[发明专利]一种防止断路器储能电机失灵的方法及装置

说明书

一种防止断路器储能电机失灵的方法及装置，属控制领域。在断路器储能电机的电气回路中设置一个储能保护模块；对流过储能电机的电气回路中的电流进行时间采样；将储能电机电气回路中流过电流的时间与断路器所规定的储能完成时间进行比较；当电气回路中流过电流的时间大于断路器所规定的储能完成时间时，即判定储能回路中出现了传动或控制故障，立即切断储能电源，以实现对断路器储能电机的保护。其从技术上解决了断路器储能操动机构出现控制或传动故障后造成储能电机受损的问题，节约了工作人员维修人工成本以及设备零件更换成本，进一步保障了断路器运行可靠性，提高了城市电网的安全性和经济性。可广泛用于真空式断路器的设计、制造和维修领域。

技术领域

本发明属于保护装置领域，尤其涉及一种用于真空断路器储能单元的闭锁保护装置。

背景技术

真空断路器储能单元(亦称储能回路)的功能是为断路器合闸提供所需的能量。

每当断路器动作合闸之后，储能单元通过储能电机对储能弹簧进行拉伸，为断路器进行自动蓄能，以备于下一次进行合闸操作或者是断路器进行自动重合闸时所使用。

储能单元的这种工作方式就类似于抽水马桶的水箱，当我们用完水箱中的水时，水箱会自动进行蓄水，为下一次使用做预先的准备。

真空断路器储能单元的通用原理图如图1所示，整个储能单元由储能电源开关2DK、储能辅助开关S₂和储能电机M组成。合上储能电源开关2DK，当断路器未储能时，储能辅助开关S₂的常闭接点S₂-1常闭，储能单元接通，储能电机M开始转动，拉升储能弹簧进行蓄能；当弹簧蓄能已满或完成后，通过传动机构向储能辅助开关S₂发出断开指令，储能辅助开关S₂常闭接点S₂-1切换至断开，储能单元断电，储能电机M失电停转，整个储能过程完成。

但是，当断路器的储能辅助开关S₂的常闭接点S₂-1发生故障无法进行切换，或者传动连杆变形而无法正确传递动作指令时，储能单元就会出现控制或者传动故障，直接导致储能电机M长期连续运转，直至烧毁。

这是配网变电检修人员经常会遇到的断路器缺陷/故障。电机损毁的原因是由于储能辅助开关的常闭接点S₂-1多次拉弧后损伤，无法进行转换，接点始终常闭，虽然断路器储能完成，但是储能单元长期通电，储能电机M被迫连续运转，直至烧毁。

储能辅助开关S₂-1的故障只是引起电机损毁的诱因，造成电机的损毁的直接原因是电机连续运转后的热击穿。

真空断路器采用的储能电机大都是短时工作制或断续工作制电机。根据《GB755-2008旋转电机定额和性能标准规定》中所定义的短时工作制电机和断续周期制电机，其运行周期中都需要有一个停机和断能(即停电)的时间，以满足电机有一个足够的时间冷却，以恢复电机自身的热稳定，如图2、图3中所示。

可见，断路器中所采用的储能电机都不满足连续运转的条件。而作为断路器的动力控制和传送机构的储能单元，其缺乏故障后对自身采取的停止运作的保护保护装置，一旦当储能单元出现控制或者传动故障后，无法打破这个死循环的命令，储能电机长期连续运转，最后热稳定击穿而损毁。

申请人单位的变电修试一组管辖维护的10千伏配网中，真空断路器的型号有VB5，ZN-28E等。

通过对4年内的修试记录进行统计，汇总了最为常见的5种型号断路器的故障次数和弹簧操动机构故障次数，如表1所示。

表1、断路器及操动机构故障次数、故障率统计：

从表1中可以清楚的发现，因弹簧操动机构原因导致真空断路器故障和缺陷的占到断路器故障和缺陷的80％以上。