尚有全

（神華準格爾能源公司大準鐵路公司供電段，內(nèi)蒙古鄂爾多斯市，010300）

經(jīng)過眾多專家多年的努力，真空斷路器由于永磁機構(gòu)的出現(xiàn)，其無與倫比的開斷特性、高可靠性的優(yōu)點越來越得到了體現(xiàn)，操作機構(gòu)的回路也越來越簡單，體積越來越小。因此永磁真空斷路器作為柱上斷路器和用戶端斷路器，得到了較為廣泛的應(yīng)用，但永磁真空斷路器在電鐵牽引變電所的應(yīng)用還是比較少見。在2009年大準鐵路窯溝變電所擴能改造工程中，溫州某廠生產(chǎn)的ZN-27.5／M1600永磁斷路器首次在大準電鐵中得到了應(yīng)用，現(xiàn)場接線后，傳動試驗中發(fā)生了誤動，不能正常投運的現(xiàn)象，經(jīng)仔細測量、分析研究，發(fā)現(xiàn)了其操作機構(gòu)的永磁驅(qū)動模塊控制回路與綜自測控裝置的控制回路不兼容造成斷路器誤動的情況。經(jīng)過仔細研究，在本文提出了該型號斷路器永磁驅(qū)動模塊控制回路與綜自測控裝置控制回路接口的解決方案，經(jīng)過現(xiàn)場實際多次的傳動試驗驗證，證明了該方案的可行性和所選用元件的可靠性。

1 既有27.5 kV 電磁型操作機構(gòu)真空斷路器控制回路原理

既有真空斷路器的操作機構(gòu)為：CD2-40GⅡ型電磁操作機構(gòu)。主要電氣元件有合閘接觸器HC：CZO-100C 直流接觸器，線圈電阻120Ω；跳閘線圈TQ：線圈電阻88Ω；合閘線圈HQ：線圈電阻2.59Ω。綜自DK3520A 電鐵饋線測控裝置與斷路器的控制原理如圖1所示。

（1）斷路器在分閘狀態(tài)時跳閘位置繼電器回路狀態(tài)分析。

電路導通，由于跳閘位置繼電器1TWJ、2TWJ直流電阻為2.8 kΩ，R11、R12 均為10 kΩ，均為電壓型元件；合閘接觸器HC 直流電阻為120Ω 為電流型元件；串聯(lián)回路總電阻為25.72 kΩ，控制電壓為直流220V，回路電流I=220V／25.72kΩ=0.0086 A，通過合閘接觸器HC 的電壓為1.032V、電流為0.0086A 遠達不到其下限動作值Udz=85%US=187V，斷路器不會誤動合閘。而跳閘位置繼電器1TWJ、2TWJ兩端電壓均為U=0.0086×2.8kΩ=24V，達到其額定工作電壓正常工作，監(jiān)視合閘控制回路的完好性。

（2）既有真空斷路器合閘過程分析

測控屏操作WK 進行斷路器合閘，其合閘啟動回路如圖2所示。

導通，回路中合閘保持繼電器HBJ線圈受電，其常開接點閉合，自保持回路：接通形成自保持回路。串聯(lián)回路中V24、V25為大功率二極管導通后其壓降很小約1.4V，因此220V 電壓大部分加在了合閘接觸器HC線圈上，達到了其額定工作電壓DC217.2V，電流I=217V／120Ω=1.8A 使其可靠動作，合閘接觸器HC 動作其常開接點接通250V 的合閘線圈HQ 回路，合閘線圈HQ 瞬間電流I=250V／2.59=96.5A，獲得巨大的電磁力驅(qū)動合閘機構(gòu)機械合閘。斷路器可靠合閘后其常閉輔助觸點切斷合閘自保持回路，完成合閘過程。

（3）合閘后，合閘位置繼電器回路 （見圖3）的分析。

合閘后斷路器常開輔助接點閉合使合閘位置繼電器回路接通，其工作原理同跳閘位置繼電器回路。通過跳閘線圈TQ 的電流I=220V／26.48=0.0083A 遠達不到其動作值，斷路器不會誤動跳閘。而1HWJ、2HWJ兩端電壓均為24V 達到其額定工作電壓正常工作，監(jiān)視分閘控制回路的完好性。

圖1 電鐵饋線測控裝置與斷路器的控制原理

圖2 合閘啟動回路圖

圖3 合閘位置繼電器回路

（4）既有真空斷路器分閘過程分析。

從測控屏操作WK 進行斷路器分閘時，其分閘啟動回路如圖4所示。

圖4 分閘啟動回路圖

導通，手動分閘出口繼電器STCJ線圈受電，STCJ1常開接點閉合，接通分閘回接通，回路中V26、V27為大功率二極管導通后其壓降很小約1.4V，因此220V 電壓大部分加在了TQ 線圈上，達到了其額定工作電壓217V，電流I=217／88=2.5A 使其可靠動作，斷路器可靠分閘后其常開輔助觸點切斷分閘保持回路，完成分閘過程，如圖5所示。

圖5 常開輔助觸點切斷分閘保持回路

通過以上對既有斷路器分閘位置、合閘、合閘位置、分閘電路的分析可以得出以下結(jié)論：既有電磁型操作機構(gòu)的真空斷路器的分、合閘回路為2-1.8A 的電流型操作回路；監(jiān)控回路為電壓型元件，分、合后雖與跳閘接觸器TQ、合閘接觸器HC串聯(lián)，但由于HWJ、FWJ電阻遠大于跳閘接觸器TQ、合閘接觸器HC 的電阻，不會造成斷路器的誤動 （分、合）。

2 新型27.5 kV 永磁操作機構(gòu)真空斷路控制回路原理

大準鐵路采用溫州某廠生產(chǎn)的ZN-27.5／M1600永磁真空斷路器永磁操作機構(gòu)使用電子模塊驅(qū)動，現(xiàn)場測量其合閘指令CZ：4，CZ：3端口電阻為3.75 MΩ，測量分閘指令C：5，CZ：3端口電阻為3.75 MΩ，現(xiàn)場接線后，斷路器機前操作時分、合閘正常。將控制方式開關(guān)打至遠方位時斷路器出現(xiàn)了合、分誤動的現(xiàn)象。具體控制回路原理見圖6。根據(jù)圖6分析其誤動原因如下：

（1）新型永磁斷路器在分閘狀態(tài)時跳閘位置繼電器回路狀態(tài)分析。

斷路器控制方式轉(zhuǎn)換開關(guān)打至遠方位時，跳閘位置繼電器回路接通，由于1TWJ、2TWJ直流電阻分別為2.8kΩ，R11、R12均為10kΩ；合閘指令輸入端口CZ：4，CZ：3 線圈的電阻為3.75 MΩ；串聯(lián)回路總電阻為3.776 MΩ，控制電壓為直流220V，回路電流為I=220 V／3.776 MΩ=0.058 mA，通過合閘指令端口線圈的電壓為218V，達到其動作值使斷路器造成誤合閘，如圖7所示。

（2）新型永磁斷路器在合閘狀態(tài)時合閘位置繼電器回路狀態(tài)分析。

斷路器合閘后，合閘位置繼電器回路接通，同跳閘位置繼電器回路相同，通過分閘指令端口線圈的電壓為218V，達到其動作值使斷路器造成誤分閘，如圖8所示。

圖6 永磁模塊驅(qū)動型操作機構(gòu)真空斷路器控制回路原理

通過以上對新型永磁模塊驅(qū)動真空斷路器誤合閘、誤分閘的分析，其主要原因為新型模塊驅(qū)動的永磁斷路器的合閘、分閘指令端口線圈電阻遠大于跳閘、合閘位置繼電器線圈電阻，串聯(lián)回路接通時由于分壓作用，電壓幾乎全部加在了分、合閘指令端口的線圈上，造成斷路器的誤合、誤分閘現(xiàn)象。即新型永磁斷路器控制回路為電壓型，而綜自控制回路為電流型，兩者接口不兼容。

圖7 跳閘位置繼電器回路

圖8 斷路器誤分閘示意圖

3 新型27.5 kV 永磁操作機構(gòu)真空斷路控制回路與綜自接口問題的解決方案

通過以上對既有電磁型、新型永磁真空斷路器兩種控制回路與綜自控制回路接入的分析，既有電磁型真空斷路器控制回路元件為電流型；新型永磁真空斷路器控制回路元件為電壓型；綜自控制回路中TWJ、HWJ元件為電壓型與新型永磁真空斷路器的電壓型元件串聯(lián)后造成分壓使斷路器誤動。如果新型永磁斷路器分、合閘指令端口如圖9所示并接小電阻R1、R2即可與綜自控制回路接口互相兼容，實現(xiàn)斷路器的正常操作和監(jiān)視控制回路完好性的功能。

圖9 永磁驅(qū)動模塊并接電阻原理圖

利用電工基礎(chǔ)知識進行計算后選取兩個400 Ω，100 W 電阻R1、R2并接于新型永磁驅(qū)動模塊分、合閘指令端口，將其電壓型回路轉(zhuǎn)換為與綜自控制回路相適應(yīng)的電流型回路，接入綜自控制回路即可實現(xiàn)兩者的兼容。經(jīng)現(xiàn)場接線傳動試運行驗證了該方案的正確性和可行性，并在大準鐵路各牽引變電所推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

從以上案例分析得出，牽引變電所改造工程中應(yīng)充分考慮綜自控制回路與新型永磁斷路器控制回路接口的兼容性，如不兼容應(yīng)通過對兩者的控制回路進行分析研究，制定出切實可行的解決方案，經(jīng)現(xiàn)場試驗、試運行驗證正確方可推廣應(yīng)用。以確保牽引供電設(shè)備正常運行，確保安全供電。

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［2］ 林莘.永磁機構(gòu)與真空斷路器 ［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2002

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