摘要：针对一起SB6mT-550型断路器合闸弹簧储能失败的故障现象，结合弹簧储能机构的工作原理进行分析，判断储能弹簧不压缩与储能单元的棘爪和储能棘轮无法正常动作等因素有关。通过现场检查，确定棘爪转轴卡滞，转动困难，导致储能棘轮不转动。对棘爪转轴进行清洁处理并更换润滑油脂后，储能机构恢复正常工作。
关键词 储能失败 弹簧操动机构 棘爪转轴
1 故障基本情况
某变电站一台SB6mT-550型瓷柱式双端口SF6断路器，于2007年11月安装并投运，运行时间已超过10年。2018年1月在对该断路器进行合闸操作后，约20s后监控后台报出“断路器A相未储能”信号，值班人员迅速赶到现场，发现电机仍处于运转状态，且未听见弹簧压缩储能的声响。值班人员立即手动断开电机电源，随后通知检修人员到现场处理缺陷。
检修人员到达现场后，打开机构箱门，发现合闸弹簧只有部分储能，断路器弹簧储能指示显示在未储能状态，随即对储能回路与弹簧操动机构进行全面排查。
2 弹簧操动机构储能原理
SB6mT-550型断路配备的是GMv型弹簧操作机构，该机构采用双合闸弹簧，由两个电机同时驱动储能，机构原理如图1所示。断路器合闸操作后，自动发出储能命令，电机开始驱动减速齿轮转动，减速齿轮通过储能凸轮带动棘爪驱使棘轮转动，储能轴及曲柄在棘轮的带动下通过链条拉起弹簧下端底板压缩弹簧，弹簧储能到位时，限位行程开关动作，切断电机电源，完成储能。
在高压断路器的应用中，时常会出现储能电机损坏的情况，为了保证断路器可靠动作，GMv型弹簧操作机构专门设计了利用储能杆进行手动储能的装置。
1—电机；2—减速齿轮；3—储能凸轮；4—棘轮；5—棘爪；6—储能轴；7—曲柄；8—限位开关控制凸轮；9—限位开关控制杆；10—限位开关；11—手动储能棘爪；12—手动储能杆
图1 GMv型弹簧操作机构储能原理图
3 故障分析及消除
弹簧在储能过程中时常会出现储能不到位、储能超时等故障，造成上诉故障的主要有以下原因[1]：（1）储能限位开关限位整定不合理，在储能未满时，开关提前动作，切断储能回路。（2）储能回路触点松动，接触不良以及节点损坏造成储能回路不通。（3）储能齿轮齿牙或棘爪磨损严重, 驱动时脱扣打滑造成电机出现空转而储能不到位。
通过现场观察，合闸弹簧已部分储能，且储能指示标识显示储能并未完成。同时根据储能信号回路（如图2（a）所示）和监控后台收到“A相未储能”信号的事实分析可知，限位开关QS3一直处于闭合状态，其并没有在储能未满时提前动作。使用手动储能杆对弹簧继续储能，当储能完成时，可清晰听见限位开关动作的声音，再次验证限位开关无异常。
合上电机电源，再次对断路器进行一次分、合操作后，电机一直处于空转状态，弹簧无任何压缩现象。
电机储能回路如图2（b）所示，正常情况下电机电源空开QF1在合上位置，回路中除了限位开关SQ3与电机启动继电器KM4外，已无其他控制节点。当值班员赶到现场时，电机仍处于运转状态，说明储能回路是导通的。由文献[2]可知，当回路额定电压低于80%时，有可能使储能回路无法正常工作，导致电机出力不够。为了验证这种可能，现场合上电机电源，并同时用万用表测量每个电机两端的工作电压，测量结果显示无异常。因此排除了储能回路故障的可能。
（a）
（b）
图2 电机储能及信号回路
在厂家技术人员的指导下，检修人员打开A相开关机构盖板，再次试合电机电源，通过观察发现棘爪并未卡入棘轮的齿槽，只是有小幅度的运动。手动将棘爪卡入棘轮齿槽后，合上电机电源，发现棘爪推动棘轮转动驶出第一个齿槽后无法自动复位卡入下一齿槽，储能电机与减速齿轮开始持续处于空转状态。因此确定储能单元的棘爪机构存在故障，进一步打开机构发现，穿过棘爪的转轴润滑油脂脏污情况严重，并且粘稠度较高，附着有大量灰尘（如图3所示），最终形成卡涩，阻碍棘爪转动。对棘爪转轴进行清洁并更换润滑油脂后，故障被排除。
图3 现场机构中的棘爪转轴
4 预防措施
针对上述断路器弹簧机构出现的储能故障, 采取以下维护措施：
(1)定期对500kV断路器的弹簧储能转动部位进行清洁、润滑处理，每3年1次[3]，并实际操作几次进行检查。
(2)对于运行超过5年以上的GMv弹簧操动机构，需对其拐臂连杆处油脂、内部连接处油脂、传动部件及其转动部位的磨损情况等项目进行检查。
(3)运行时间超过10年的弹簧机构应进行大修，更换内部疲劳磨损部件，并对传动、转动部分进行全面润滑处理，保证设备可靠动作。
(4)在日常定期检修维护中，对于无法进行解体检查的弹簧操动机构，在手动合闸储能操作，并通过目测、听声等方式判断机构是否存在异常。
5 结束语
对于上述故障的分析可知，断路器弹簧机构长期使用后，其转动部位与传动部件可能会出现各种异常情况，给检修维护工作带来一定的困扰。与此同时，为了有效保证断路器设备的稳定运行，需要检修人员不断提高对断路器弹簧储能机构的故障分析及处理能力，提高检修维护质量，保证主网设备安全、稳定运行。
参考文献:
[1]蒋超伟,王洪斌.断路器弹簧机构储能故障分析与处理[J].宁夏电力,2008,34(3):34-36
[2]莫海鸿.基于变电运行的断路器弹簧储能机构异常分析[J].机电信息,2017,501(3):49-51
[3]Q/CSG1206007-2017《电力设备检修试验规程》
作者简介：
许高明（1989），男，四川南充人，助理工程师，硕士研究生，研究方向为高压交流输电设备一次检修；
王贵山（1982），男，河南南阳人，高级工程
师，硕士研究生，研究方向为高压交流输电设备一次检修。
联系作者：许高明
单位：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局
邮编：545006
论文作者:许高明,王贵山
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/11
标签：储能论文; 棘爪论文; 弹簧论文; 断路器论文; 机构论文; 电机论文; 回路论文; 《电力设备》2018年第3期论文;