圈的烧毁，主要是由于跳、合闸回路的电流不能正常切断，至使跳、合闸线圈长时间通电造成的。
1.分闸线圈长时间通电的原因（1）分闸线圈松动造成断路器分闸时电磁铁芯位移或由于分闸回路导通时铁芯的活动冲程过小，致使铁芯顶不动脱扣机构而使线圈长时间通电烧毁。
（2）断路器连杆机构机械行程调整不当，使断路器分闸铁芯顶杆的力度不能使机构及时脱扣，使线圈过载，造成分闸线圈烧毁。
（3）辅助开关分合闸状态位置调整不当，导致辅助开关不能正常分合回路而使分闸线圈烧毁。
（4）分闸控制回路辅助开关接点使用不当引起分闸线圈烧毁。
（5）分闸线圈回路绝缘降低，或是线路过细造成电阻偏大，使得分闸回路电压有衰减，导致控制电压达不到线圈分闸电压动作值，分闸线圈长期带电，线圈烧毁。
2.合闸线圈长时间通电的原因（1）断路器合闸操作时，断路器本体内导电杆、传动连杆等卡涩，或是因为断路器操作机构连板配合不好，导致断路器拒合，使合闸铁芯过载，引起线圈烧坏。
（2）辅助开关位置不当，致使辅助开关接点不能正常切换合闸回路通断，合闸线圈长时间带电而被烧毁。
（3）合闸电源容量下降，或者合闸回路电阻偏大，使合闸瞬间合闸线圈两端电压低于80%Ue。
二、断路器分合闸控制回路原理分析电力工业部颂《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》之2.4条规定：断路器分（合）闸线圈的出口接点控制回路，必须设有串联自保持的继电器回路，并保证：（1）分（合）闸出口继电器的接点不断弧。
（2）断路器可靠分、合闸。
通常分合闸回路控制回路内部串联有合闸保持继电器HBJ和分闸保持继电器TBJ，保证分合闸出口继电器的接点不断弧，保证断路器可靠分、合闸。
高压开关柜断路器（电磁、弹簧、永磁）操作机构工作原理、优缺点与选型计算方法（一）、电磁操作机构结构。
⑴、电磁操作机构原理：电磁操作机构结构比较简单，机械组成部件数量约120个，它是利用通过合闸线圈中的电流产生的电磁力驱动合闸铁芯，撞击合闸连杆机构进行合闸的，其合闸能量的大小完全取决于合闸电流的大小，因此需要很大的合闸电流。
⑵、电磁操作机构的优点主要有：①、结构比较简单，工作比较可靠，加工要求不是很高，制造容易，生产成本较低；②、可实现遥控操作和自动重合闸；③、有较好的合、分闸速度特性。
⑶、电磁操作机构的缺点主要有：①、合闸电流大，合闸线圈消耗的功率大，需要配大功率的直流操作电源；②、合闸电流大，一般的辅助开关、继电器触点不能满足要求，必须配专门的直流接触器，利用直流接触器带消弧线圈的触点来控制合闸电流，从而控制合、分闸线圈动作；③、操作机构动作速度低，触头的压力小，容易引起触头跳动，合闸时间长，电源电压变动对合闸速度影响大；④、耗费材料多，机构笨重；⑤、户外变电所断路器的本体和操作机构一般都组装在一起，这种一体式的断路器一般只具备电动合、电动分和手动分的功能，而不具备手动合的功能，当操作机构箱出现故障而使断路器拒绝电动时，就必须停电进行处理。
（二）、弹簧操作机构。
⑴、弹簧操作机构结构：①、弹簧操作机构由弹簧贮能、合闸维持、分闸维持、分闸4个部分组成，零部件数量较多，约200个，利用机构内弹簧拉伸和收缩所储存的能量进行断路器合、分闸控制操作。
②、弹簧能量的储存由储能电机减速机构的运行来实现，而断路器的合、分闸动作靠合、分闸线圈来控制，因此断路器合、分闸操作的能量取决于弹簧储存的能量而与电磁力的大小无关，不需太大的合、分闸电流。
⑵、弹簧操作机构的优点主要有：①、合与分闸电流不大，不需要大功率的操作电源；②、既可远方电动储能，电动合、分闸，也可就地手动储能，手动合、分闸，因此在操作电源消失或出现操作机构拒绝电动的情况下也可以进行手动合、分闸操作；③、合与分闸动作速度快，不受电源电压变动的影响，且能快速自动重合闸；④、储能电机功率小，可交直流两用；⑤、弹簧操作机构可使能量传递获得最佳匹配，并使各种开断电流规格的断路器通用同一种操作机构，选用不同的储能弹簧即可，性价比优。
浅析断路器防跳保护原理及试验方法摘要：断路器的防跳电路可防止断路器由于某种原因(即跳闸)而多次断开。
如果防跳电路不完善，可能会降低断路器的切断能力并损坏机构。
如果连接到故障点，它甚至可能导致开关爆炸并对系统造成影响，从而威胁到人员和设备的安全。
断路器跳闸有两种情况。
(1)断路器连接故障点时，保护动作使其跳闸。
如果此时关闭脉冲尚未解除，断路器将再次关闭，从而导致断路器多次跳闸。
(2)断路器机构出现故障时，断路器不能正常关闭。
如果此时断路器的关闭脉冲尚未解除-此时断路器多次关闭，断路器跳闸。
关键词：浅析；断路器；防跳保护原理；试验方法引言电力系统的正常运行尤为重要，作为电力系统的主要组成部分之一，加强断路器故障研究可以有效确保电力系统的正常和安全供电，从而促进我国电力工业的可持续发展。
一、断路器机构防跳原理某地区220 kv变电站断路器由平高开关设备有限公司制造255l型断路器，其保护装置为瑞士南方共同保证生产的psl-621 u，目前使用防爆盒，断路器本身具有机构防爆功能，前一机构的防爆继电器线圈没有两次连接根据反措施要求，操作人员将防跳断路器改为机构防跳保护，拆除原来的防跳保护回路，并将防跳继电器的第二行恢复到断路器机构盒中。
此时断路器S1的辅助常开触点闭合，闭合顺序未返回，闭合脉冲仍存在，抗干扰继电器线圈回路定向，闭合回路中的辅助常闭触点断开，闭合回路断开。
当断路器意外触发时，断路器处于单独的位置，辅助触点常闭触点，此时，尽管存在闭合脉冲，但防跳继电器仍保持打开，辅助触点常闭触点仍处于打开状态，因此闭合回路断开，断路器无法断开。
二、防跳保护类型断路器防跳保护主要采用2种方法实现：①加装防跳继电器。
根据防跳继电器安装位置的不同，又分为操作箱防跳和断路器本体防跳。
考虑到有可能出现就地汇控柜手合接点粘连，且就地手合回路不经操作箱继电器重动输出。
一般情况下，断路器本体操作机构和保护装置的操作箱均设有“防跳”回路，且保护装置的控制回路中设有跳、合闸线圈监视回路，如三者同时使用容易相互影响，若使用不当，则会使断路器产生不可靠动作[4]。
合闸线圈工作原理
合闸线圈是电力系统中的一种重要设备，主要用于控制和操作断路器的合闸动作。
其工作原理如下：
1.合闸线圈由导线绕制而成，通常接在断路器的合闸线路上。
2.当合闸线圈所在的电路通电时，电流会流过线圈中的导线。
3.当电流通过线圈时，根据安培力的原理，线圈会产生一个磁场。
4.这个磁场会对线圈周围的金属件（如移动触头等）产生磁力
作用。
5.合闸线圈产生的磁力会使得移动触头受到吸引作用，向固定
触头靠拢。
6.当移动触头与固定触头接触时，断路器的合闸动作就完成了。
需要注意的是，合闸线圈通常是通过电压控制开关来控制通电或断电的，这样就可以实现对合闸动作的控制。
另外，在电力系统中，通常会配备多个合闸线圈，以实现不同位置或不同部分的断路器合闸操作。
高压真空断路器分合闸线圈工作原理
高压真空断路器分合闸线圈是实现断路器分合闸的重要部件。
其工作
原理基于电磁感应和电力电子技术。
1、电磁感应原理
分合闸线圈由多圈线圈组成，其首要作用是通过电磁感应产生磁场，
使承担分合闸任务的活动触头打开或关闭。
当电流通过分合闸线圈时，由于其内部磁场的变化，会引起磁通量的
改变，从而在线圈中产生电动势，使得电流通过活动触头，使其运动。
当闭合线圈时，磁场会将触头压紧，使得合闸操作完成；而当断开线
圈时，磁场消失，活动触头就会弹回原位，完成分闸操作。
2、电力电子技术原理
通过电力电子技术，可以实现对分合闸线圈的电流进行精准控制，从
而保证了分合闸的快速、稳定和可靠。
最常用的控制方法是采用IGBT 器件，将其直接并联在线圈上，通过调整它的工作状态，实现线圈电
流的精确控制。
同时，电力电子技术还可以实现分合闸线圈的保护和监测，例如过流
保护、过压保护、过温保护和故障检测等。
通过这些保护和监测措施，可以提高分合闸线圈的安全性和可靠性。
总之，高压真空断路器分合闸线圈是断路器中最关键的部件之一，其
工作原理基于电磁感应和电力电子技术。
只有同时考虑到这两方面的
因素，才能确保断路器的正常运行和安全稳定。
高压断路器作为电力系统中的重要部件，承担着保护和控制电路的重要职责。
其中，分合闸线圈和脱抠器是其关键组成部分，它们在高压断路器的工作过程中具有不同的作用。
下面我们将从分合闸线圈和脱抠器的工作原理、结构特点、性能指标等方面一一讨论它们之间的区别。
一、分合闸线圈的特点1. 分合闸线圈是用于断路器分合闸机构的电磁驱动装置，它通过控制电流的通断来实现断路器的分合闸操作。
2. 分合闸线圈通常采用交流电源供电，具有工作可靠、响应速度快等特点。
3. 在工作过程中，分合闸线圈通过电流的通断来驱动机械装置实现分合闸操作，具有较强的控制能力。
二、脱抠器的特点1. 脱抠器是高压断路器的辅助机构，用于保证分闸操作后，隔离开关的机械连接被牢固断开，防止意外合闸。
2. 脱抠器通常采用脱销或脱扳的方式，通过人工操作或自动控制来实现对隔离开关的脱抠操作。
3. 脱抠器在工作过程中具有保护性能强、操作简便等特点。
三、分合闸线圈和脱抠器的区别通过以上分析，我们可以得出分合闸线圈和脱抠器在工作原理、结构特点和性能指标等方面的不同之处：1. 功能不同：分合闸线圈主要用于驱动断路器的分合闸操作，起着控制作用；而脱抠器则主要用于保证分闸后隔离开关的脱抠，起着保护作用。
2. 工作方式不同：分合闸线圈是通过电磁驱动来实现断路器的分合闸操作；而脱抠器则是通过人工操作或自动控制来实现对隔离开关的脱抠操作。
3. 工作原理不同：分合闸线圈主要通过电磁感应产生的力来实现其作用；而脱抠器则通过机械设备或人工操作来实现对隔离开关的脱抠。
4. 结构特点不同：分合闸线圈通常包括电磁线圈、铁芯、机械传动装置等部件；而脱抠器主要包括脱销、脱扳等部件。
5. 性能指标不同：分合闸线圈具有响应速度快、控制能力强等特点；而脱抠器则具有保护性能强、操作简便等特点。
结论分合闸线圈和脱抠器在高压断路器中都有各自独特的作用，它们在工作原理、结构特点和性能指标等方面都具有明显的区别。
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m 高压断路器跳合闸线圈保护原理
摘要：结合电力系统时有发生的高压断路器跳闸、合闸线圈烧毁现象，二次回路［1］保护器的概念被提出，并对其原理和实现方法进行了探讨。
文中给出的实现方法将高压断路器二次回路完整性监视［2］融入其中，使其兼有二次回路的保护和完整性监视双重功能。
关键词：高压断路器； 二次回路保护器； 全工况； 监视
1 引言
电力系统运行中经常发生跳、合闸线圈烧毁事故［3］［4］［5］。
众所周知，跳、合闸线圈设计时都是按短时通电而设计的。
跳、合闸线圈的烧毁，主要是由于跳、合闸线圈回路的电流不能正常切断，至使跳、合闸线圈长时间通电造成的。
作为电力系统重要电气元件，在电力系统故障时，断路器接受继电保护及自动装置的跳、合闸命令，并要求以毫秒级的速度去执行跳闸动作，以避免事故蔓延和扩大。
因此，要求断路器在投运中，能随时处于待命状态，并能令行禁止。
尤其不允许出现有跳闸命令时，断路器拒绝跳闸的现象。
电力部门在DL400－91继电保护和安全自动装置技术规程和NDGJ8－89火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定都要明确要求各断路器的跳、合闸回路、重要设备和线路继路器的合闸回路等等，均应装设监视回路完整性的监视装置。
目前，国内外现有的断路器二次回路完整性监视方法有四种：一是采用简单直观的红（绿）灯回路直接监视；二是采用跳（合）闸位置继电器常闭触点串联启动中央信号的间接监视；三是部分制造厂提供的操作箱中，配合有在合闸状态下的跳闸回路完整性监视信号灯（氖灯），四是串接高内阻继电器于跳闸回路。
上述四种监视方式的分析发现，前三种方式存在一个共同的问题是：断路器合闸后合闸回路完整性失去监视，断路器跳闸后跳闸回路完整性失去监视，都属于非全工况监视。
第四种方式的跳闸回路属于全工况监视，合闸回路仍属于非全工况监视。
所以在合闸状态下，跳闸后能否再合尚属未知，供电可靠性将失去保证，仍然不是真正的全工况监视。
这些问题应引起重视，并采取必要的措施予以改进。
更重要的是，以上四种方式都不具备跳、合闸线圈的保护功能。
本文结合电力系统时有发生的断路器跳闸、合闸线圈烧毁现象，在深入研究国内外关于高压断路器二次回路控制方式的基础上，提出一种解决方案，该方案同时具备跳、合闸线圈保护和跳、合闸回路全工况监视双重功能。
2 高压断路器二次回路保护器原理
鉴于引言中分析的原因，很有必要引入一种保护装置，在断路器辅助触点切换不正常或者操作机构卡死时，能够及时地断开跳、合闸线圈回路，避免跳、合闸线圈长时间得电而烧线圈事故。
该实现原理正是基于以上分析而得出。
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高压断路器二次回路保护器原理如图1所示，它包括如下几部分：通信环节、数据采集环节、控制接点输出环节。
它们各部分的作用分别如下：通信环节用于接收上位机（变电所监控计算机）发出的命令和数据，同时也可向上位机发送断路器的状态信号和故障代码等。
数据采集环节用于采集断路器状 态信号和跳、合闸线圈回路电流信号借之了解断路器的工作状态。
控制触点输出环节用于必要时跳开跳、合闸线圈回路来保护线圈。
该二次回路保护器自成体系，既可独立工作，在必要时跳开跳、合闸线圈回路，实现对线圈的保护；又可受控于变电所监控机，通过通信接口接受变电所监控机操作命令和向变电所监控机发送断路器状态数据。
为实现以上功能，我们须对现有高压断路器二次回路作如下改进：①增加通信功能。
②增加跳、合闸动作电流检测电路。
③在跳、合闸回路增加能够分断跳、合闸线圈动作电流的触点。
④增加跳、合闸动作电流计时单元。
2．1霍尔传感器简介
由于篇幅所限，现仅对跳、合闸线圈回路的电流监视原理及实现方法简介如下：
在自动控制系统中，电参量的采集是首先要解决的问题。
近年来发展起来的霍尔传感器技术既可以克服电磁式互感器的非理想性缺点，又解决了直流电参量测量时的隔离问题。
霍尔传感器是利用霍尔效应原理构造的。
霍尔效应是一种磁敏效应，在图2所示的半导体（或金属）薄片的长度X方向上通入控制电流I
C
，在厚度Z方向上施加磁感应强调为B的磁场，则在宽
度Y方向上会产生电动势U
H ，这种现象即称为霍尔效应，U
H
称为霍尔电势，其大小可表示为：
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o m 其中，R H 为霍尔系数，由半导体材料的性质决定；d 为半导体材料的厚度。
设R H ／d＝K，则式（1）可以写为：
U H ＝K·I C ·B（2）
可见，霍尔电压与控制电流及磁感应强调的乘积成正比，K 称为乘积灵敏度。
K 值越大，灵敏度就越高；半导体材料厚度越小，灵敏度也越高。
在式（2）中，若控制电流I C ＝常数，磁感应强度B 与被测电流成正比，就可以做成霍尔电流
传感器；同理，如果B 与被测电压成正比，又可以做成霍尔电压传感器。
本文用霍尔传感器来监测跳合闸线圈电流。
其意义界定如下：如果是动作电流，启动定时单元准备对线圈进行保护；如果是微小的监视电流，表明跳、合闸回路完整；如果没有电流，表明跳、合闸回路完整性被破坏。
3 二次回路保护器实现
为了既能实现在众多非正常情况下对高压断路器跳、合闸线圈进行保护，又能实现对其二次回路的完整性进行全工况监视，在现有控制回路的基础上构造了一种改进方案，其实现原理如图3所示。
图中，＋、－为控制小母线和合闸小母线；M100（＋）为闪光小母线；SA 为控制开关，GN、RD 为绿、红信号灯；FU1～FU4为熔断器；R 为附加电阻；KCF 为防跳继电器；KM 为合闸接触器；YC、YT 为合、跳闸线圈，HL1～HL3为霍尔传感器。
控制电路的动作及跳、合闸回路保护与监视原理如下：
（1）高压断路器二次回路保护器功能实现。
无论是在手动控制还是在自动控制位置，当合闸线圈回路有电流流过时，霍尔传感器将测出这一电流的大小。
如果电流大于某一限值，二次回路保护器将启动计时单元开始计时。
如果断路器辅助触点切换不正常或者操作机构卡死，在定时单元整定的时间内合闸动作电流没有消失，二次回路保护器将发出跳闸命令使其输出常闭触点KH1打开，跳开合闸接触器KM，由KM 的常开触点跳开合闸线圈回路，保护断路器合闸线圈YC 免于烧毁，同时发出相应的声光报警信号，通知值班人员。
同理，当跳闸线圈有动作电流流过时，在整定的时间内跳闸动作电流没有消失，保护器将发出命令使其输出常闭触点KH2打开，跳开跳闸线圈回路，并给出相应的声光报警信号。
（2）全工况监视功能实现。
由图3可以看出，附加电阻R3经断路器常开辅助触点接入合闸回路；附加电阻R5经断路器常闭辅助触点接入跳闸回路。
电阻R3、R5为断路器线圈的完整性监视提供电流通路，此电阻的选择要不影响线圈的正确动作和热稳定性为前提。
电阻R3、R5支路的断路器辅助触点引入是为了实现对断路器辅助触点进行监视。
在跳、合闸瞬间由动作电流来判别回路的完整性；跳、合闸后由R3、R5支路流过的监视电流来判别回路的完整性；跳、合闸过程中有常开、常闭两触点瞬时都未接触现象，可引入断路器状态信息或者用软件判别来防止误报。
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4 结论
对于时有发生的高压断路器跳合闸线圈烧毁现象，很有必要采取适当的措施，对高压断路器跳、合闸线圈回路的电流进行监视，以实现必要时对线圈的保护。
对大容量发电机组和220kV及以上电压等级的断路器，应该装设跳闸回路完整性监视装置，以防止断路器合到故障上因跳闸回路断线出现断路器拒动现象。
拒动会扩大故障，甚至造成系统瓦解，后果严重。
与跳闸回路完整性相比，虽然合闸回路完整性破坏时所造成的危害要小一些，但它妨碍了供电可靠性的提高。
代价不大时仍然应该予以监视。
以提高供电可靠性和真正实现断路器二次回路的全工况监视。
由于二次回路完整性监视和跳合闸回路电流监视具有共性，该方案将二者结合起来一并监视，这样既可以提高监视的可靠性，又可以降低成本。
本方案不仅实现了高压断路器二次回路的全工况监测，也从根本上解决了由于种种原因导致的跳合闸线圈烧毁问题。
具有一定的推广价值和现实意义。
参考文献：
［1］ 何永华．发电厂及变电站二次回路［M］．北京：中国电力出版社，1997．
［2］ 王志中．对高压断路器跳（合）闸回路监视的探讨［J］．电力建设，1996，（3）．
［3］ 沈迪佳，吴可松，等．10kV断路器合闸线圈烧毁的防止和改进［J］．农村电气化，1998，（9）．
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［5］ 胡建强.10kV断路器分合闸线圈烧毁原因分析及防止措施［J］.电气开关,1997,（3）．
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