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摘要：操动机构是高压断路器的重要组成部分，其弹簧操作机构在不同电压等级的断路器中得到广泛应用，本文主要论述了断路器弹簧操作机构的构成和动作原理，重点讲述了弹簧操作机构运行中拒合的原因及处理方法，并就实际工作中遇到的几点案例进行详细讲解。
关键字：弹簧机构原理；分合闸过程；拒合；案例分析处理
1 弹簧机构
由于结构紧凑轻巧、噪音小、无漏油漏气之忧以及检修次数少等诸多优点，弹簧操动机构已被广泛地使用于各个电压等级的电器开关当中，下面就详细介绍其机构原理、组成部分以及优缺点。
1.1 弹簧机构的原理
弹簧机构的原理是将能量储存起来，并根据指令释放转化为动能的一种机械设备。其初始能源从根本上来讲是来自人力或者电力，也就是通俗意义上的手动储能和电动储能。这两种能源需要转化为其它能量形式储存在机构里，即弹簧操作机构中能量以弹簧位能的形式被储存在弹簧中。弹簧机构在正常情况下应该完成如下功能：
（1）对合闸弹簧储能。
（2）合闸，完成后进行“保持合位及闭锁合闸机构”、“重新对合闸弹簧储能”、“分闸弹簧储能”
（3）分闸，保持分闸，解除合闸机构闭锁。
（4）除此之外，弹簧机构还应该能保证开关能完成“分-0.3S-合分-180S-合分”的操作。
1.2 弹簧机构构成
从功能上可以分为以下几部分：
1）合闸机构。即能量转换部分。对于弹簧机构它是指储能弹簧和相应的储能机构以及合闸脱扣装置等元件。合闸过程：合闸弹簧的储能状态是由保持模块维持的，合闸过程就是合闸弹簧能量释放，解除储能弹簧的限制状态来进行的。当机构接到合闸命令时，合闸线圈通电，线圈中的铁芯励磁吸合向下运动，拉动定位件向逆时针方向转动，解除储能维持，合闸弹簧带动储能轴套逆时针方向转动，其凸轮压动轴套带动连扳及摇臂扇形板运动，使摇臂扇形板扣住半轴，这样机构就处于合闸状态。同时传动机构也带动分闸弹簧的储能拐臂运动，将分闸弹簧储能。
2）分闸机构。它是使断路器能快速脱扣分闸的机构。对于机械式操作机构，它是指分闸脱扣装置及相应的连杆系统。分闸过程：开关合闸后，分闸弹簧被储能，分闸线圈接到分闸命令后，分闸线圈通电，线圈中的铁芯励磁吸合，分闸脱扣器中的顶杆向上运动，使脱扣轴转动，带动顶杆向上运动，顶动弯板并带动半轴逆时针转动，半轴与摇臂解扣，在分闸弹簧作用力下，机构完成分闸操作。
3）辅助设备。它是指辅助开关、中间继电器、接触器等辅助元件组成的信号和保护回路。
2 拒合原因分析及处理
2.1拒合原因判断步骤
在处理拒合故障是一般分如下几个步骤：
（1）检查上一次拒绝合闸是否因操作不当引起，用控制开关再重新合一次。
（2）若合闸仍不成功，检查电气回路各部位情况，以确定电气回路是否有故障。检查的项目有：合闸控制电源是否正常；合闸控制回路熔断器和合闸回路熔断器是否良好；合闸接触器的触点是否正常；断路器分闸状态时各行程开关和转换开关的触点的断开与闭合状态是否正常；合控制电源时观察合闸铁芯动作是否正常。
（3）如果电气回路正常，断路器仍不能合闸，则说明为机械方面故障。
（4）如果能够手动进行合闸操作，则说明为电气方面故障。
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经以上检查可判断是电气方面还是机械方面的故障。
2.2 电气方面故障原因分析及处理
（1）操作电压过低，电压为额定电压的80％以下。用万用表检查控制回路电压是否满足要求。
（2）合闸线圈烧坏导致电阻值变化。用万用表测合闸电磁铁线圈的直限，如直阻偏离正常值过大，则应更换相同电阻值和匝数的合闸电磁铁。
（3）行程开关触点接触不良，触点的开闭状态不正常。根据控制电路原理图，用万用表检杳行程开关触点接触情况，如有接触不良或已损坏，则对其进行更换。
（4）辅助开关常闭触点接触不良。如接触不良，将会使合闸线圈上无电压或电压过低，使断开器拒合。根据控制电路原理图，检查辅助开关各个触点的闭合情况，如有接触不良则需调整或更换新的辅助开关。
2.3 机械方面故障原因分析及处理
（1）合闸电磁铁的动铁心出现卡涩。检查合闸电磁铁的动铁芯有无卡涩现象，如有则将合闸电磁铁拆下，抽出动铁芯，用酒精擦洗电磁铁内部和动铁芯卜的污迹，然后看看动铁芯端部有无弯曲现象，如弯曲则更换新的动铁心。
（2）合闸滚子及合闸掣子的表面有裂痕及凹凸现象或合闸滚子转动时有卡涩和偏心现象。如存在上述缺陷将会使合闸滚子和合闸掣子脱离时的摩擦力增大，而合闸滚子或合闸掣子因缺油或灰尘等原因，也可引起转动困难，这些都可能造成合闸电磁铁带电而断路器拒合。处理方法：对转动时卡涩的部位进行清洗、加油。
（3）分闸滚子和分闸掣子间的扣人深度减少。检查分闸掣子与分闸滚子的扣人深度是否符合要求，如果分闸掣子或分闸滚子表面磨损量过大，或分闸犁子位置调整不当，将使分闸滚子和分闸掣子间的扣人深度减少。对断路器进行合闸操作时，分闸滚子在主轴带动下使分闸掣子抬起，而分闸掣子下落时产生的弹跳极有可能使分闸滚子在下落时失去支撑，造成断路器合闸失败。处理方法：对分闸滚子及分闸掣子转动轴进行清洗、加油，重新调整分闸滚子和分闸分闸掣子间的扣入深度（适当调大）。
3 典型案例分析及处理
随着三集五大的开展，检修分公司设备检修运检室开始了农网变电站上收的工作。农网变电站开关机构的类型全部为弹簧机构，由于农网设备在各县市地区管理时维护力度不足，导致设备的健康运行水平下降，设备缺陷问题不断。其中较为突出的缺陷表现为开关送电时机构出现拒合现象，在收站过程中碰到该类情况不下数十起，以下将其中较为有代表性的案例拿出来分析分析。
（1）35kV小悟变电站10kV悟57开关（型号：ZN28-10，厂家：武汉新马开关厂，配CT19B操动机构）小修时发现开关有一定的几率合闸后立即分闸。仔细检查，发现机构在合闸位置时，半轴不能及时复位扣住摇臂扇形板，导致这一情况的原因是半轴复位弹簧疲软，弹力下降造成不能时半轴正常的复位。更换复位弹簧后，该缺陷消失。
（2）35kV小悟变电站悟1#主变渗油处理完毕后，运行人员在悟1#主变送电过程中35KV侧悟31开关合闸后立即分闸。检修人员马上重新办理事故抢修单进行处理。检查发现，开关合闸三次左右会出现一次合闸后马上分闸的情况。继续检查后发现是半轴没有转动到位，造成没有扣住摇臂扇形板，原因是半轴限位螺杆过长，半轴到位后被螺杆顶住，调整限位螺杆长度后该缺陷消失，处理完毕。
（3）220kV彭湾变电站35kV彭37开关送电时，开关合闸成功，但是在储能过程中自动分闸。检查发现机构储能电机底座螺栓松动，电机在储能过程中晃动严重，导致机构扇形板与半轴扣接面震动脱扣。紧固储能电机底座螺栓，并调整扇形板与半轴的扣接量（1.8—2.5mm范围内），处理完毕后该缺陷消失。
四、总结
弹簧操作机构类型多样，更新换代速度很快，弹簧机构内的机械故障有很多，本文仅对弹簧机构拒合问题进行简单阐述，并就处理机构合闸后立即分闸故障的代表性案例。虽然不能涵盖所有故障的内容和处理方法，希望能对广大同行有所帮助，在接下来的工作中检修人会多总结多思考，一如既往的承担弹簧机构的维护工作。将工作做到更细致更全面，快而准的处理好类似故障，为电网的稳定作出自己应有的贡献。
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论文作者:杨国波,李剑
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/18
标签：弹簧论文; 机构论文; 滚子论文; 储能论文; 断路器论文; 电磁铁论文; 线圈论文; 《电力设备》2016年第22期论文;