摘要：GIS开关柜中的35kV 断路器是轨道交通供电系统的重要设备之一，对整个供电系统的安全可靠具有决定性的作用，其稳定性直接影响供电系统的可靠运行。本文结合苏州轨道交通2号线一起GIS开关柜35kV断路器操作机构卡滞故障进行分析，对类似故障处理有一定指导意义。
关键词：轨道交通；35kV 断路器；操作机构；卡滞
苏州轨道交通2号线采用110kV/35kV集中式供电方式，车站的照明动力用电、列车牵引用电均依赖于35kV供电网络。35kV GIS开关柜是35kV供电网络最重要的设备之一，对整个供电系统的安全可靠具有决定性的作用；而其装备的的断路器是35kV GIS开关柜的核心元件，其操作机构为弹簧储能操作机构，其稳定性直接影响供电系统的可靠运行。苏州轨道交通2号线35kV GIS开关柜在实际运行过程中发生多起断路器操作机构无法保持合闸（断路器空合）、操作机构卡滞、储能电机空转等故障。虽然随着运行时间的推移，操作机构机械类故障并不多，但由于机械类故障将导致无法及时恢复设备，影响供电可靠性，因而有必要对此类故障进行总结。本文结合该设备运行过程中发生的一起操作机构卡滞故障，通过分析整个机构的动作原理，对类似故障的处理有一定指导意义。
故障情况
2015年1月7日凌晨，2号线高压供电专业维修人员对大湾站进行检修试验时，发现大湾站102B断路器机械卡滞，电动及机械均无法操作，作业人员立即对断路器进行处理，04：37故障处理结束，04：55完成送电，设备恢复正常。
作业人员打开断路器操作机构面板，发现三工位开关与断路器的机械联锁联杆脱落，联杆与三工位开关操作机构连接处的卡簧变形；将联杆拆除后发现断路器闭锁销钉与合闸触发杆卡死。同时发现弹簧势能保持掣子与合闸凸轮上的滚子抵死，弹簧势能保持掣子倾斜；作业人员试图将卡死的断路器闭锁销钉与合闸触发杆分离，但不成功。
作业人员用外力强行将弹簧势能保持掣子与合闸凸轮上的滚子分离，断路器合闸弹簧储能释放，断路器合闸；随后现场人员将断路器及三工位恢复，并进行了试验，操作正常，故障处理完毕。
原因分析
2号线35kV断路器合闸机构如图1所示。
图1 断路器合闸机构示意图
图1所示的是当断路器处于分闸状态，并且弹簧已储能。机构正常工作时，当机械合闸按钮按下时，合闸触发杆向右运动（电动合闸时，对于合闸触发杆处于同样的运动轨迹）；由于闭锁销钉处于合闸触发杆“L”形条孔的直角上，合闸触发杆能正常运动，同时拉动弹簧势能保持掣子逆时针旋转一定角度，使得掣子与滚子脱开，此时弹簧开始释放储能（如图2中的图b），凸轮逆时针旋转，利用弹簧的压力使断路器合闸。合闸到位后，闭锁销钉落下，处于“L”形条孔的最下端；同时，弹簧开始储能，凸轮逆时针旋转（如图2中的图c）。当弹簧储能到位后，保持掣子垂直顶住滚子使势能保持，同时，由于销钉处于“L”形条孔的最下端，此时即使进行合闸操作，由于销钉锁死了触发杆，使得无法进行合闸操作。当三工位开关机械操作时，通过闭锁联杆的作用，同样会使销钉处于“L”形条孔的最下端，从而闭锁断路器合闸。
图2 断路器机构的各种工况示意图
现场检查时发现，虽然断路器处于分闸位置，但是闭锁销钉并未处于“L”形条孔的直角上，而是处于相当于闭锁断路器合闸的位置，如图3所示，使得无法进行合闸操作。
图3 卡滞的合闸机构
通过对卡滞的合闸机构进行受力分析发现，发生卡滞时，弹簧势能保持掣子已略微倾斜；由于弹簧拉伸的作用，使滚子对掣子有垂直向下的压力F1，通过刚性的掣子传导到合闸触发杆则是一个横向向右的力F2，为了平衡F2，对于闭锁销钉则是一个横向向左的力F3，这样闭锁销钉与触发杆就会产生摩擦力，使得闭锁销钉与触发杆彻底卡死。
分析现场的情况发现，发生故障时机械闭锁联杆脱落，如果脱落的闭锁联杆刚好将闭锁销钉下压，此时进行合闸操作，由于销钉与触发杆存在一定的空间，使得触发杆能向右略微运动从而使保持掣子倾斜，则会出现闭锁销钉与触发杆彻底卡死的现象。1月8日，技术人员对断路器机构进行故障模拟时，即发现类似情况。
防范措施
在日常的断路器维护检修中，要加强对机构内部元器件的维护保养，如：机械闭锁联杆应安装牢固、无脱落风险；分合闸及储能保持掣子与滚子扣接量应合适，扣接量不足将导致无法保持分合闸位置或储能状态，扣接量过多将导致开关无法操作；合闸驱动杆的长度应适宜等。
梳理35kV断路器常见故障，并编制35kV断路器常见故障处理作业指导书，组织检修人员学习掌握，提高检修人员的故障处理水平。
由于发生故障时，断路器弹簧已储能，存在一定的危险因素，现场人员在对机构原理不熟悉的情况，应谨慎处理，不得擅自乱动涉及储能弹簧的元器件。在进行此类作业时，可在作业开始时将操作机构面板打开，在进行分合闸操作时，作业人员不得站在机构正前方，操作之间应观察机构是否正常。
结束语
断路器机构卡滞故障是35kV GIS的一种常见的机构机械类故障，本文通过分析断路器的弹簧储能操作机构的动作原理，来深入分析产生卡滞的原因，对此类故障处理有一定的借鉴意义。一线维修人员只有熟悉操作机构的动作原理，在现场应急处置和故障处理时，才能快速判断，应对得当，有效处置。
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论文作者:高霞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/4
标签：断路器论文; 销钉论文; 机构论文; 操作论文; 弹簧论文; 故障论文; 作业论文; 《电力设备》2018年第36期论文;