CT35型彈簧操作機構(gòu)斷路器拒分故障原因分析及處理

崔 猛，齊少猛，張遠(yuǎn)超

（國網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 073000）

在高壓斷路器中，彈簧操動機構(gòu)使用較為普遍，涉及的彈簧數(shù)量和類型較多，因而它們的可靠性對設(shè)備及電力系統(tǒng)的安全運行具有重要影響。斷路器［1－2］在系統(tǒng)運行狀態(tài)下拒分，會給電網(wǎng)帶來重大的安全隱患。以下針對LW34－40.5 型斷路器配CT35型彈簧操作機構(gòu)合閘彈簧輸出功不足引發(fā)拒分現(xiàn)象進(jìn)行了分析。

1 故障情況

2012年01月19日15時18分，國網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司某變電站35kV 2號主變壓器302斷路器分閘操作時分閘線圈燒毀、斷路器拒分，經(jīng)過現(xiàn)場檢查，斷路器在合位，分閘線圈已燒毀；三級分閘脫扣扣接位置異常；合閘彈簧未儲能。該斷路器型號為LW34－40.5配CT35型彈簧操作機構(gòu)，彈簧操作機構(gòu)箱見圖1。

圖1 CT35型彈簧操作機構(gòu)箱

2 原因分析

2.1 CT35型彈簧操作機構(gòu)儲能模塊分析

正常情況下機構(gòu)儲能時，電機通電旋轉(zhuǎn)，經(jīng)兩級齒輪減速，一級鏈輪減速，將能量傳遞給儲能曲軸，儲能曲軸通過鏈條壓縮合閘簧，儲能到位后離合銷軸迫使離合棘爪抬起，即使行程斷路器未能切斷電機電源，機械上已使電機空轉(zhuǎn)，避免電機堵死燒毀。故障發(fā)生后，現(xiàn)場檢查時未發(fā)現(xiàn)電機空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，行程開關(guān)已切斷儲能電源，說明機構(gòu)儲能功能單元工作正常，因此可排除機構(gòu)儲能單元機械故障。

2.2 CT35型彈簧操作機構(gòu)合閘模塊分析

正常情況下機構(gòu)合閘操作時，合閘電磁鐵接到合閘信號以后，線圈帶電，動鐵心移動，推動合閘半軸上的頂板，使合閘半軸順時針方向轉(zhuǎn)動，直到合閘摯子與合閘半軸的扣接量逐漸減小到零，解除合閘摯子的約束，合閘摯子在儲能曲軸上滾子的壓力作用下，順時針方向轉(zhuǎn)動，直至兩者完全脫離，合閘彈簧使儲能曲軸快速轉(zhuǎn)動，曲軸上的凸輪推動輸出拐臂，使斷路器合閘；機構(gòu)合閘過程后，輸出拐臂上的分閘摯子被三級分閘脫扣裝置鎖住，保持在合閘位置。同時又將斷路器分閘彈簧儲能，為分閘做好準(zhǔn)備；同時機構(gòu)因合閘彈簧能量完全釋放，儲能微動開關(guān)接通，彈簧機構(gòu)儲能?，F(xiàn)場檢查機構(gòu)合閘運動并未完全完成，處于“接近完成”合閘狀態(tài)，因彈簧能量未完全釋放完畢，與之聯(lián)動的小凸輪因未到位無法使儲能節(jié)點接通。斷路器完全合閘位置示意見圖2。

圖2 斷路器完全合閘位置示意

造成“接近完成”合閘狀態(tài)的原因一般有2種。

a.機構(gòu)合閘傳動系統(tǒng)因某種原因造成卡澀（如動靜觸頭不同心、缺乏潤滑、轉(zhuǎn)軸加工精度存在問題），導(dǎo)致合閘彈簧輸出能量不能有效地通過凸輪傳遞到拐臂，即不能將旋轉(zhuǎn)運動通過拐臂轉(zhuǎn)化為動觸頭的垂直運動，導(dǎo)致合閘不到位。但通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)機構(gòu)內(nèi)潤滑良好，各傳動軸外觀檢查無異常，此臺斷路器歷史上未發(fā)生類似缺陷，2010年此斷路器例行試驗接觸電阻正常，故排除此類原因。

b.機構(gòu)合閘彈簧合閘輸出功釋放不足（彈簧預(yù)拉力小、機構(gòu)彈簧疲勞，彈性系數(shù)發(fā)生變化），在進(jìn)行斷路器合閘操作時，彈簧釋放的能量不足以完成使凸輪甩過拐臂滾軸動作，而圖5（b）所示位置為斷路器機構(gòu)所需最大合閘功位置，此時動靜觸頭剛剛接觸，合閘操作不但需克服傳動系統(tǒng)摩擦力、動靜觸頭摩擦力而且被拉伸的分閘彈簧此時反作用力最大，導(dǎo)致斷路器合閘不能到位，同時三級分閘脫扣保持也未到位，斷路器此時操作拒分，此時繼續(xù)手動儲能時，給合閘彈簧又增加了拉力，當(dāng)儲能到合閘彈簧拉力足以克服合閘系統(tǒng)阻力時，機構(gòu)繼續(xù)合閘最終到位，同時三級分閘脫扣扣接到位，儲能微動開關(guān)到位，開始儲能。圖3為斷路器“接近完成”合閘位置示意圖。

圖3 斷路器“接近完成”合閘位置示意

2.3 CT35型彈簧操作機構(gòu)分閘模塊分析

機構(gòu)合閘過程后，輸出拐臂上的分閘摯子經(jīng)三級分閘脫扣裝置鎖住，保持在合閘位置。當(dāng)分閘電磁鐵得到分閘信號后，線圈帶電，動鐵心推動分閘半軸頂板，使分閘摯子的扣接量減小到零，實現(xiàn)解扣。輸出拐臂在分閘彈簧力的作用下逆時針轉(zhuǎn)動，完成分閘?，F(xiàn)場檢查分閘電磁鐵動作靈活，無卡澀；扇形板與分閘脫扣半軸的扣合面無磨損，并且扣合量都在合格范圍之內(nèi)；分閘脫扣板螺絲沒有松動；分閘電磁鐵能可靠地釋放分閘彈簧的能量，因此可排除機構(gòu)分閘單元故障。

3 處理措施

通過上述分析判斷為合閘彈簧輸出功不足，在完成合閘操作后，斷路器并未完全合上（動靜觸頭剛接觸未完全插入）。根據(jù)彈簧機構(gòu)特點［3］，此時機構(gòu)合閘未完全到位，使用儲能搖把對機構(gòu)繼續(xù)儲能，搖把轉(zhuǎn)動約8圈后，彈簧機構(gòu)發(fā)生繼發(fā)動作，斷路器合閘到位，隨即機構(gòu)開始自動儲能，更換分閘線圈后機構(gòu)傳動3次，動作正常；調(diào)整合閘彈簧預(yù)拉力后再次傳動3次，斷路器動作正常。

測量合閘彈簧預(yù)拉伸范圍滿足15～30mm；分閘彈簧的預(yù)拉伸范圍滿足8～20 mm；斷路器機械特性表明，開關(guān)的各項動作時間參數(shù)均正常范圍之內(nèi)，重合閘動作正常；拒分?jǐn)嗦菲饕呀?jīng)恢復(fù)正常運行。

4 建議

a.在保證合閘速度在許可范圍內(nèi)，調(diào)整CT35型斷路器機構(gòu)合閘彈簧預(yù)拉力，以減少此類缺陷發(fā)生的概率。

b.在機構(gòu)和斷路器連接之后，應(yīng)進(jìn)行慢合試操作，以排除整個系統(tǒng)的卡阻現(xiàn)象。慢合前先將機構(gòu)的合閘彈簧松開、取下，并將棘爪上靠板卸掉。用手力儲能的方法使儲能軸轉(zhuǎn)到儲能位置后，用手合按鈕將定位件抬起，然后繼續(xù)用手力儲能手柄漸漸驅(qū)動儲能軸向合閘方向轉(zhuǎn)到，直到合閘完畢。在整個慢合過程中，扳手或手柄上無特大阻力和“跳躍性反力”（即機構(gòu)的負(fù)載應(yīng)均勻地增大或減?。?。在慢合后重新裝上合閘彈簧和棘爪上的靠板。

c.不定期對機構(gòu)進(jìn)行維護(hù)，對生銹、轉(zhuǎn)動部分加油、清掃，及時更換變形或者受損元件，加強對緊固件的檢查，防止松動。

d.同斷路器廠家進(jìn)行專項機構(gòu)檢查、試驗，編制針對此類斷路器工序質(zhì)量控制卡，確保同類缺陷不再發(fā)生。

e.建議在斷路器選型時選用成熟的產(chǎn)品以減少新設(shè)備在運行中發(fā)生風(fēng)險的概率，及時消除此類事故隱患，提高設(shè)備可靠性和電網(wǎng)安全穩(wěn)定性。

［1］舒服華.高壓斷路器彈簧操動機構(gòu)合閘彈簧可靠性分析［J］，高壓電器，2007，43（5）：368－370，373.

［2］王大方，李 駿.因斷路器分閘彈簧拉伸力不足引發(fā)事故的分析［J］，上海電力，2001.24（1）：90－92.

［3］蘇天諾，周永光.CT19型彈簧操動機構(gòu)拒動分析與處理［J］，江蘇電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，21（4），29－30.