基于综保与消防切非联动的分励脱扣器控制回路优化设计

彭礼星¹ 谢玉祥²
1.国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司江门作业区
2.国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司项目三部

摘要

分励脱扣器是低压配电系统中断路器远程跳闸的核心元件，其控制回路可靠性对输油站消防切非安全至关重要。依据GB50253-2014，消防切非信号必须采用硬线连接。针对综保与消防切非联动中常见的电源取相混乱、线圈烧毁、拒动等问题，通过分析控制回路原理，明确电源同相取电、常闭辅助触点防烧线圈等核心要求，提出AC220V分励脱扣器标准化联动方案。经珠三角成品油站厂等工程实践，该方案可有效解决短路、线圈长期带电等隐患，提升跳闸快速性与系统可靠性。

关键词：分励脱扣器；综保；消防切非；常闭辅助触点；控制回路；同相取电。

引言

在输油站等易燃易爆高危场所，分励脱扣器作为实现远程跳闸的核心执行元件，其控制可靠性直接关系到消防切非系统的成败。实际工程中，分励脱扣器常由综保与消防切非中间继电器联动控制。针对控制回路设计中常见的电源取相混乱、辅助触点漏接、线圈烧毁及系统拒动/误动等问题，提出优化设计方法：对于自控、通信、UPS等核心保障电源不参与切非；对于需参与切非但不受综保控制的电源，可采用并联方式统一控制，以减少布线成本；对于受综保控制的电源，必须采用独立控制方式以避免并联引发的误跳闸和故障扩大。采用四开四闭型中间继电器，每个继电器最多可实现四路分励脱扣器的独立控制，在保证控制可靠性的同时兼顾经济性与紧凑性。综合考虑输油站ESD紧急停车系统的控制电压为 24VDC、中继箱到现场开关柜的敷设距离较远易产生线损导致电压衰减，设计中中继箱采用“24VDC继电器控制220VAC 继电器”的二级控制方式实现消防切非。24VDC控制回路负责传输消防切非指令，220VAC有效解决长距离敷设的线损问题，提升控制回路的抗干扰能力；同时，220VAC控制回路直接驱动分励脱扣器动作，保证脱扣器线圈的动作电压满足要求。

一、分励脱扣器联动控制回路典型故障案例分析

案例1：漏接常闭辅助触点导致输油站分励脱扣器线圈烧毁。某成品油中转站罐区配电改造工程中，10个断路器分励脱扣器用于火灾时切断罐区执行机构、现场机泵等非消防负荷，施工过程中因施工人员专业素养不足、现场验收不到位，所有脱扣器控制回路均未串接断路器常闭辅助触点。系统投运3个月后，运维巡检发现2个断路器脱扣器线圈完全烧毁，其中1个线圈短路引发开关柜柜体局部发热，存在电气火灾隐患；调取系统运行记录显示，此前因综保装置调试触发过1次跳闸试验，跳闸后分励脱扣器线圈因无常闭辅助触点切断供电回路而长期带电，最终因过热烧毁。深入分析故障原因：一是分励脱扣器线圈为短时工作制元件，国标要求其额定带电时间通常不超过 3s，长时间带电会导致线圈温度快速升高；二是无辅助触点切断回路的设计缺陷，线圈带电时间超过2s即开始过热，最终引发烧毁故障。该故障若未及时发现，极易引发电气火灾。

案例2：电源取相不同导致控制回路相间短路。某输油站配电室中，综保装置的工作电源取自市电L1相+ N，消防切非中间继电器的工作电源取自市电L2相+ N，二者未遵循同相取电原则。雷雨天气时，市电电网电压出现大幅波动，综保装置因电压异常触发保护动作，驱动分励脱扣线圈使断路器分闸，与此同时现场运维人员正在进行消防切非系统测试，切非继电器控制线路处于导通状态，不同相的控制线路在分励脱扣器线圈端形成回路，直接引发相间短路故障，造成配电室部分控制模块损毁，切非系统整体瘫痪。

输油站等易燃易爆高危场所的切非系统作为火灾事故中的关键安全保障系统，其故障后果远高于普通建筑工程：跨相取电易导致综保与切非继电器同时驱动分励线圈时引发相间短路，造成控制回路整体损毁；漏接常闭辅助触点则易导致线圈长期带电烧毁，造成切非系统拒动。两类故障均可能诱发火灾或大面积生产中断。上述典型案例充分印证了“同相取电”与“常闭辅助触点防烧线圈”是输油站切非控制回路设计的两大核心要点，也是保障控制回路可靠运行的基础前提。

二、分励脱扣器联动控制回路核心设计原则

   输油站AC220V分励脱扣器控制回路设计需遵循三项核心原则：

一、电源同相取电原则
控制回路中综保装置、切非中间继电器、分励脱扣器线圈的工作电源必须全部取自站场应急电源的同一相（如L1相）及同一零线N，禁止跨相取电、混用市电与应急电源。原因：①应急电源专供消防及安全保障系统，同相取电可确保市电断电后切非指令仍有效传输；②跨相取电会在多器件同时动作时产生相间电压，易烧毁线圈或引发相间短路；③混用市电与应急电源会因电压、频率差异导致控制不稳，引发拒动或误动。

二、短时工作制适配原则
分励脱扣器线圈为短时工作制元件，仅允许瞬间通电驱动跳闸，长时间带电会致绝缘老化、过热烧毁。设计必须通过断路器常闭辅助触点实现“跳闸后立即断电”，从硬件杜绝线圈长期带电。同时选用耐温≥85℃的耐高温型线圈，适应恶劣环境，提升可靠性。

三、独立控制与冗余设计原则
综保装置控制的电源断路器分励脱扣器须采用独立控制，避免并联干扰，确保单路故障不影响其他回路并便于故障定位。核心区域切非回路可冗余设计：优先选用双组常闭辅助触点断路器，一组切断线圈供电，另一组监测状态；增加线圈带电监测模块与声光报警，异常带电时实时告警，便于运维处置，全面提升回路可靠性与可维护性。

三、断路器常闭辅助触点防烧线圈的作用机制

    断路器常闭辅助触点与主触头采用机械联动结构，动作逻辑完全相反，是实现分励脱扣器线圈“自动通断”、防止其长期带电烧毁的核心硬件。其动作过程分为三个阶段：合闸状态下，主触头闭合，常闭辅助触点同步闭合，切非控制回路导通，满足指令触发即跳闸的要求；跳闸瞬间，分励脱扣器通电驱动主触头断开，常闭辅助触点随之机械断开，瞬时切断线圈供电回路；跳闸后，主触头与常闭辅助触点均保持断开，确保线圈立即断电，避免过热烧毁。该机械联动方式无需额外控制逻辑，响应迅速，可从硬件层面彻底解决线圈长期带电的设计缺陷。在输油站切非控制回路中，应优先选用自带双组常闭辅助触点的断路器（如ABB Tmax T4、施耐德 NSX 400系列），其中一组用于切断线圈供电回路实现防烧保护，另一组接入线圈带电监测模块，实时监测供电状态并在异常带电时触发声光报警，从而提升回路的可靠性与可运维性。

四、AC220V 分励脱扣器联动控制回路拓扑设计

结合珠三角成品油站场的工程实践，以现场常用的上海华建LL310综保和苏州万龙ST420L综保为核心，设计适配输油站的AC220V分励脱扣器联动控制回路拓扑，该拓扑严格遵循上述核心设计原则，采用“应急电源同相取电+常闭辅助触点防烧+二级继电器控制+状态监测”的设计思路，兼顾控制可靠性、现场适用性和可运维性。

    电源取相设计。控制回路所有电气元件的工作电源均取自输油站应急电源L1相+应急零线N，具体包括：综保装置工作电源、消防切非24VDC中间继电器工作电源、220VAC 驱动继电器工作电源、分励脱扣器线圈工作电源，确保所有回路同相取电，杜绝相位差引发的相间短路和过电压问题。应急电源端设置空气开关，实现控制回路过流保护，防止电网电压波动对控制回路造成损毁。

参考文献

• GB14048.2-2020《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》
• GB50160-2008（2018 年版）《石油化工企业设计防火标准》
• GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》
• SY/T 0061-2021《石油化工企业电气设计规范》
• 工业与民用配电设计手册编委会。工业与民用配电设计手册（第四版）[M]. 中国电力出版社，2016.
• GB50253-2014《输油管道工程设计规范》

[7] GB3836.1-2010《爆炸性环境 第 1 部分：设备 通用要求》

...