断路器储能电机失灵保护装置及防止储能电机失灵的方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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S 2的常闭接点S2_l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S 2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。
[0006] 但是，当断路器的储能辅助开关S2的常闭接点S2-l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。
[0007] 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-l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。
[0008] 储能辅助开关S2-l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。
[0009] 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《GB755-2 0 0 8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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 表1、断路器及操动机构故障次数、故障率统计：
[0014]
[0015] 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。
[0016] 为了避免对储能电机造成伤害，增加断路器安全运行的可靠性，针对具体的断路 器储能单元，找到一种通用的储能电源闭锁保护/防止断路器储能电机失灵的方法，是实际 运行和维护工作中十分迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0017] 本发明所要解决的技术问题是提供一种断路器储能电机失灵保护装置及防止储 能电机失灵的方法，当断路器储能单元出现故障后，强制闭锁/切断储能电源，从而达到保 护储能电机的发明目的。
[0018] 本发明的技术方案是:提供一种断路器储能电机失灵保护装置，所述的断路器储 能电机设置在断路器储能单元中，储能电机线圈M和储能辅助开关S2的常闭接点S2-1依次 串接后，经过储能电源控制开关2DK与控制电源的两端分别对应连接;其特征是：
[0019] 在所述断路器储能电机的电气回路中，设置一个储能保护模块；
[0020] 所述的储能保护模块至少包括一个电压继电器U、一个带延时的电压继电器SU和 一个电流时间继电器I;
[0021] 所述带延时的电压继电器SU控制线圈的两端，经过电流时间继电器I的常开接点 1-1，分别与控制电源的两端对应连接；
[0022] 所述电压继电器U控制线圈的两端，经过带延时的电压继电器SU的延时打开触点 SU-1，分别与控制电源的两端对应连接；
[0023] 所述电压继电器U的常开接点U-2,并接在延时打开触点SU-1上，构成电压继电器U 的"自保持"功能电路；
[0024]所述电压继电器U的常闭接点U-1、电流时间继电器I的控制线圈、储能辅助开关S2 的常闭接点S2-1和储能电机线圈M依次串接后与控制电源的两端分别对应连接；
[0025]当断路器储能单元工作正常时，合上储能电源控制开关2DK，储能电机M得电并开 始转动，带动储能弹簧进行储能，同时电流时间继电器I线圈得电，常开接点I -1闭合，带延 时的电压继电器SU的线圈得电，开始计时；当计时时间达到断路器所规定的储能完成时间 后，断路器储能完成，储能辅助开关&的常闭接点&断开，切断储能电机电源；同时电流时间 继电器I线圈失电，常闭接点1-1断开，带延时的电压继电器SU的线圈失电，停止计数，接点 SU-1不动作，电压继电器U不启动，储能保护模块不启动闭锁储能电源的功能；
[0026]当断路器储能单元出现故障时，合上储能电源控制开关2DK，储能电机M得电开始 转动，带动储能弹簧进行储能，同时电流时间继电器I线圈得电，常开接点I -1闭合，带延时 的电压继电器s U的线圈得电开始计时；当计时超过对储能电机的电气回路中流过电流的采 样设定时间后，储能电机仍然得电继续转动，则常开接点SU-1闭合，电压继电器U的线圈得 电，常开接点U-2闭合，电压继电器U的线圈实现电压"自保持"，常开接点U-1断开，切断储能 电机的电源，强制闭锁储能单兀的控制电源，储能保护t吴块启动闭锁储能电源的功能。
[0027] 具体的，所述断路器所规定的储能完成时间为15秒，所述对储能电机的电气回路 中流过电流的采样设定时间为20秒。
[0028] 进一步的，在所述电压继电器U线圈的两端，并接有指示灯D，用于对外发出报警信 号。
[0029] 本发明还提供了一种防止断路器储能电机失灵的方法，所述的断路器储能电机设 置在断路器储能单元中，所述的断路器储能单元中还包括有弹簧操动机构;其特征是：
[0030] 在所述断路器储能电机的电气回路中，设置一个储能保护模块；
[0031] 所述的储能保护模块由采样单元、延时单元和储能电机电气回路通/断控制单元 构成；
[0032] 所述的采样单元用于对流过储能电机的电气回路中的电流进行时间采样；
[0033] 所述的延时单元用于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；
[0034] 所述的储能电机电气回路用于接通/切断所述储能电机的电气回路；
[0035] 当所述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后，储能保 护模块就判定断路器储能单元的弹簧操动机构出现故障；
[0036] 则所述的储能保护模块对断路器储能电机的电气回路采取保护措施，切断储能电 机的电源，停止储能电机的运转；
[0037] 所述的防止断路器储能电机失灵的方法，通过监控所述储能电机电气回路中流过 电流的时间，来判定断路器储能单元的弹簧操动机构是否出现故障，避免储能电机的长期 连续运转，防止和避免所述储能电机的烧毁和损坏，进而保障断路器的运行可靠性，提高城 市电网的安全、经济、稳定运行。
[0038] 其所述储能电机的电气回路至少包括储能电机线圈M和串接在控制电源与储能电 机线圈M之间的储能辅助开关S2的常闭接点S 2_ 1;
[0039] 所述的储能保护模块包括一个电压继电器U、一个带延时的电压继电器SU和一个 电流时间继电器I;
[0040] 所述的电压继电器U构成所述的储能电机电气回路通/断控制单元，用于接通或断 开储能电机的电气回路和实现"自保持"功能；
[0041] 所述的带延时的电压继电器SU构成所述的延时单元，用于计量储能电机的运转动 作时间，控制电压继电器U的启动；
[0042] 所述的电流时间继电器I构成所述的采样单元，用于检测储能电机的电气回路中 流过电流的时间，启动带延时的电压继电器S U。