35kV断路器控制回路断线的原因分析及处理措施

经相关统计，开关控制回路断线是断路器开关最常见的故障之一，占开关所有故障的50%以上。在变电站中，35kV开关主要给10kV馈线、站用变压器、接地变压器等设备供电，开关若发生故障，相应区域供电就会受到影响，轻则保护误动、母线失压，重则大范围停电、配网解列。因此，正确、快速、及时地处理“控制回路断线”对电网的安全稳定运行有重要作用，也是变电站及电厂运维人员的必备技能。

1 控制回路断线信号回路原理及原因分析

开关控制回路断线的信号回路由合闸位置继电器（HWJ）的常闭触点和跳闸位置继电器（TWJ）的常闭触点串联起来，用以输出控制回路断线报警信号，实现控制回路断线监视。

正常情况下35kV开关要么是合位，要么是分位，HWJ及TWJ中必有一个励磁、一个失磁，对应的闭触点也将一个打开、一个闭合，此时控制回路断线的信号回路不通，代表控制回路工作正常。当有故障引起跳位继电器与合位继电器同时失磁，常闭触点会同时闭合，信号回路接通，此时后台会报“控制回路断线”信号，开关将不能分合闸。继电保护装置开关控制回路原理如图1所示。

经查阅相关文献，引起控制回路断线信号的原因主要分为电气原因与机械原因：

1）常见电气原因有合闸回路无电压，桥整流器V烧毁，合闸线圈断线、短路，合闸回路储能辅助开关触头接触不良或切换不到位，合闸闭锁线圈触点接触不良，断路器辅助开关触头接触不良或切换不到位，防跳继电器触点接触不良，闭锁回路故障等。

2）机械原因主要有合闸铁心卡涩、合闸闭锁线圈铁心卡涩、储能系统故障等原因。

图1 继电保护装置开关控制回路原理图

2 断路器开关控制回路分析

35kV断路器控制回路一般主要由直流电源系统、外部控制按钮、继电保护装置、断路器操作机构及保护压板等构成，各构件相互配合关联，进而通过回路通断实现断路器分合闸功能及分合位监视等功能。断路器控制回路主要分为分闸回路、闭锁回路、合闸回路及储能回路等部分，分别如图2、图3所示。

2.1 闭锁回路

闭锁回路主要为安全设置，通过闭锁电磁铁实现防止在停电时合闸的功能，即闭锁电磁铁必须通电（一般是220V），才能进行合闸操作。闭锁电磁铁是在运行或二次插件没有拔出来的时候一直有电流通过，电磁铁吸合，断路器能够合闸，拔出二次插件，电磁铁无电时，中间铁心下落，阻止断路器合闸。

由闭锁回路电气原理图4可知，Y1为闭锁电磁铁线圈，其通断影响辅助触点S2，只有在Y1得电时，S2闭合，才能合闸，而闭锁电磁铁不得电，辅助触点S2断开，合闸回路不通，无法实现合闸，从而防止人员误碰合闸回路造成事故或断路器不到位合闸造成事故。此外闭锁回路还受断路器位置影响，即只有当断路器在工作位置或试验位置且断路器为断开位置（63-64常闭触点接通）时，闭锁回路才能通，Y1得电。

得电回路为：+58V→→V4→63-64常闭触点→（43-44常开触点、43-44常闭触点）→（）→58V，回路导通，Y1得电，S2闭合。

其中，断路器本体和操作机构一体化的真空断路器的位置状态主要有以下两种：

1）工作位置。开关的电机储能回路和分合闸回路等均处于接通状态。

图2 35kV断路器开关控制回路外部接线电气原理图

图3 35kV断路器开关内部接线电气原理图

2）试验位置。开关的二次控制回路接通，但主回路断开，并且动、静触头被可调金属活门挡板隔开。

图4 闭锁回路电气原理图

2.2 分闸回路

当分闸回路导通时，分闸线圈得电，动作于断路器开关的机械结构，对开关进行分闸操作，由分闸回路电气原理图5可知，Y2为分闸线圈，得电回路为：+58V→端子→（断路器辅助触点：31-32常开触点，当断路器处于合闸位置时，31-32触点闭合）→V2→端子→58V。

图5 分合闸回路电气原理图

2.3 合闸回路

当合闸回路导通时，合闸线圈得电，动作于断路器开关的机械结构，对开关进行合闸操作，由合闸回路电气原理图5可知，Y3为合闸线圈，合闸回路为+58V→端子→V3→端子→58V，合闸线圈得电回路为Y3+→储能回路辅助触点（13-14常开触点）→闭锁回路触点S2→推进机构小门位置开关S3→断路器辅助触点53-54→防跳回路→Y3。

2.4 储能回路

储能回路电气原理图如图6所示。当储能回路导通时，电机得电，储能完成，S1常闭触点（21-22）断开，S1常开触点（13-14）闭合，为合闸做好准备。

图6 储能回路电气原理图

通过对2.1～2.4节断路器操作结构中所涉及的闭锁回路、分合闸回路及储能回路进行分析发现，断路器合闸回路是最复杂回路，在实际过程中也是最容易出现故障的。

3 实际控制回路断线故障分析及处理

3.1 故障现象

2020年7月在对某新建调试电源变电站35kV进线柜内的VEX型真空断路器进行调试试验时，推入开关柜至试验位置后，合、分闸试验动作均正常；推至工作位置，柜面板上指示断路器已处于工作位置，弹簧处于已储能状态，储能指示灯亮，由远方合闸操作后，断路器未合闸，现场继电保护装置发出控制回路断线故障报警，报警灯亮，分、合位指示灯均不亮，现场检查二次图纸和接线，合闸回路无错误，进一步就地合闸操作，断路器未合闸。

3.2 故障分析

对故障现象进行初步分析，弹簧已储能，储能指示灯亮，远方及就地无法合闸，现场继电保护装置发出控制回路断线故障报警，报警灯亮，分、合位指示灯均不亮。

检查开关控制回路断线信号是否误报，经装置复归按钮无法消除报警，确认开关控制回路断线故障确实发生。将开关端子排接线紧固及对航空插头重新插紧，故障未消失。检查直流配电屏、开关控制电源空开是否跳闸，就地检查直流控制空开在合位，排除因空开跳闸引起故障发生的可能。

用万用表测量空开下接线螺丝电压（4QD1及4QD20端子电压），正负极对地电压为+58V与58V，进一步证明电源没有问题。

用万用表对照图3逐步测量电压排查，发现继电保护装置0808端子与0807端子对地电压均为0，证明回路负电缺失，初判由控制回路中的合闸回路断线引起，与无法合闸，分、合位指示灯均不亮的故障现象相匹配，从而可以排除保护操作箱回路故障，应为开关机构箱内回路接线问题。

重点检查合闸回路，由于断路器合闸回路受闭锁回路辅助触点、储能回路辅助触点、断路器位置触点及辅助触点、推进机构小门位置开关及合闸线圈好坏影响，因此下一步逐步排查各个回路。

根据弹簧已储能、储能指示灯亮表明储能回路完好，控制回路断线故障不是因储能回路引起。检查35kV高压室未有烧焦气味，合闸线圈没有烧坏，断电拆卸合闸线圈，测量其阻值为37Ω（铭牌为40Ω），说明合闸线圈Y3完好。

检查闭锁回路其他器件及接线均完好，测量合闸闭锁电磁铁Y1两端电压为110V，重新合上控制电源，可以听到电磁铁吸合声音，证明闭锁回路完好。

由于合闸回路还受推进机构小门位置开关影响，进一步检查推进机构，反复按压推进机构压舌板，发现装置报警消失，证明此次控制回路断线故障很有可能由推进机构引起，怀疑是因推进机构小门位置开关行程不够造成，推进机构实物如图7所示。

图7 推进机构实物图

3.3 故障处理

就地检查推进机构辅助触点，发现辅助触点S3为软拨片，进行行程测试，只有再用力按下推进机构压舌板放开后才能完全归位，辅助触点软拨片S3才能触及闭合。现场向内移动软拨片0.5cm，使得辅助触点软拨片S3行程缩短，更利于其触碰到位，推进机构辅助触点软拨片实物如图8所示。

图8 推进机构辅助触点软拨片实物图

对软拨片进行调整后，断路器开关时断时续出现控制回路断线的问题得到有效解决。

4 结论

对实际新建变电站调试中35kV开关柜出现的控制回路断线故障进行分析及处理，为专业人员介绍了一种便捷快速的工作思路，有益于专业人员快速有效地消除控制回路断线缺陷，恢复开关分合闸控制回路的正常运行，从而保证设备的安全稳定运行。

本文编自2021年第5期《电气技术》，论文标题为“35kV断路器控制回路断线原因分析及处理”，作者为任虎。