关键词:弹簧机构；断路器；故障处理
1、机构原理
在断路器中,最重要的操动执行元件是操动机构。在操动执行元件中弹簧只是其中的一种，弹簧操作机构是指通过存储弹簧能量来断开和闭合断路器触点。弹簧操作机构的能量存储的基本原理是，在断路器合闸后，会提高闭合弹簧的储能极限，此时开关才能动作。关闭开关触点后，储能接触器被激活。同时，打开电机回路，最后完成弹簧能量存储。操作机构的主要组件包括弹簧储能，储能维持，分合闸等,而整个过程中的心脏就是弹簧,弹簧储能调控开关释放能量,促进转动部位运转带动分合闸;分合闸弹簧预拉长度受到调整,可使分合闸速度在标准范围内,保证断路器安全可靠运行。
2、故障分析
经过对比发电厂、变电所中真空断路器故障频发检测结果可知,大部分故障原因是弹簧操动机构存在故障隐患。目前应用中,10kV断路器弹簧机构常存在较大问题,如断路器分合闸异常、分合速度不达标等;在真空断路器应用时,分闸速度过低,易导致断路器断开后重燃,分闸时产生重燃过电压,危害极大。常见的弹簧操动机构故障原因及处理方法如下所述。
2.1、断路器未合到位就分闸
受到合闸指令后,合闸电磁铁铁心顶杆顶开合闸擎子,释放合闸弹簧能量,断路器受到带动实现合闸。若断路器合闸不到位,即擎子未抵达钩合位置时,断路器便停止合闸,将严重影响断路器的安全性。合闸储能不足导致分闸提前的主要故障及处理措施主要可概括为以下四点：第一,长时间作业运转导致合闸弹簧疲劳受损,能量释放下降，处理方法为及时更换合闸弹簧。第二,合闸线圈内存在不光滑或不圆铜套,导致铁心卡涩受阻,合闸不到位,甚至会使线圈被烧坏，处理方法为对合闸铁心铜套及时检查,修补性状或清理干净毛刺。第三,受合闸弹簧带动影响,凸轮间隔输出杆过远,输出杆缺乏冲力,与输出杆相连的主拐臂不能实现预期合闸，处理方法为对存在于凸轮与输出杆间的间隙及时调整,保证存在间隙但不能过大,防止输出杆顶死凸轮影响合闸。第四,在输出杆与断路器导电杆间出现了卡涩难运转状况,合闸时需要利用能量客服卡涩，处理方法为在转动部位涂抹润滑油,提升转动灵活性。
2.2、断路器空合现象
产生此类故障的主要原因是磨损导致分闸擎子钩合角度发生改变,导致钩挂不牢度或吃度不达标。处理方法是对擎子间的钩合角度、尺度进行及时调整,同时要注意对最低分闸电压进行测量,使得分闸掣子在规定范围内。
2.3、断路器无法分闸
在分闸过程中出现异常,危险性极大,此机械故障属于紧急故障,常见种类及处理措施有两种:第一,固定分闸铁心的螺钉出现松动引发脱落、分闸铁心受断路器卡涩影响难以正常分闸,处理方法是对分闸铁心螺钉进行固定拧紧,及时在断路器卡涩部位涂抹润滑油;第二,分闸时扣入过多擎子,顶杆未调整适当,处理方法是对分闸扣入擎子调整量值。
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2.4、弹簧储能不到位故障
某次塔河变电所送电中,在断路器的远程控制操作期间，维修人员发现断路器无法有效合闸，并且指示灯熄灭。经检查，发现断路器合闸线圈已损坏。闭合线圈的电阻小于正常值或电路断开。移开闭合线圈，线圈烧尽。手动合闸时，断路器无法正常合闸，合闸线圈烧损的原因被认为是断路器的机械故障。由于断路器的多次打开和闭合振动，机构中的弹簧调节螺栓卡头松动。该卡头无法通过固定的弹簧机构释放，并且卡头无法执行其原始功能，以致使弹簧调整螺栓自备锁母也松动,造成本侧的弹簧储能不到位,出力不达要求。合闸操作断路器后,接通限位开关利用电机回路实现弹簧储能,但弹簧机构内存在储能不达标的问题,主要故障种类及处理措施可分为五个方面内容。
第一,过低限位的开关导致储能不满要求被迫停机,储能回路发生断开,不能保证标准储能，处理方法是对储能限位开关闭合状态进行仔细观察,对储能回路及时断开,对限位开关进行位置适当调整,确保证储能符合标准。第二,电路时通时断现象是由触点被氧化、配线接触不良等因素导致，处理方法是对储能限位进行开关接点通断测量,存在时通时断时,对触电使用细砂纸打磨;对更严重的问题采用更换限位开关的方式,对限位开关配线重新压紧。第三,继电器出现老化预兆,整定值与延时存在较大偏差,电机回路在弹簧储能末到位时就被切断，处理方法是对储能延时继电器点利用细砂纸修复及打磨,对延时继电器调整触头延时整定值,保证在整个延时整定期间内,储能机可完成规定储能任务,并留有适当余量。第四,储能齿轮处出现了严重磨损或棘爪位置损毁严重,进而运转驱动时发生脱扣打滑或电机空转,影响储能标准性，处理方法是对储能齿轮转动打滑处、棘爪扣位处进行仔细观察,精心修复齿牙与棘爪。第五,储能电机因使用年限过长等原因,导致老化加速,难以提升出力效率,导致储能电机不能完成额定范围内的储能，处理方法是当弹簧机是受储能电机老化影响而导致的出力效率不高,在难以通过调整相关元器件恢复电机储能时,应采用新电机进行替换。
3、改进措施
弹簧机构存在上述的常见缺陷,对于此类问题,应由检修维护人员及时利用开关测试仪对断路器定期进行分合闸测速,真实准确的掌握分合闸弹簧疲劳受损状况;可通过适当调节弹簧预拉长度、使用新弹簧替换等改善疲劳问题,但此方法的缺陷是,仅仅有利于处于备用状态的断路器。
3.1、改进措施
首先,完善监控管理系统,利用类似液压机的机构,对弹簧弹力进行直观的反映,利用监控系统随时观察弹簧发生的弹力改变。若不符合弹力标准时,必须要对断路器随时合闸或分闸,以此促进断路器安全平稳运行,增加弹簧机稳定性。其次,在弹簧机内安装补偿系统,如对简易液压系统安装,将弹簧因疲劳受损导致的弹力缩减通过液压补偿原理逐渐提升。
3.2、预防措施
上述故障时断路器弹簧机常遇见的日常故障,在日常应用中应采取的预防措施包括:第一,提高检修质量,要始终坚持应该修的位置一定要修、要修就一定要修好,高质量完成维修任务;第二,弹簧储能转动及传动部位定位维修养护,以年为周期添加润滑剂,适当时可实际操作以保正常运转;第三,做好维护检修工作,适当增加每年检修次数,对弹簧机构进行年周期检修,并校验机构内所有零部件功能性质和相关校验试验;第四,对于运行时间超过10年以上的弹簧机构进行适当大修,根据运行时间进行解体,保证机械正常动作,提升运行安全稳定性;第五,增加巡视次数,加强巡视有效性,及时发现存在缺陷隐患,采用正确措施妥善处理。
参考文献：
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论文作者:贾晨
论文发表刊物:《中国电业》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/26
标签：弹簧论文; 断路器论文; 储能论文; 机构论文; 方法论文; 故障论文; 线圈论文; 《中国电业》2020年第1期论文;