现在运行的10kV和35kV变电设备基本以开关柜为主，开关柜大多是采用弹簧操动机构的真空断路器，通过统计发现，济宁市管辖的下属29个变电站中，10kV和35kV侧断路器90%以上采用弹簧操动机构，近年来多次发生合闸线圈烧毁的故障，平均每年发生故障次数在20次左右，此类故障的发生增加了检修的工作量、生产成本和非计划停电，直接影响电力系统的供电可靠性。

为了提高电力系统的供电可靠性，我们有必要对合闸线圈烧毁原因进行深入的分析，并提出有效的防治措施，尽可能的减少类似故障的发生，下面以ABB的VD4型真空断路器为例来进行研究分析。

合闸回路的原理

1 合闸线圈

VD4合闸线圈是如图1所示，工作于220V直流系统，其结构类似于步进电机，定子线圈通电产生旋转的磁场带动转轴旋转，转轴旋转的角度很小，仅有30o左右，转轴带动连杆旋转进而打开合闸脱扣器，释放储能弹簧进行合闸。合闸后弹簧储能机构会重新储能，带动合闸线圈转轴恢复到合闸前的位置。

图1 VD4合闸线圈

2 合闸回路的原理图

图2 合闸回路原理图

从图2中可以看出，当手车位于运行位置时，限位开关BT1闭合，合闸闭锁电磁铁RL1通电，合闸闭锁辅助开关BL闭合。当按下合闸按钮以后，合闸线圈通电并带动合闸脱扣器执行合闸，与此同时断路器的主轴联动辅助开关动作，BB1的常闭触点断开，合闸线圈断电，合闸操作结束。

合闸线圈烧毁的原因分析

1 合闸线圈的动作原理

合闸线圈连接在直流控制回路中，它不是断路器动作的直接动力，断路器动作是依靠储能弹簧的能量，合闸线圈只负责打开合闸脱扣器来释放储能弹簧。合闸线圈的作用时间很短，一般是几十个毫秒，合闸线圈只需在这个瞬间提供一个打开合闸脱扣器的动力。

这个动力来源于合闸线圈的旋转磁场，即通过合闸线圈电流，所以合闸线圈的额定电流比较小，工作时间也很短。所以，当合闸线圈通过较大的电流或者长时间通电时，线圈会发热烧毁。

2 烧毁原因分析

通过对合闸线圈的动作原理分析，我们可以把烧毁合闸线圈的原因总结如下：

(1).断路器的操动机构故障，如断路器本体的内导电杆和传动连杆、与合闸线圈连接的传动连杆、合闸闭锁电磁铁的辅助开关卡涩或动作不可靠，都会使开关产生拒合闸故障，此时合闸线圈长时间通过额定电流，却不能释放储能弹簧能量，进而烧毁线圈，通过调查统计这种情况发生的概率最大。

(2).弹簧储能失常，造成这个原因的情况有储能电机损坏、储能弹簧损坏、与储能机构联动的辅助开关故障。在弹簧未储能情况下合闸，合闸线圈会持续通电造成损坏。

(3).与断路器主轴联动的辅助开关工作不正常，正常合闸后，如图2所示辅助开关BB1的常闭触点应该断开，如果辅助开关不能断开常闭触点，合闸线圈会持续通电，造成线圈烧毁。

(4).合闸线圈电阻变大，会使通过合闸线圈的电流减小，因为磁场是由电流形成的，合闸线圈产生的磁场也会减少，如果合闸线圈产生的作用力不足，不能正常打开合闸脱扣器，会使合闸线圈过载烧毁。

防治合闸线圈烧毁的措施

针对以上四种故障原因，通过统计发现第一种故障原因占该类故障的70%以上，我们重点研究此种故障的防治措施，这种情况基本都是机械故障，主要原因是传动机构的卡涩，我们可以充分利用春秋检的机会，对弹簧操动机构的断路器进行机构清扫检查，对第一种故障情况提到的关键部位进行清扫和润滑，裸露在外的传动机构可以利用凡士林润滑，对于不方便涂抹凡士林的地方，可以采用WD-40润滑剂加延长喷管进行润滑。

对于弹簧未储能情况，目前多发生在无人值班变电站，要求调度加强遥信监视，确保弹簧已储能情况下再执行合闸命令，目前很多断路器在合闸回路中串接储能机构辅助开关的常开接点。VD4型开关就串接了此种辅助开关，但是开关操作频繁，辅助开关动作也频繁，损坏率较高，要求加强辅助开关的维护，定期更换。

结论

本文以VD4型断路器为例，对弹簧操动机构断路器合闸线圈的烧毁故障进行了分析，得出故障原因主要有操动机构的机械故障、辅助开关的故障、储能机构的故障以及线圈本身电阻变化的故障，并针对故障的主要原因进行了防治措施的讨论。

这些防治措施从去年春检开始在济宁供电公司管辖的变电站中实施，从去年下半年到现在合闸线圈烧毁的故障减少了60%，大幅减少了检修工作量，节省了近万元的检修费用，同时，增加供电量，提高了供电可靠性。

本文编自《电气技术》，标题为“真空断路器合闸线圈烧毁原因分析及防治措施”，作者为杨阳、赵猛。