摘要 本文简述了目前10kV及以下配电开关柜在运行用中常出现故障及由此引发的二次故障对电气设备所造成的损害。重点分析了10kV配电开关柜的电气工作原理，主要包括开关合闸回路，电气闭锁回路，保护装置合闸回路等。提出改良配电开关柜的具体方案，及开关柜改良后的运行情况，并对改这次改良的效果作出评价。
关键词 配电开关柜；合闸回路；电气闭锁回路；延时保险丝；合闸保持
中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）79-0178-02
0 引言
随着社会的发展，用电户对电力的需求量日益增长，配电网络的发展成指数级增长，配电设备的运行管理成了电网企业的又一项重要工作。由于配电设备数量繁多，设备质量参差不齐，设备故障率高等因素导致设管理水平不高。设法减少设备故障率是提高设管理水平的关键。在设备故障分析中发现，由于开关机械故障引发的二次电气设备故障是较为频发的，故障造成开关柜合闸线圈损坏，致使开关不能合闸送电，延长了给用电户的供电的时间，对社会造成不良的影响。
通过对开关柜的电气原理及相应的保护合闸回路分析，可以通过改良开关柜的电气回路来减少开关柜的故障率。
1 开关柜电气回路
图2中KK为开关操作把手接点；1ZJ为图1中开关的储能闭锁继电器常闭接点。
保护装置合闸回路：
图3中HBJ：为合闸保持继电器电流型线圈；HBJ1：合闸保持继电器的常开接点；TBJ：为跳闸保持继电器常闭接点；DL：为开关柜开关位置常闭接点；HQ：为合闸线圈。当合闸输入端带正电压时，HBJ动作，HBJ1接通，HQ带电动作，开关合闸动作，开关合闸成功后DL断开，HBJ复归，HBJ1断开，合闸动作完成。在整个过程中HBJ从解发动作直到开关合闸成功的过程中是保持在动作状态，假如由于开关机械故障导致开关合闸不成功，DL一直处于接通状态，HBJ动作也一直处于动作状态，HQ就会一直带电。
2时间继电器
时间继电器，它是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型和其他型等。
这种继电器通常可以设定延时时间，经常见到的是时间继电器。
时间继电器是这样工作的，那通电延时的时间继电器来说，在使用之前要一定一个时间，例如设定延时时间10s，在继电器线圈通电后，如果里面有瞬时触点的话，这些触点会立即动作，常闭的会断开，常开的会闭合，而延时触点会在10s后，常闭的延时触点会断开，常开的延时触点会闭合。
而断电延时触点，是在线圈断电，经过设定的延时时间之后，这些触点才会动作。
通电延时就是继电器通电后延时动作（触点断开或闭合）。
断电延时就是继电器断电后延时动作（触点断开或闭合）。
触点断开或闭合就要看控制回路所接的是常闭接点还是常开接点。
瞬时就是一通电即动作（不考虑继电器固有机械动作时间）。
时间继电器类型：
时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。
空气阻尼型时间继电器的延时范围大（有0.4s～60s和0.4s～180s两种），它结构简单，但准确度较低。
当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹，上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。
吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。
时间继电器：当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。
延时保险丝在合闸回路中的作用：
根据开关电气合闸回路图及保护装置合闸回路图，在开关柜合闸时，保护装置的合闸继电器动作，合闸回路通电，合闸线圈带电动作，开关机构合闸动作。当开关柜机械出现故障使得开关合闸不成功时，合闸线圈一直保持在带电状态，合闸线圈有电流通过会发热，一般只需5min就可烧坏合闸线圈。加装的延时保险丝是串联在合闸回路上的，对合闸回路所起的保护作用。在已安装了延时保险丝的开关柜合闸时，就算开关柜机械出现机械故障使得合闸不成功，在5s～10s内将合闸回永久断电，保护了合闸线圈。延时保险丝在正常合闸情况下回路带电时间只有0.5s左右，保险丝是不会烧断的。就这样，延时保险丝既不影响合闸回路的功能又可对合闸回路的起到了很好的保护作用。
3 延时保险丝的安装位置及安装方法
延时保险丝是串联在合闸回路上的，理论上无论延时保险丝安装在哪个位置都对电路起保护作用。在安装位置的选择上，应考虑安装的操作的方便，安装过程的安全性，运行维护方便等因素。综合各方面因素，延时保险丝安装地点选择在开关柜端子排上，在的合闸回路端子上解开接线，接线接入延时保险丝座子的一端，用引线连接原端子与延时保险丝座子另一端，再把延时保险丝插到座子上，整个安装过程就完成了。在日后的维护中，需更换延时保险丝时，只需打开端子排柜门，换上新的延时保险丝就完成更换工作，无需操作电气一次设备。
4 改良后的开关柜运行情况
在所有管辖设备中，选取由于机械故障导致合闸线圈烧坏的这类开关柜作为对像，对这些开关柜进行加装延时保险丝的改良。经过改良后，统计这类故障再发生的次数与其它没安装延时保险丝的开关柜相比较。经过两年的运行统计数据比较，53台已安装延时保险丝的开关柜损坏合闸线圈的次数共为1台次， 506台没安装延时保险丝的开关柜损坏合闸线圈的次数共为38台次。经进一步了解，已安装延时保险丝的开关柜损坏合闸线圈的原因是由于安装延时保险丝时选错型号，延时保险丝与合闸线圈工作电流不匹配所致。由此说明延时保险丝给合闸线圈起到了很好的保护作用。
5 结论
在配电开关柜的电气合闸回路上串联延时保险丝，既不影响合闸回路的正常功能又可对合闸线圈起到了很好的保护作用，且有安装维护方便，改造成本低等优点，提高了电网供电可靠性。
在配电设备运行维护管理中，如出现类似的设备故障，可尝试对开关柜进行加装延时保险丝的改造。如果跳闸线圈也经常损坏，本文不建议对跳闸回路进行改造。
参考文献
[1]唐志平.供配电技术[D].北京：电子工业出版社，2009.
[2]北京市电力公司.配电网技术标准 运行维护分册[D].北京：中国电力出版社，2010.
[3]王越明.工厂供配电技术问答[D].北京：化学工业出版社，2009.
[4]C.L.Wadhwa.电力系统工程—发电、配电及用电技术[D].北京：科学出版社，2009.
[5]张祥军，关大陆.供配电应用技术[D].北京：科学出版社，2011.
