摘要：对VD4型电容开关内的两种闭锁电磁铁模块进行了介绍，分析其烧毁的原因和常见处理方法，并提出一种提高闭锁电磁铁工作可靠性的改进措施，应用该改进措施后，减少了停电检修时间，提高了供电可靠性。
关键词：电容开关；合闸闭锁；小车闭锁；闭锁电磁铁
10kV KYN开关柜主要由开关柜柜体、手车式断路器（开关）、电流互感器、出线接地刀闸及其间的联络母线组成，是国内10kV电压等级中最常用、保有量最大的开关柜类型。开关柜柜门、开关小车、接地刀闸是可操动部件，它们之间存在着非常严密的联锁逻辑关系，即为“五防”闭锁。一旦“五防”闭锁出现故障会造成很多不可预知的事故事件。这就要求它们之间有一套非常可靠的机械联锁装置来保证它们之间的逻辑关系，防止发生误操作事故。
电容开关的合闸闭锁与小车闭锁由闭锁电磁铁回路实现，在实际运行中闭锁电磁铁暴露出多起短路烧毁故障，使得开关无法合闸、小车无法摇出等事故，给电力的可靠供应带来极大隐患。
1 电容开关两种闭锁电磁铁
电容开关小车内两处闭锁电磁铁回路，一是合闸闭锁电磁铁，另一是小车闭锁电磁铁，如图1。合闸闭锁电磁铁主要起在小车
图1 几种常见的闭锁电磁铁
中间位置或者断路器合闸位置时通过合闸闭锁电磁铁（图2中的RL1）的辅助开关BL断开断路器合闸回路的功能。合闸闭锁电磁铁的动作逻辑是当小车在“试验”位置或者“工作”位置，且断路器在分闸位置时，回路通，合闸闭锁电磁铁得电，铁芯动作并顶住合闸闭锁电磁铁辅助开关，使该辅助开关连通；
图2 合闸闭锁回路原理图
而当小车处于中间位置或者断路器处于合闸位置，或者闭锁回路空开断开时，合闸闭锁电磁铁失电，合闸回路断开且合闸闭锁电磁铁铁芯卡住合闸机构。
小车闭锁电磁铁实现的是电容小车底盘与电容地刀之间的闭锁，当电容地刀拉开时，小车闭锁电磁铁将得电，铁芯动作并解除闭锁小车底盘，当电容地刀合上时，小车闭锁电磁铁将失电，铁芯在重力作用下下降并卡住底盘操作机构，闭锁小车底盘。由此可知，无论是合闸闭锁电磁铁还是小车闭锁电磁铁，都处于长时间带电运行状态。而闭锁电磁铁长时间带电运行极易烧毁，当该合闸电磁铁发生故障时，开关将无法合闸；当小车闭锁电磁铁烧毁时，小车无法从工作位置拉出至试验位置，需要10kV母线停电处理。而综合近几年运行情况，额定电压为DC220V的10kV电容小车开关底盘闭锁电磁铁出现过多起烧毁故障，造成开关小车被闭锁，无法拉出，需要母线停电处理缺陷。
2 闭锁电磁铁故障处理方法
当闭锁电磁铁发生故障时，常见的处理方法有以下两种。
（1）更换闭锁电磁铁。合闸闭锁电磁铁烧毁更换较为简单，小车闭锁电磁铁烧毁更换则需要先将整段10kV母线停电，将开关小车拉至试验位置才能更换，需要停电的用户多，往往很难停电。
（2）取消闭锁回路。即将合闸闭锁回路和小车闭锁回路拆除。该方法可以避免因闭锁电磁铁烧毁造成设备故障，但是取消闭锁电磁铁后，存在误操作的隐患，不满足五防要求。
这两种方法未能从根本上解决闭锁电磁铁烧毁的问题，给后续运行带来隐患。
3 改进措施
综合近几年运行情况，额定电压为DC220V的闭锁电磁铁出现过多起烧毁故障，而额定电压为DC110V的闭锁闭锁电磁铁则未出现一起。该两种型号的闭锁电磁铁是否存在某些家族缺陷或质量问题暂不探讨，以近几年额定电压为DC220V的闭锁电磁铁缺陷暴露多这个简单统计为前提，可以将闭锁电磁铁模块技改，使得额定电压为DC110V的闭锁电磁铁可以安装到额定电压为DC220V的闭锁回路中，以减少闭锁电磁铁故障。
图3 控制装置的结构图
该技改措施为在闭锁回路上加装一控制装置，使得闭锁电磁铁两端电压降为DC110V。图3为接地刀闭锁电磁铁控制装置
电路结构图，控制线路板采用连接片设计，选用具有通用灵活高可靠的元件，AC220V/DC220V线路板加分压整流板（5W9KJ水泥电阻），连接额定电压为DC110V、线圈绕组4400Ω的闭锁电磁铁，使闭锁电磁铁两端电压变低、电阻匹配。
为维持闭锁电磁铁两端电压稳定，在该控制装置内设计安装有压敏电阻。压敏电阻是一种限压型保护器件，利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。当加在压敏电阻上的电压低于它的阈值时，流过它的电流极小，它相当于一个阻值无穷大的电阻。也就是说，当加在它上面的电压低于其阈值时，它相当于一个断开状态的开关。当加在压敏电阻上的电压超过它的阈值时，流过它的电流激增，它相当于阻值无穷小的电阻。
图4 控制装置等比例模拟图
通过增加分压整流板和压敏电阻，利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。当加在它上面的电压高于其阈值时，它相当于一个闭合状态的开关。所以就算闭锁电磁铁长期通电温度也一直保持在80度左右，温度不用再往上升，降低电磁铁温升，延长电磁铁寿命，并且4.4K闭锁电磁铁比13K闭锁电磁铁线径粗、散热好、耐用性好、发动性强，确保合闸回路的闭锁电磁铁不会烧毁。
4 改进后的效益
该控制模块效益分析如下。
（1）提高闭锁电磁铁性能的稳定性。使用该控制模块能降低并限制闭锁电磁铁两端的电压为DC110V，同时通过安装应用故障更少的额定电压为DC110V的闭锁电磁铁，确保闭锁铁性能的稳定性。
（2）经济效益显著。该控制模块成本低，结构简单，安装方便。可结合开关小车停电检查对闭锁电磁铁进行技改，无需专项停电，且安装耗时短。而安装该控制模块后，能将合闸闭锁电磁铁和小车闭锁电磁铁的故障次数降为零。按照华南某供电局变电管理一所近3年内平均每年5次合闸闭锁电磁铁故障，1次小车闭锁电磁铁故障频率计，同时每次检修闭锁电磁铁停电4小时，每段10kV母线上有10kV开关20台计，应用该控制模块后年最多减少10kV开关停电时间100小时。
该控制模块结构简单，安装方便。按此措施进行技改后，将大大减少闭锁电磁铁烧毁的故障发生的概率，减少10kV开关停电时间，保证供电可靠性并提升供电企业社会形象。
参考文献：
[1] 中国南方电网有限责任公司生产运行管理规定：Q/CSG 211008-2014[S]。
[2] 厦门ABB公司。VD4型真空断路器技术手册[M]。厦门ABB公司，2004。
[3] 陈建平。VD4型真空断路器合闸闭锁电磁铁烧毁现象分析及改进[J]。电气技术，2009（10）：59-61。
作者简介：
霍英南（1991-），广东中山人，男，助理工程师，本科，从事变电检修工作。E-mail：475712247@qq。com
基金项目：中国南方电网有限责任公司职创项目（032000KK52180025）
论文作者:霍英南,韩彦微,周海育
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：电磁铁论文; 小车论文; 电压论文; 压敏电阻论文; 回路论文; 电容论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第27期论文;