陈浩良
（广东电网有限责任公司东莞供电局 东莞 523000）
摘要：为提高断路器运行的可靠性，降低断路器的缺陷率，针对一起配以弹簧操动机构的220kV断路器发生合闸不到位的缺陷，对缺陷情况及造成缺陷的原因进行了分析，认为该缺陷发生的主要原因在于该断路器的合闸弹簧预压缩量不够，并提出了相关预控措施。
关键词：断路器；合闸；分闸；弹簧
引 言
高压断路器电力系统中极其重要的电力设备，其动作的可靠性和稳定性直接决定着电力系统的安全运行。断路器动作的分、合闸操作时由操动机构驱动的，操动机构可靠运行是断路器可靠、安全运行的重要因素。下面针对一起配以弹簧操动机构的220kV断路器合闸不到位的缺陷，对其进行缺陷分析，提出了相关的预控措施。
1 设备缺陷情况
2018年9月某日，220kV某变电站220kV某线4678断路器（配以弹簧操动机构，三相独立控制形式）合闸后，断路器储能机构无法正常储能并闭锁合闸，现场发现4678断路器B相储能电机空转；运行人员立即对断路器分闸，断路器A、C相分闸正常，B相断路器闭锁分闸，随在分闸线圈处出现火花以及有烧焦气味，分闸线圈烧毁。运行人员立即退出4678断路器控制电源，将断路器转为检修状态。
由测量数据对比可以看出，断路器B相的合闸弹簧压缩量较A、C相偏小。
（3）进行手动按压机构脱扣器分闸，A、C相可正常分闸、B相不能分闸。而打开储能电源，此时4678断路器三相均可正常储能。
（5）再对B相进行手动按压机构脱扣器分闸，此时B相可以正常分闸。
（6）进行释能后，检查断路器机构各元器件的状况，现场更换烧损的B相断路器机构分闸线圈及储能行程断路器的二次线。
（7）完成复装B相机构分闸线圈及储能断路器的二次线。对4678断路器进行机械特性测试，曾多次测试结果均在合格范围，如表3所示。但在继续测试期间，再次发生4678断路器B相合闸不到位，断路器储能机构无法正常储能，电机一直空转，手动按压机构脱扣器不能分闸的情况。
（8）通过调整B相机构的合闸储能弹簧的预压缩量，同时配合机械特性测试结果进行调试。调整合闸弹簧比原来压缩进2.5mm后，合闸提升杆距离5mm，进行约30次合、分闸操作，同时对4678断路器进行机械特性测试，均正常，摘录部分测试数据如表3所示。
3 缺陷原因分析
该断路器采用弹簧操动机构，为三相独立控制形式，弹簧操动机构在合闸时弹簧能量一部分转为分闸弹簧能量储存起来，一部分转化为机械能输出[2]，经过过输出杆、拐臂、传动连杆、活塞杆等零部件，带动断路器的动触头运动，使动触头与静触头可靠接触，实现断路器的可靠合闸。
经分析，初步确定4678断路器缺陷原因为断路器B相机构异常造成断路器B相合闸不到位，导致操动机构的棘轮盘不到位，棘爪无法登踏棘轮，从而引起储能主轴的不到位，主轴未能与储能输出杆咬合，由于一合闸即触发储能指令，储能电机便一直空转的现象，机构无法正常储能。由于机构没有合闸到位，所以断路器分闸脱扣不满足分闸条件，不能分闸，分闸指令下发后，分闸线圈长时间通电，导致线圈烧毁。
根据该类型断路器的结构特点，造成合闸不到位可能由以下几个原因造成：
（1）机构传动部件问题
机构传动部件是指从机构输出轴至断路器灭弧室内部动触头活塞杆之间的传动单元。传动部件中拐臂、连板等零部件如出现变形、销孔变形等问题，则会导致断路器出现合闸不到位现象。结合厂内断路器机械特性试验结果、现场交接试验特性试验结果和现场目视检查机构传动部件，外观完好，无锈蚀、无裂纹或变形的现象，可确认4678断路器出现的合闸不到位现象与机构传动部件无关。
（2）机构问题或机构调试不当
机构自身如卡滞、弹簧性能降低等，或安装时机构调试不当，如合闸弹簧尺寸、预缩量调整不当使得合闸操作输出功不足等，均会导致断路器合闸不到位。调整断路器B相的合闸弹簧前，发生了可以正常储能、分合闸和再次不能储能、不能分闸的现象，而调整合闸弹簧预压缩量，并经多次分合操作测试后均正常工作，结合4678断路器B相合闸弹簧调整前后试验数据（表3），断路器出现的合闸不到位现象与合闸弹簧的预压缩量有关。根据现场检修情况来看，现场调整增加合闸弹簧预缩量2.5mm后，机构分合闸正常。
从现场检修过程及机构原理上来看，出现合闸不到位主要是由于合闸弹簧预压缩量处于临界状态，机构合闸弹簧预压紧力不够，合闸弹簧释放能量末期瞬时释放能量不足以使得断路器动触头合闸到底。出现了合闸不到位现象后，机构无法正常储能，电机保护回路切断电源回路。合闸弹簧此时仍处于压缩状态，始终存在使断路器本体活塞杆向上的推力，在该力的作用下断路器活塞杆会缓慢向上，直至合闸到位。故此，一段时间后重新投入电机回路，机构能正常储能。
（3）断路器本体阻力增大
断路器直动密封部位密封垫对活塞杆抱紧力增大，也可能造成合闸不到位。断路器直动密封位置阻力增大可能原因有：直动密封润滑脂流失，润滑失效；直动密封垫变形等。
使用慢分慢合工装工具，手动分、合4678断路器A、B、C三相机构，分合过程将缺陷相（B相）与其他两相进行比对，其本体分、合过程不存在卡阻现象，较正常相（A、C相）也不存在阻力增大的情况。
4 预防措施
（1）为保证弹簧机构更加可靠，建议在满足断路器机械特性的条件下合闸弹簧预压缩量应保证在生产厂家规定的范围（该类型断路器的合闸弹簧预缩量标准未20mm以上）。
（2）测量断路器活塞杆端部与断路器轴密封黄铜法兰之间的距离，并记录在案。由于断路器本体及机构的装配误差，活塞杆与机构之间的连板存在差异，故此每相机构测量结果可能存在差异，后期在运行过程中定期（每半年或一年）对该尺寸进行复核，当尺寸变化超过3mm时应当及时对机构进行检查。
（3）关于弹簧调试尺寸范围，在调试断路器时应首先考虑调整电磁铁间隙的办法来调整断路器机械特性，其次考虑调整合闸弹簧压缩量。合闸弹簧压缩量应避免处于调整上下限位置。
（4）严把电力设备验收质量关，保证设备投入运行前每一项参数均合格，重视在验收过程中偶然性发生的问题，彻查原因，确保电力设备可靠运行。
参考文献：
[1] 范舜. 高压断路器弹簧操动机构[M]. 北京：机械工业出版社，2001
[2] 宋宏涛. 断路器弹簧机构现场安装调试常见故障的处理方法[J].科技传播Public Communication of Science & Technology，2012（17）
论文作者:陈浩良
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/22
标签：断路器论文; 弹簧论文; 机构论文; 不到位论文; 储能论文; 预压论文; 活塞杆论文; 《河南电力》2018年16期论文;