高壓斷路器彈簧機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障診斷及檢修方法

邯鄲供電公司 趙晨光 高欣 劉林

1 引言

隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓和斷路容量的不斷提高，斷路器作為主要的保護(hù)、控制元件，動(dòng)作可靠性非常重要。其中決定斷路器能否正常開(kāi)斷的操作機(jī)構(gòu)，無(wú)疑斷路器的關(guān)鍵部分。彈簧操作機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、維護(hù)工作量小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于220kV及以下電壓等級(jí)的高壓斷路器。但因機(jī)構(gòu)材料質(zhì)量和制造加工工藝等問(wèn)題，彈簧機(jī)構(gòu)時(shí)常出現(xiàn)原件受損、拒動(dòng)、接觸不良等問(wèn)題，嚴(yán)重影響斷路器的正常工作，因此對(duì)于彈簧機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障必須高度引起重視。本文以CT14型彈簧機(jī)構(gòu)為例，對(duì)彈簧機(jī)構(gòu)幾種常見(jiàn)故障現(xiàn)象進(jìn)行介紹，深入分析故障原因，提出故障的診斷方法和處理措施。

2 彈簧機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障分析及處理方法

2.1 儲(chǔ)能故障

彈簧操作機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能回路在儲(chǔ)能過(guò)程中，常見(jiàn)故障類型為：儲(chǔ)能電機(jī)不啟動(dòng)、儲(chǔ)能不到位與儲(chǔ)能完成后電機(jī)不停轉(zhuǎn)。

2.1.1 儲(chǔ)能電機(jī)不啟動(dòng)原因及處理方法

彈簧機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能時(shí)，儲(chǔ)能電機(jī)不啟動(dòng)的故障原因和處理方法主要有以下3種：

（1）儲(chǔ)能電動(dòng)機(jī)電源及二次回路故障。處理方法：首先觀察儲(chǔ)能電機(jī)電源是否在合位，試?yán)蠋紫?，觀察有何反應(yīng)；用手輕按二次回路中主要觸點(diǎn)，檢查是否有虛接、接觸不良等故障；用萬(wàn)用表檢測(cè)儲(chǔ)能回路電阻和電壓是否正常、空氣開(kāi)關(guān)有無(wú)故障。若電壓幅值達(dá)到接觸器動(dòng)作而接觸器未吸合，檢查接觸器、繼電器觸點(diǎn)是否接觸良好、有無(wú)氧化，二次回路接線有無(wú)松動(dòng)、斷線開(kāi)路、絕緣破損，延時(shí)繼電器氣囊是否破損等。當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，對(duì)問(wèn)題部位應(yīng)加以打磨、緊固或針對(duì)問(wèn)題元件及時(shí)進(jìn)行更換。

（2）儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)故障。處理方法：若萬(wàn)用表顯示無(wú)電壓或電壓低，問(wèn)題可能由限位開(kāi)關(guān)引起。檢修人員應(yīng)檢查限位開(kāi)關(guān)觸頭是否氧化、限位開(kāi)關(guān)位置是否合適。當(dāng)出現(xiàn)上述問(wèn)題時(shí)，應(yīng)對(duì)限位開(kāi)關(guān)觸頭進(jìn)行打磨或調(diào)整限位開(kāi)關(guān)到合適位置。

（3）儲(chǔ)能電機(jī)故障。處理方法：如果接觸器處于吸合狀態(tài)，而電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)檢查電機(jī)端子電壓。當(dāng)電機(jī)端子電壓正常時(shí)，則可判定是電機(jī)發(fā)生故障。一般故障原因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)線圈短線、匝間短路以及電機(jī)碳刷磨損嚴(yán)重或脫落，可采取更換線圈、碳刷等措施[1]。

2.1.2 儲(chǔ)能不到位原因及處理方法

斷路器合閘后，限位開(kāi)關(guān)接通電機(jī)回路對(duì)彈簧儲(chǔ)能，但時(shí)常會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)能不到位的故障，故障原因及處理方法主要有以下5種：

（1）限位開(kāi)關(guān)偏下致使合閘彈簧尚未儲(chǔ)能完畢，觸點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)換，切斷電動(dòng)機(jī)電源使儲(chǔ)能不到位。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整限位開(kāi)關(guān)高低位置，以保證儲(chǔ)能到位。（2）觸點(diǎn)氧化、配線松動(dòng)接觸不良造成電路時(shí)通時(shí)斷，處理方法一般是用細(xì)砂紙修復(fù)打磨觸點(diǎn)或更換限位開(kāi)關(guān)。（3）延時(shí)繼電器觸點(diǎn)老化或其延時(shí)小于整定值且偏差較大，在儲(chǔ)能未到位時(shí)提前切斷儲(chǔ)能電機(jī)回路。此時(shí)可采用細(xì)砂紙修復(fù)、打磨儲(chǔ)能延時(shí)繼電器觸點(diǎn)，或調(diào)整儲(chǔ)能延時(shí)繼電器的延時(shí)觸頭整定值，使儲(chǔ)能電機(jī)在延時(shí)整定值范圍內(nèi)完成儲(chǔ)能，并適當(dāng)留有一定裕度。（4）儲(chǔ)能齒輪齒牙或棘爪磨損嚴(yán)重，驅(qū)動(dòng)時(shí)脫扣打滑，電機(jī)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)，造成儲(chǔ)能不到位，儲(chǔ)能電機(jī)老化出力效率降低，造成儲(chǔ)能電機(jī)在額定范圍內(nèi)不能完成儲(chǔ)能。這時(shí)應(yīng)對(duì)問(wèn)題元件進(jìn)行修復(fù)或更換。（5）當(dāng)儲(chǔ)能電機(jī)發(fā)生老化并出力效率降低，且無(wú)法通過(guò)調(diào)整其它元器件來(lái)保證儲(chǔ)能電機(jī)可靠完成儲(chǔ)能，一般應(yīng)更換電機(jī)[2]。

2.1.3 儲(chǔ)能完成后電機(jī)不停轉(zhuǎn)的原因及處理方法

斷路器彈簧機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能完成后，儲(chǔ)能電機(jī)不停轉(zhuǎn)主要表現(xiàn)為：斷路器在合閘后，操作機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能電機(jī)開(kāi)始工作，但彈簧能量?jī)?chǔ)滿后，電機(jī)仍在不停運(yùn)轉(zhuǎn)。主要原因多為限位開(kāi)關(guān)位置偏高或短路受潮引起。處理方法是檢查儲(chǔ)能回路中的限位開(kāi)關(guān)位置是否合適，調(diào)整其上下位置來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確斷電；對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效地干燥處理，開(kāi)啟機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的加熱驅(qū)潮裝置，更換損壞部件[3]。

2.2 機(jī)構(gòu)拒分、拒合故障

2.2.1 電氣原因及處理方法

因電氣原因?qū)е聶C(jī)構(gòu)拒動(dòng)常見(jiàn)故障有2種：回路中觸點(diǎn)松動(dòng)、接觸不良；分、合閘線圈故障。以CT14型彈簧機(jī)構(gòu)為例，對(duì)斷路器拒動(dòng)電氣原因進(jìn)行分析討論，彈簧機(jī)構(gòu)分合閘控制回路如圖1所示。

（1）從圖1可以看出，當(dāng)遠(yuǎn)近控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)HK的觸點(diǎn)、閉鎖繼電器的觸點(diǎn)KL1、中間繼電器觸點(diǎn)ZJ、輔助開(kāi)關(guān)DL 的觸點(diǎn)接觸不良或斷開(kāi)時(shí)，會(huì)造成閘線圈電壓過(guò)低或無(wú)電壓，使斷路器拒動(dòng)。同樣，當(dāng)以上各觸點(diǎn)發(fā)生粘連故障，不能正常分合時(shí)，也會(huì)造成斷路器不能正常動(dòng)作。處理方法是：首先觀察端子排上各個(gè)接頭是否有斷開(kāi)、松動(dòng)情況，用手輕按各個(gè)接頭，檢查回路是否存在接觸不良情況。然后，用萬(wàn)用表檢測(cè)控制回路電阻、電壓是否正常。測(cè)量電壓法是在控制回路通電情況下，首先測(cè)量回路整體是否導(dǎo)通，通常情況下，合閘時(shí)分閘回路導(dǎo)通、分閘時(shí)合閘回路導(dǎo)通。當(dāng)回路出現(xiàn)斷路故障時(shí)，保持萬(wàn)用表1個(gè)測(cè)量點(diǎn)不動(dòng)，另一個(gè)測(cè)量點(diǎn)順著回路方向進(jìn)行測(cè)量。如果電壓不為0，則可判斷相鄰被測(cè)點(diǎn)為故障點(diǎn)。測(cè)電阻時(shí)要注意不要引起回路接地、不要在有電壓的回路測(cè)量。檢查發(fā)現(xiàn)為內(nèi)部部件故障則進(jìn)行更換。（2）斷路器控制回路中的分合閘線圈、繼電器等都是按照短時(shí)通電設(shè)計(jì)而成，當(dāng)分合閘回路電流不能正常切斷造成回路長(zhǎng)時(shí)間通電時(shí)，通常會(huì)發(fā)生分合閘線圈或繼電器燒毀。此時(shí)（正在操作時(shí)）檢修人員可根據(jù)空氣中燒焦的氣味，快速確定故障類型，發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)拒動(dòng)的真正原因。處理方法是將電磁鐵線圈進(jìn)行解體檢查，清洗電磁鐵軛、銅套內(nèi)的灰塵或油污，若線圈、繼電器燒壞則進(jìn)行更換。

圖1 斷路器分合閘控制回路

2.2.2 機(jī)械原因及處理方法

當(dāng)斷路器彈簧機(jī)構(gòu)由于機(jī)械原因而導(dǎo)致拒合，通常故障現(xiàn)象有3種：合閘鐵芯和機(jī)構(gòu)動(dòng)作，斷路器無(wú)法合閘；鐵芯動(dòng)作，但頂不動(dòng)機(jī)構(gòu)；合閘跳躍。下面我們針對(duì)以上3種故障現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和處理方法進(jìn)行分析討論。

斷路器合閘鐵芯已動(dòng)作，而斷路器拒合的原因與處理方法：

(1)主軸與拐臂連接用圓錐銷被切斷。處理方法為檢修設(shè)備，更換新銷釘。

(2)合閘彈簧疲勞。處理方法為檢修設(shè)備，更換新彈簧。

(3)脫扣連板動(dòng)作后不復(fù)歸或復(fù)歸緩慢。處理方法為檢查脫扣連板彈簧有無(wú)失效，機(jī)構(gòu)主軸有無(wú)竄動(dòng)，如損壞應(yīng)進(jìn)行修理或更換。

(4)脫扣機(jī)構(gòu)未鎖住。處理方法為調(diào)整半軸與扇形板的搭接量。

斷路器發(fā)生合閘鐵芯動(dòng)作，而機(jī)構(gòu)不動(dòng)作的主要原因與處理方法：

(1)合閘鐵芯頂桿頂偏。處理方法為調(diào)整連板到頂桿中間。

(2)機(jī)構(gòu)發(fā)生卡澀，動(dòng)作不靈活。處理方法為檢查機(jī)構(gòu)連動(dòng)部分，打磨、潤(rùn)滑相應(yīng)問(wèn)題部件。

(3)驅(qū)動(dòng)棘爪與棘輪間卡死。處理方法為調(diào)整電動(dòng)機(jī)凸輪到最高升程后，調(diào)整棘爪與棘輪間隙至0.5mm，不卡死為宜。

當(dāng)回路發(fā)生合閘跳躍，故障現(xiàn)象為斷路器合閘后立即進(jìn)行分閘，主要原因?yàn)椋悍珠l電磁鐵發(fā)生卡滯。當(dāng)斷路器處在合閘狀態(tài)時(shí)，分閘回路導(dǎo)通，此時(shí)由于分閘電磁鐵卡滯，機(jī)構(gòu)發(fā)出分閘信號(hào)，導(dǎo)致斷路器分閘；由于扇形板與半軸搭接太少，導(dǎo)致斷路器分閘狀態(tài)不穩(wěn)定，故而發(fā)生合后即分現(xiàn)象。針對(duì)以上2中故障原因，相應(yīng)的處理方法是：修理或更換分閘電磁鐵；調(diào)整扇形板與半軸搭接量，使其合適。在此需要提出注意的是，當(dāng)半軸發(fā)生自行復(fù)位困難現(xiàn)象時(shí)，其原因一般為半軸復(fù)位鈕簧疲勞而導(dǎo)致，此時(shí)應(yīng)更換復(fù)位鈕簧來(lái)保證扣接量合適。

當(dāng)斷路器機(jī)構(gòu)由于機(jī)械原因?qū)е戮芊郑话愎收犀F(xiàn)象為分閘鐵芯已動(dòng)作，而斷路器不能分閘，此時(shí)故障主要有3方面故障原因：分閘拐臂與主軸銷釘切斷；分閘彈簧疲勞；扇形板與半軸搭接太多。針對(duì)以上3種原因，相應(yīng)的故障處理方法為：更換新銷釘；更換新彈簧；調(diào)整扇形板與半軸搭接量，使其合適。

當(dāng)回路發(fā)生分閘跳躍，故障表現(xiàn)為斷路器分后即合。故障主要原因是由于合閘鐵芯或手動(dòng)合閘桿卡滯而無(wú)法復(fù)位引起。相應(yīng)的處理方法是拆下動(dòng)鐵芯，將其校正好，復(fù)裝時(shí)保證鐵芯在各個(gè)位置都不卡滯，并對(duì)手動(dòng)合閘桿進(jìn)行校正、潤(rùn)滑[4]。

3 檢修方法和注意事項(xiàng)

3.1 檢修方法

通過(guò)對(duì)彈簧機(jī)構(gòu)的研究與長(zhǎng)時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)如何準(zhǔn)確診斷故障點(diǎn)，解決彈簧機(jī)構(gòu)故障，本文總結(jié)出一套6步檢修法。(1)問(wèn)。去往變電站之前提前詢問(wèn)值班人員故障現(xiàn)象，減少不必要的工作量，提高檢修效率。通過(guò)向運(yùn)行人員詳細(xì)詢問(wèn)故障現(xiàn)象，針對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行初步分析，初判故障原因，制定初步檢修策略，備齊相應(yīng)工器具、備品備件和檢修資料圖紙。

(2)看。通過(guò)眼睛觀察來(lái)定位設(shè)備的故障點(diǎn)。彈簧機(jī)構(gòu)中很過(guò)內(nèi)部故障可通過(guò)外部異?，F(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)，如分閘緩沖器漏油、機(jī)構(gòu)銹蝕卡澀、分閘扇形板與半軸搭接不合適等，這時(shí)可通過(guò)仔細(xì)觀察機(jī)構(gòu)外部異?，F(xiàn)象進(jìn)而分析確定機(jī)構(gòu)內(nèi)部故障點(diǎn)。

(3)聞。通過(guò)鼻子感知設(shè)備氣味，判斷故障可能發(fā)生原因。當(dāng)斷路器分（合）閘線圈、機(jī)構(gòu)保護(hù)插件上的繼電器等部件燒毀時(shí)，可通過(guò)設(shè)備周圍燒糊的味道來(lái)診斷故障原因，進(jìn)而定位故障點(diǎn)，消除故障。

(4)試。通過(guò)斷路器分合閘動(dòng)作試驗(yàn)，觀察彈簧機(jī)構(gòu)在分合閘狀態(tài)下的狀況，以此診斷故障可能發(fā)生的位置和原因。當(dāng)斷路器發(fā)生分后即合、合后即分等故障時(shí)，通過(guò)試分試合可較快地判斷可能發(fā)生的故障點(diǎn)。

(5)聽(tīng)。通過(guò)耳朵感知設(shè)備動(dòng)作時(shí)所發(fā)出的異常聲響，進(jìn)而分析故障原因，確定故障點(diǎn)。斷路器機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能過(guò)程中，機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能棘輪與棘爪等部件配合動(dòng)作時(shí)發(fā)生的異常聲音。機(jī)構(gòu)不儲(chǔ)能或機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能后電機(jī)不停轉(zhuǎn)產(chǎn)生異常聲音，此時(shí)可通過(guò)收集聲音信息進(jìn)行故障分析診斷。

(6)測(cè)。通過(guò)使用萬(wàn)用表對(duì)二次回路進(jìn)行測(cè)量，快速確定故障原因，消除設(shè)備故障。通常二次回路斷線、短路等故障，通過(guò)使用電壓法或電阻法，能較快找到斷點(diǎn)或短路點(diǎn)[5]。

3.2 注意事項(xiàng)與合理化建議

(1) 現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)儲(chǔ)能電機(jī)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)在機(jī)構(gòu)未儲(chǔ)能的情況下，檢查儲(chǔ)能電源及儲(chǔ)能控制電源是否正常，避免造成機(jī)械擠傷。(2)對(duì)于運(yùn)行時(shí)間在10年左右的彈簧機(jī)構(gòu)，如果某元件有家族性問(wèn)題，應(yīng)對(duì)該元件進(jìn)行更換，并開(kāi)展同一批次、同一運(yùn)行年限彈簧操作機(jī)構(gòu)的檢查檢修，狀況極差情況應(yīng)及時(shí)提出機(jī)構(gòu)更換計(jì)劃。對(duì)于備品備件的現(xiàn)場(chǎng)檢查和選用，尤其是緩沖器的挑選，應(yīng)選取質(zhì)量合格的配件。決不能把新配件當(dāng)成合格件，必須經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查和挑選。(3)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的裝配工藝和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的管理。開(kāi)展針對(duì)性強(qiáng)的有效技術(shù)培訓(xùn)，高效提高檢修人員的綜合技能素質(zhì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著斷路器開(kāi)斷容量的不斷提高，電力系統(tǒng)對(duì)于斷路器的動(dòng)作可靠性和檢修安全性提出了更高的要求，本文通過(guò)對(duì)已廣泛使用的彈簧機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障進(jìn)行深入分析，總結(jié)出一套高效、實(shí)用的檢修方法，有利于快速、準(zhǔn)確、可靠的解決斷路器檢修中的實(shí)際問(wèn)題，具有可推廣性。

[1]陳世丹,盧興福．CT14彈簧機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障的原因分析和處理．電力安全技術(shù)，2010，12(1)：52～54．

[2]蔣超偉．?dāng)嗦菲鲝椈蓹C(jī)構(gòu)常見(jiàn)儲(chǔ)能故障分析與處理．電力安全技術(shù)，2008，10(7)：52～53．

[3]潘曉杰．彈簧操動(dòng)型SF6斷路器的故障分析與處理．電力與能源，2010，2：41～42．

[4]陳家斌,崔軍朝等．變電設(shè)備運(yùn)行異常及故障處理技術(shù)，中國(guó)電力出版社，2009．

[5]趙晨光．?dāng)嗦菲饕簤簷C(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障分析及處理方法．電器工業(yè)，2011，9：61～64．