近年來，KYN28－12型中置式開關(guān)柜，又稱鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，封閉性好，手車可以互換，所有設(shè)備操作都可以在柜門關(guān)閉狀態(tài)下進行，運行安全可靠，在變電站10kV 配電系統(tǒng)中備受用戶歡迎。

ABB公司生產(chǎn)的VD4型真空斷路器由于“五防”功能齊全在開關(guān)柜所配置手車式真空斷路器中得到了廣泛應用。但是由于開關(guān)柜部分閉鎖元件原因，會出現(xiàn)在操作和試驗過程中合閘閉鎖電磁鐵線圈燒毀而導致斷路器無法合閘的現(xiàn)象。

1 故障過程和現(xiàn)象

某日19：12，220kV××變電站1號主變后備保護動作，1號主變10kV側(cè)65A開關(guān)跳閘，10kV I段母線失壓?，F(xiàn)場人員判斷為10kVI段母線上白云線613線路故障，白云線613開關(guān)拒動引起越級跳閘。故障點隔離后準備對10kVI段母線送電，65A開關(guān)無法合閘送電?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)1號主變10kV側(cè)65A開關(guān) “控制回路斷線”光字牌亮，斷路器合閘指示燈滅。

1號主變10kV側(cè)65A開關(guān)柜采用廈門 ABB公司生產(chǎn)的VD4 型真空斷路器。其合閘操作回路見圖1，從圖中可以看出合閘必須具備3 個條件：(1) 操作回路有控制電壓；(2) 斷路器處于已經(jīng)儲能的狀態(tài),即合閘回路中的S1儲能輔助開關(guān)閉合；(3) 手車在工作位置或試驗位置，斷路器處于分閘狀態(tài)，輔助開關(guān)S3閉合；合閘閉鎖電磁鐵Y1帶電動作，合閘閉鎖電磁鐵輔助開關(guān)S2閉合。此時若有合閘命令，合閘線圈帶電，斷路器合閘。

圖1 VD4型斷路器的合閘操作回路（部分）

打開1號主變10kV側(cè)65A開關(guān)柜進行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)閉鎖電磁鐵Y1線圈燒毀（現(xiàn)場沒有焦糊味），合閘線圈回路的S2 閉鎖電磁鐵的輔助開關(guān)接點沒有閉合，合閘回路不具備合閘的必備條件，而且手動合閘也被鎖死，無法合閘。

2 故障原因分析

從上面的分析來看，本次故障的主要原因是閉鎖電磁鐵Y1線圈燒毀，電磁鐵無法勵磁啟動，閉鎖了斷路器的合閘回路，導致斷路器無法合閘送電。

從故障現(xiàn)象來看，電磁鐵線圈被燒毀，現(xiàn)場沒有聞到焦糊味，可以判斷電磁鐵線圈在斷路器斷開前已經(jīng)損壞，不存在斷路器分閘瞬間燒毀的可能。一般情況下，檢修工作需要將設(shè)備保持檢修狀態(tài)幾個小時，甚至幾天時間，如果沒有將控制電壓斷開（或取下二次插頭）, 合閘閉鎖電磁鐵一直處于勵磁狀態(tài)，電磁鐵內(nèi)部線圈長時間通電而發(fā)熱燒毀。

VD4 型真空斷路器采用閉鎖電磁鐵是通過其動鐵心與斷路器合閘脫扣板進行配合，來實現(xiàn)合閘閉鎖控制，控制原理如圖1所示。當開關(guān)柜處于試驗狀態(tài)時，斷路器輔助開關(guān)S3閉合，從而接通合閘閉鎖電磁鐵電源，使閉鎖電磁鐵勵磁動作，合閘閉鎖電磁鐵輔助開關(guān)S2閉合，接通合閘操作回路；當斷路器處于運行狀態(tài)時，斷路器輔助開關(guān)S3斷開，閉鎖電磁鐵Y1失去勵磁，輔助開關(guān)S2斷開，閉鎖斷路器合閘回路。

因此，當斷路器在熱備用（或試驗）狀態(tài)時，閉鎖電磁鐵線圈由于長時間通電易導致質(zhì)量下降而發(fā)熱燒毀。另外，由于斷路器在運行狀態(tài)時只能判斷分閘回路，無法監(jiān)視合閘回路，所以當閉鎖電磁鐵線圈損壞時，對于運行狀態(tài)中的斷路器，此故障較難發(fā)現(xiàn)。

只有當斷路器分閘后，才能通過“控制回路斷線”光字牌，斷路器合閘指示燈滅發(fā)現(xiàn)閉鎖電磁鐵線圈損壞的問題，可能造成緊急情況下無法及時送電的隱患。

3 常見的幾種處理方法

方法1：最簡單的方法是更換一個新的電磁鐵

但不能從根本上解決電磁鐵線圈經(jīng)常燒毀問題。由于正常情況下的檢修工作需要將設(shè)備保持檢修狀態(tài)幾個小時，甚至幾天時間，合閘閉鎖電磁鐵一直處于勵磁狀態(tài)，電磁鐵內(nèi)部線圈長時間通電，該線圈到底能帶多長時間的電往往取決于線圈的質(zhì)量。同時，這種處理方法存在一個隱患，就是緊急情況下斷路器分閘后由于電磁鐵燒毀不能立即送電的故障。

方法2：人工勵磁

當出現(xiàn)緊急情況下需要正常送電，又出現(xiàn)閉鎖電磁鐵故障導致的電氣回路不通時，此時沒有備品更換，可在工作位置拆下操動機構(gòu)外殼，用螺絲刀頂住電磁鐵Y1，人工強制吸合，此時即可操作，需要特別強調(diào)的是，這種方法僅限于非常緊急情況下采用，待備品到位后應立即更換。

方法3：改進操作方式，盡可能減少電磁鐵通電時間

由于斷路器在運行過程中，閉鎖電磁鐵線圈是不帶電的，一旦斷開，閉鎖電磁鐵就帶電，只有將控制電源斷開或取下二次插頭，閉鎖電磁鐵才不帶電。但是，按照無人值班設(shè)計的變電站，遠方遙控開關(guān)后誰來將控制電源斷開或取下二次插頭，這樣的操作要求限制了VD4 型真空斷路器在變電站的應用。

方法4：取消閉鎖電磁鐵

由于閉鎖電磁鐵不能長期帶電，一旦燒毀又導致無法操作合閘。因此，取消閉鎖電磁鐵后，合閘回路不在受閉鎖電磁鐵的輔助開關(guān)閉鎖。但是，這種方法是以犧牲合閘回路的防誤閉鎖為代價，存在帶負荷操作開關(guān)小車的安全隱患。

4 改進措施

從上面的4種常見處理方法來看，無法是更換電磁鐵線圈，還是改進運行人員操作方式，減少電磁鐵通電時間，都無法解決合閘閉鎖電磁鐵損壞的根本問題。由于電磁鐵線圈發(fā)熱效應是由其功率的大小和工作時間的長短所決定。

如果長時間通電時，減少通電過程中的電磁鐵功率，就可以有效延長電磁鐵的壽命，降低易發(fā)熱燒壞的幾率。因此，利用電磁鐵在吸合時候的工作電壓（或勵磁電流）比維持它吸合的工作電壓（或勵磁電流）高的特性，在VD4 型斷路器操動機構(gòu)的閉鎖電磁鐵勵磁回路中串聯(lián)一個阻容回路，就可以有效解決通電后電磁鐵的功率大小問題，其控制原理如圖2所示，直接在電磁鐵線圈串聯(lián)一個限流電阻R并接一個電容C。

圖2　電磁鐵勵磁控制回路的改進

啟動：由于電磁鐵動鐵心動作瞬間，需要較大的啟動電流。當斷路器分閘脈沖發(fā)出后，輔助開關(guān)S3閉合，二極管V1導通，電磁鐵線圈帶電，這個時候由于電容上電壓瞬間不能突變，電容相當于短路，回路中所有的電壓直接加到電磁鐵線圈兩端上（相當于勵磁控制回路改進前的情況），電磁鐵勵磁動作，通過其動鐵心動作，啟動與斷路器合閘脫扣板，使輔助開關(guān)S2閉合，并接通合閘操作回路。

接下來，電容充電至穩(wěn)定狀態(tài)相當于開路，限流電阻分壓，故電磁鐵線圈上的壓降降低到電磁鐵維持吸合狀態(tài)（相當于最終力狀態(tài)，與電磁鐵的工作氣隙δ有關(guān)），電路正常工作。

斷開：當斷路器合閘后，其輔助開關(guān)S3斷開瞬間，電磁鐵線圈產(chǎn)生反電動勢，二極管給了它一個泄放回路，以保護電磁鐵線圈；同時，限流電阻R此時作為電容C的放電回路。

5 結(jié)束語

5.1可靠性

通過串聯(lián)阻容回路可有效減少電磁鐵線圈的通電功率，降低線圈長時間通電的發(fā)熱溫度，起到了延長閉鎖電磁鐵線圈壽命的目的，縮短了變電站的送電時間，提高了送電成功率。

5.2 經(jīng)濟效益

串聯(lián)一個阻容回路所需要的費用和更換一個新的電磁鐵的費用相比顯示出了經(jīng)濟實用，大大減少了備用閉鎖電磁鐵線圈的投資費用；同時，回路改進后減少了合閘閉鎖電磁鐵線圈燒毀事故的發(fā)生，相應的增加了變電站售電電量，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

5.3 安裝方便

增加串聯(lián)一個阻容回路，只需要對回路中的電磁鐵線圈、整流器的接線進行適當調(diào)整就可實現(xiàn)。并且回路改進可結(jié)合開關(guān)年檢進行，只需要幾分鐘的時間。

綜上所述，通過對電磁鐵線圈回路的改進，串聯(lián)一個阻容回路可以有效減少電磁鐵線圈的通電功率，減少了合閘閉鎖電磁鐵線圈燒毀事故的發(fā)生，并且安全可靠，經(jīng)濟方便，加強了斷路器的運行穩(wěn)定性，是改造斷路器，加強其運行能力行之有效的理想方案。

（本文選編自《電氣技術(shù)》，原文標題為“VD4型真空斷路器合閘閉鎖電磁鐵燒毀現(xiàn)象分析及改進”，作者為陳建平、黃志杰。）