VS_1型真空断路器控制回路解析及故障诊断_于永富.pdf

VS1 型真空断路器控制回路解析及故障诊断于永富（国网江苏省电力有限公司超高压分公司，江苏南京211102）摘要：真空断路器在电力工业中应用十分广泛，是主要的高压电力设备之一，其电气控制回路与机械系统相互配合，能够保障断路器在各种情况下进行断路器分合动作。以常见的 VS1 型真空断路器为例，详细分析了储能回路、闭锁回路、合闸回路、分闸回路等控制回路的工作原理及故障诊断方法，希望保障电力系统的安全可靠运行。关键词：真空断路器控制回路故障分析故障诊断中图分类号：TM561.2文献标识码：A文章编号：2095-0748（2023）01-0291-02引言VS1 型断路器控制回路主要由储能回路、闭锁回路、合闸回路、防跳回路、分闸回路等组成，在运行过程中，由于判断逻辑复杂、运行环境复杂、器件性能参差不齐等，电气控制回路发生故障比较常见，是导致真空断路器不能正常操作的主要原因之一。1储能回路工作原理及其故障分析1.1储能回路工作原理储能系统是断路器进行分合闸操作的能量来源，只有可靠储能才能在故障时正确切断故障电流1-2。断路器储能回路如图 1 所示，电源 HM经过空气开关2DK对回路进行供电。断路器未储能或能量不足时，微动开关 S2、S4 闭合。电流流过航空插头 T的 25、35接点，经过整流器 V4 变换成交流电，给电机 M供电，从而驱动储能弹簧进行储能，当能量储满后微动开关S2 和 S4 断开、储能结束，微动开关 S1 闭合、储能指示灯亮。1.2储能回路故障分析当储能回路发生故障时，最直观的现象是储能指示灯不亮，主要原因为储能指示灯的工作回路或储能回路本身存在故障。此时，应先观察储能系统的机械指示位置，若为已储能状态，则是储能指示灯的工作回路出现问题；若为未储能状态，在排除机械故障可能后，可断定储能回路本身存在问题。2闭锁回路工作原理及其故障分析2.1闭锁回路工作原理真空断路器的联锁闭锁功能能够有效防止各种情况下的断路器误操作，防止人为事故发生3。断路器闭锁回路如图 2 所示，电源 KM经过空气开关 1DK对回路进行供电。当断路器处于分闸位置（断路器位置辅助开关 QF 接点闭合），且手车在试验位置（微动开关 S8 闭合）或工作位置（微动开关 S9 闭合）时，电流流过航空插头 T 的 10 和 20 接点、S8 或 S9、QF，经过整流器 V1 变换成交流电，给闭锁线圈 Y1 供电，从而驱动 Y1 的铁芯保持常吸位置，解除对断路器的位置闭锁。若以上条件不满足则 Y1 失电，其铁芯处于释放位置，将通过机械联锁限制断路器进行合闸等操作。2.2闭锁回路故障分析若闭锁回路发生故障，将会导致断路器不能正常进行合闸等操作。根据现场的运行经验，由于闭锁线圈 Y1 在正常情况下处于长时间带电的状态，所以最容易发生损坏。发生故障后，应首先检查 Y1 的电阻是否在合格范围内、铁芯是否存在卡涩等情况，若无异常再依次排查回路的其他部分，确认其他元件连接良好、工作正常。3合闸回路动作原理及其故障分析3.1合闸回路工作原理断路器合闸回路如下页图 3 所示，合闸回路电源KM经过空气开关 1DK对回路进行供电。进行合闸操作需满足储能系统已储能、断路器处于分闸位置、闭锁和防跳条件均未被触发等前提条件。当按下合闸按钮 SA 进行合闸操作时，电流流过航空插头 T 的 4、14接点，经过整流器 V2 变换成交流电，通过防跳继电器K0、储能位置微动开关 S3、闭锁继电器辅助接点 S0，收稿日期：2022-05-07作者简介：于永富（1990），男，吉林梨树人，硕士，毕业于华北电力大学，工程师，从事变电检修技术管理相关工作。总第 223 期2023 年第 1 期现代工业经济和信息化Modern Industrial Economyand InformationizationTotal 223No.1，2023DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2023.01.1142DK2DK-12DK-2CD-1+HMNKCD-4T-2512-4112-421-B101-B91-B6V41-B815-115-240 S14-214-22S2S4T-352DK2DK-3-HM2DK-4T-245-145-13CD-5CD-2储能指示灯T-34M图 1VS1 断路器储能回路图图 2断路器闭锁回路图+KM1DK-11DK1DK-2T-101-A14 1-A13S91-B5 2-742-73 1-A71-A6V1QF1-B71-A10 1-A11S81-A91-A813.6 kY1T-20-KM1DK-31DK1DK-4经验交流现代工业经济和信息化第 13 卷给合闸线圈 HQ 供电，合闸线圈铁芯动作后冲击合闸挚子，推动机械系统完成合闸操作。3.2合闸回路故障分析若由于合闸回路故障导致不能合闸，应首先检查储能状态、断路器位置等合闸条件是否具备，确保S3、S0、QF 的正常切换条件已经满足，在排除其他因素后对回路中的各部件通电状态、机械动作性能等进行检查，找出故障原因。4分闸回路动作原理及其故障分析4.1分闸回路工作原理断路器分闸回路如图 4 所示，分闸回路电源 KM进行分闸操作需满足断路器处于合闸位置等前提条件。当按下分闸按钮 TA 进行分闸操作时，电流流过航空插头 T 的 30、31 接点，经过整流器 V3 变换成交流电给分闸线圈 TQ 供电，分闸线圈铁芯动作后冲击分闸挚子，推动机械系统完成分闸操作。4.2分闸回路故障分析若由于分闸回路故障导致不能分闸，应首先检查储能状态、断路器位置等分闸条件是否具备，在排除其他因素后对回路中的各部件通电状态、机械动作性能等进行检查，找出故障原因。5真空断路器控制回路常用故障诊断方法开关类设备出现电气回路故障时，一般是回路中存在断路或短路现象，常见的故障诊断方法按判断原理，主要分为电阻测量故障诊断法和电压测量故障诊断法两类。5.1电阻测量故障诊断法当真空开关某个回路出现故障时，可将整个回路与电源隔离，用万用表测量回路的电阻是否正常，进而判断点和故障类型4。回路中仅由导线、辅助接点、微动开关连接的部分电阻应较小，一般不应超过 10，若电阻较大甚至超出测量范围，说明该部分回路存在断路或连接不良的现象。回路中具有电阻的元件其阻值应在规定范围内，若超出一定范围则说明内部存在短路或断路可能。为了进行快速诊断，可从回路中比较居中的位置，用二分法进行测量，逐渐缩小故障范围直至找到故障点。5.2电压测量故障诊断法VS1 真空断路器的供电电源一般为直流电，正常情况下各元器件上的电压值会根据电阻值分布。用电压法进行故障诊断时，可测量回路中的各节点对地或对负电端电压分布是否正常。回路中仅由导线、辅助接点、微动开关连接的部分，各处电位应该基本相同，若发现电压突变之处，则说明此处存在断路故障。回路中具有电阻的元件两侧应存在一定电压差，若两端电位相同，可结合电阻测量故障诊断法判断该元件是否存在短路故障。参考文献1程学珍，朱晓林，杜彦镔，等.基于神经模糊 Petri 网的高压断路器故障诊断研究J.电工技术学报，2018，33（11）：2 535-2 544.2万书亭，马晓棣，陈磊，等.基于振动信号短时能熵比与 DTW的高压断路器状态评估及故障诊断J.高电压技术，2020，46（12）：4 249-4 257.3张敬涛，丛艳伟，康世荣，等.手车式真空断路器联锁设计及优化分析J.科学技术创新，2020（31）：177-178.4孙洪斌，陈青，范伟月，等.10 kV真空断路器合闸故障分析J.安徽电气工程职业技术学院学报，2022，27（1）：25-28.（编辑：刘楠）图 3断路器合闸回路图1DKSA+KMKD-1T-14KD-51-A12V21-A4QF1-A52-522-511-A12-102 2-10135KO21-A2 3-343-33S3S01-B11-B42-542-53QF2-1042-103HQ1-A3131 1-A312.5 kR=12.5 kKOT-41DK-KM图 4断路器分闸回路图KD-8+KMTAKD-2T-311-B151-B131-B11V31-B14TQ131 2-922-91QF2-122-11T-30KD-18-KMVS1 Type Vacuum Circuit Breaker Control Circuit Analysis and Fault DiagnosisYu Yongfu（Ultra High Voltage Branch,State Grid Jiangsu Electric Power Co.,Ltd.,Nanjing Jiangsu 211102）Abstract:Vacuum circuit breaker is widely used in the power industry and is one of the main high-voltage power equipment.Its electricalcontrol circuit and mechanical system cooperate with each other to guarantee the circuit breaker breaking and closing action in varioussituations.Taking the common VS1 type vacuum circuit breaker as an example,the working principle and fault diagnosis method of thecontrol circuits such as energy storage circuit,blocking circuit,closing circuit and breaking circuit are analyzed in detail in the hope ofguaranteeing the safe and reliable operation of the power system.Key words:vacuum circuit breaker;control circuit;fault analysis;fault diagnosis292