斷路器彈簧機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能故障分析

胡向峰 朱儷

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也有了很大的創(chuàng)新。斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流并能關(guān)合、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件下的電流的開關(guān)裝置。斷路器按其使用范圍分為高壓斷路器與低壓斷路器，高低壓界線劃分比較模糊，一般3kV斷路器主要品種有：塑殼斷路器、塑料外殼式斷路器、漏電斷路器、小型斷路器、高分段小型斷路器、高分段小型漏電斷路器、小型漏電斷路器、照明配電箱、雙電源自動(dòng)切換裝置、智能型萬能式斷路器。

關(guān)鍵詞：斷路器;彈簧機(jī)構(gòu);儲(chǔ)能故障分析

引言

斷路器對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行有非常重要的作用，它主要實(shí)現(xiàn)對故障線路進(jìn)行帶負(fù)荷切除，把故障點(diǎn)電弧消除隔離開來，文章闡述斷路器的故障類型及產(chǎn)生原因，重點(diǎn)介紹了斷路器拒動(dòng)和誤動(dòng)等本體上的故障。最后對其彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)存在的回路故障進(jìn)行總結(jié)，同時(shí)提出相關(guān)的改進(jìn)措施與方案。

1某市供電局?jǐn)嗦菲鞅锥撕喪?/p>

現(xiàn)階段，某市局所轄站內(nèi)110kV及以下電壓等級斷路器多采用彈簧操作機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)通過儲(chǔ)能彈簧的伸縮存儲(chǔ)并提供斷路器分合閘操作所需能量，而不是直接來源于電磁力，相對于傳統(tǒng)的電磁操作機(jī)構(gòu)，分合閘電流小，對電源容量的要求低，動(dòng)作速度快，但也存在結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，故障幾率相對較高的缺點(diǎn)。在運(yùn)行過程中，線圈燒毀的事故時(shí)有發(fā)生，輕則將導(dǎo)致不必要的停電檢修，影響正常用電。重則導(dǎo)致當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)跳閘不能正常動(dòng)作，造成越級跳閘，擴(kuò)大停電范圍，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2分合閘線圈工作原理

分合閘線圈主要是電磁當(dāng)儲(chǔ)能以動(dòng)作于控制回路上，控制回路通上220V直流電時(shí)，線圈兩邊有電流通過，由于電磁感應(yīng)原理，套在鐵芯上的空心線圈產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，吸引吸盤快速向上撞擊，使得彈簧儲(chǔ)存的能量釋放，斷路器完成分合閘動(dòng)作。完成分合閘動(dòng)作后，線圈兩端失電，又恢復(fù)至原來的位置。

3常見故障原因分析

在分合閘過程中，線圈的作用在于打開儲(chǔ)能彈簧的閉鎖，其額定工作電流很小。斷路器完成分合閘是一個(gè)瞬間的動(dòng)作，即在斷路器動(dòng)作過程中，線圈兩端帶電時(shí)間很短，因此線圈是按照短時(shí)通過小電流的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。在運(yùn)行過程中，如果發(fā)生故障，使得斷路器不能正常動(dòng)作，控制回路長時(shí)間導(dǎo)通，造成線圈燒毀。通過對控制回路進(jìn)行分析并統(tǒng)計(jì)以往線圈燒毀的實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)故障原因通常有以下幾種：（1）斷路器機(jī)構(gòu)卡澀，動(dòng)作不到位，傳動(dòng)異常等。在這種情況下，當(dāng)線圈通過額定工作電流時(shí)，彈簧能量不能正常釋放，造成線圈長時(shí)帶電而燒毀。（2）控制回路電源電壓偏低。分合閘線圈的正常工作電壓范圍為：85%～110%額定工作電壓時(shí)，合閘電磁鐵可靠動(dòng)作;65%～120%額定工作電壓時(shí)，分閘電磁鐵可靠動(dòng)作。當(dāng)由于故障控制回路電源電壓偏低時(shí)，由于通過線圈的電流偏低，產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度偏低，吸盤撞擊速度不足以使儲(chǔ)能彈簧脫口，完成分合閘動(dòng)作，也會(huì)造成線圈燒毀。（3）彈簧未儲(chǔ)能。儲(chǔ)能電源和電機(jī)電源故障或儲(chǔ)能電源開關(guān)未合都會(huì)造成彈簧未儲(chǔ)能，若控制回路中無彈簧未儲(chǔ)能閉鎖，當(dāng)發(fā)出合閘命令時(shí)，由于彈簧未儲(chǔ)能，不能完成合閘操作，線圈燒毀，這也是實(shí)際運(yùn)行中線圈燒毀的一個(gè)重要原因。（4）線圈老化受潮絕緣受損等造成其阻值降低，流過電流增大造成線圈燒毀。

4改進(jìn)措施

針對斷路器機(jī)構(gòu)卡澀、傳動(dòng)異常，應(yīng)采取“預(yù)防為主”的方針，結(jié)合檢修預(yù)試工作，對斷路器機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面仔細(xì)的檢查、清理、維護(hù)，并做好機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分的潤滑工作，保證機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠到位。針對控制回路電源電壓偏低，應(yīng)在斷路器檢修期間做好動(dòng)作電壓的測試等工作，保證電壓在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)分合閘電磁鐵能正常工作，防止因控制電源電壓波動(dòng)造成的斷路器不能可靠分合。為防止回路電流過大引起的線圈燒毀，應(yīng)該結(jié)合檢修工作測試分合閘線圈的直流電阻，如有過大偏差時(shí)應(yīng)予以更換。針對因在彈簧未儲(chǔ)能時(shí)回路不能可靠閉鎖，線圈長時(shí)間帶電引起的線圈燒毀，對機(jī)構(gòu)控制回路做出以下的改進(jìn)。

4.1初步解決方案

將儲(chǔ)能回路中行程開關(guān)的常閉接點(diǎn)CK1與中間繼電器的線圈ZJ相串聯(lián)，并在合閘回路中串入中間繼電器的常閉接點(diǎn)。彈簧未儲(chǔ)能時(shí)，行程開關(guān)常閉接點(diǎn)CK1閉合，中間繼電器線圈ZJ得電，其常閉接點(diǎn)斷開，合閘回路將不能接通，線圈不會(huì)因長時(shí)帶電而燒毀，實(shí)現(xiàn)了未儲(chǔ)能閉鎖。對方案進(jìn)行進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)其存在以下的缺陷：若行程開關(guān)故障，常閉接點(diǎn)CK1閉合不好，中間繼電器ZJ線圈失電，其常閉接點(diǎn)閉合。此時(shí)若進(jìn)行合閘，由于彈簧未儲(chǔ)能，合閘動(dòng)作無法完成，線圈仍會(huì)燒毀。若儲(chǔ)能電源HM斷開，中間繼電器線圈失電，常閉接點(diǎn)閉合，也無法實(shí)現(xiàn)未儲(chǔ)能閉鎖。若ZJ線圈本身故障，常閉接點(diǎn)一直閉合，也無法實(shí)現(xiàn)未儲(chǔ)能閉鎖。

4.2改進(jìn)后的方案

當(dāng)彈簧未儲(chǔ)能時(shí)，行程開關(guān)常開接點(diǎn)CK2斷開，中間繼電器線圈ZJ失電，常開接點(diǎn)斷開，合閘回路不能聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)了未儲(chǔ)能閉鎖。當(dāng)彈簧儲(chǔ)能后，CK2閉合，線圈ZJ兩端得電，常開接點(diǎn)閉合，合閘操作可正常完成。（1）若儲(chǔ)能電源故障，無論行程開關(guān)CK2處于通斷狀態(tài)，中間繼電器線圈ZJ兩端將失電，常開接點(diǎn)斷開，合閘回路不聯(lián)通。（2）若行程開關(guān)CK2接點(diǎn)或者中間繼電器線圈ZJ故障斷開，常開接點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，合閘回路不聯(lián)通。通過以上對線圈燒毀原因的分析并針對性地提出改進(jìn)和解決方法，將有效減少運(yùn)行過程中線圈燒毀的概率，保證安全運(yùn)行。

4.3儲(chǔ)能故障檢查

儲(chǔ)能系統(tǒng)故障可以分為機(jī)械部分故障和儲(chǔ)能回路故障。手動(dòng)儲(chǔ)能正常，說明儲(chǔ)能故障可能是電路故障引起的。該機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能采用直流電機(jī)，功率為900W，電機(jī)電源AC220V，通過整流模塊整流后變?yōu)镈C220V。用萬用表測量直流電機(jī)整流模塊的輸入電壓，為AC220V，電壓正常。拆除直流電機(jī)側(cè)的電源接線，用萬用表測量電機(jī)輸入端的電阻，顯示為無窮大，說明電機(jī)勵(lì)磁回路或電樞回路存在故障。該直流電機(jī)的勵(lì)磁方式為串激式，電樞電源和勵(lì)磁電源通過電機(jī)兩側(cè)的電刷相互連通構(gòu)成回路。電刷安裝于固定端蓋內(nèi)，電刷與電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的接觸壓力來自電機(jī)上與電刷配套的彈簧壓力。

4.4儲(chǔ)能故障分析

故障原因是電機(jī)電刷與轉(zhuǎn)子接觸不良導(dǎo)致電機(jī)回路斷電。造成電機(jī)電刷與轉(zhuǎn)子接觸不良的原因主要有以下幾點(diǎn)。（1）彈簧疲勞變形壓力不足。用于保持電刷與電機(jī)轉(zhuǎn)子接觸壓力的彈簧由于疲勞變形、壓力不足，在斷路器進(jìn)行分、合閘操作、電機(jī)起動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，振動(dòng)會(huì)使彈簧壓力不能正常作用于電刷上，使電機(jī)電樞回路與勵(lì)磁回路的連接斷開，電機(jī)電源回路不通而失電。（2）電刷與轉(zhuǎn)子接觸面臟污。斷路器機(jī)構(gòu)箱密封不良，內(nèi)部受潮比較嚴(yán)重，積污較多。該電機(jī)轉(zhuǎn)子為敞開式，直接暴露于空氣中，轉(zhuǎn)子表面氧化嚴(yán)重，電刷與電機(jī)轉(zhuǎn)子接觸面臟污，造成接觸不良。（3）電刷磨損嚴(yán)重。經(jīng)現(xiàn)場測量，電刷長度為8.5mm，而技術(shù)文件要求電刷長度為不小于10mm。由于電刷嚴(yán)重磨損后長度尺寸。

結(jié)語

認(rèn)真落實(shí)設(shè)備定期輪換制，讓操動(dòng)機(jī)構(gòu)各部件得到適度運(yùn)動(dòng)，避免常年運(yùn)行于一種狀態(tài)而出現(xiàn)局部部件異常，最終導(dǎo)致設(shè)備故障。

參考文獻(xiàn)

[1]方可行.斷路器故障與監(jiān)測[M].中國電力出版社，2003.

[2]趙立明，趙亮.我國高壓SF6斷路器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].科技信息.

[3]胡曉光，孫來軍.斷路器在線絕緣監(jiān)測方法研究[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2006，26（4）：1-3.

[4]張麗娜.SF6電器設(shè)備氣體濕度與絕緣[J].高壓電器，2004，40（3）：46-47.

[5]肖輝，吳學(xué)斌，曾祥軍.LW15-252型SF6斷路器常見故障及處理[J].高電壓技術(shù)，2004，30（12）：60-66.

[6]王長海，譚英，于顯穎.SF6斷路器應(yīng)用中的維護(hù)要點(diǎn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（12）：68-70.