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摘要：断路器是电力系统中最重要的一次设备之一。本文介绍了LW25-252断路器的工作原理及动作过程；以某地区断路器实际故障为例，分析了LW25-252断路器合闸后随即分闸的原因，并提出了一种有效的处理方法，为变电站断路器检修工作提供了宝贵经验。
关键词：LW25-252；一合即分; 防跳装置
1 设备结构及原理简介
众所周知，断路器是电力系统中重要的一次设备[1]。目前国内生产厂家很多，其灭弧原理、操作机构和控制回路也是多种多样，各有特点，其中LW25-252高压六氟化硫断路器利用六氟化硫（SF6）的灭弧特性，将其作为绝缘介质，目前已广泛使用在220kV电路之中。此型号的断路器有3个单极，其内置的自能式灭弧室配合CT20-III(X)P型弹簧操动机构，可实现单极以及三相电气联动操作。
2 断路器动作过程
断路器的动作过程主要是由操作机构带动本体进行动作，LW25-252断路器的操作机构有主要包含以下几个部分：机架、棘轮、凸轮、棘爪分装和挚止、拐臂、主拐臂、拉杆、分闸电磁铁、分闸锁闩、分闸挚止、合闸电磁铁、合闸锁闩、合闸挚止、保持挚止、防跳装置、缓冲器等。其核心部件是弹簧。
2.1 从分闸未储能到分闸储能的过程
减速器由电机带动，以达到减速效果，间接带动棘爪分装和挚止，再带动棘轮和凸轮转动。由于棘轮和凸轮、拉杆是一体的，使得它们在转动过程中，会带动拉杆逆时针转动，从而拉动储能弹簧。合闸锁闩一直顶住挚止，而分闸挚止顶住棘轮内部的圆环，棘轮内环成分闸挚止的轨迹。当分闸挚止顶入棘轮内环凹进去的部分，弹簧与合闸锁闩会将分闸挚止顶到棘轮内环凹进去部分的限位轴，使储能过程结束。
2.2从分闸已储能状态到合闸未储能状态的过程
合闸电磁铁带电后，吸合铁心，从而拉动合闸锁闩。合闸锁闩撤掉给分闸挚止的作用力，弹簧就会将分闸挚止拉开。限位轴将会失去挚止给它的支持力。而限位轴作为棘轮的一部分也会相应失去支持力，此时，棘轮只剩下弹簧给它的拉力。因此，弹簧会将棘轮往下拉，使棘轮逆时针转动，凸轮也跟着转动。进过一定行程后，凸轮会击打主拐臂，给其一个冲击力。由于杠杆作用，主拐臂靠近棘轮的一端将向棘轮外运动，最终甩到合闸挚止；主拐臂靠近开关连接杆测的部分将靠连接杆测运动，最终推动机构连杆，使开关合闸。主拐臂靠近棘轮的一端成为了合闸挚止的轨道。最终合闸挚止通过保持挚止、分闸锁闩支撑，将主拐臂给顶住。因为拐臂与主拐臂同轴连接，所以在凸轮会打到主拐臂时，拐臂会随着凸轮给主拐臂的冲击力向分闸弹簧方向运动，从而给分闸弹簧储能。最终，依然是通过合闸挚止将主拐臂顶住，再将拐臂顶住。
2.3 从合闸未储能状态到合闸已储能状态的过程
此过程与从分闸未储能到分闸储能的过程一致。电机带动减速器，从而达到减速的效果，间接带动棘爪和挚止，再带动棘轮和凸轮转动。因为棘轮和凸轮、拉杆是一体的，所以它们在转动中，回带动拉杆逆时针转动，从而拉动储能弹簧。合闸锁闩一直顶住挚止，分闸挚止顶住棘轮内部的圆环，棘轮内环成了分闸挚止的轨迹。当分闸挚止顶入棘轮内环凹进去的部分，弹簧和合闸锁闩会将分闸挚止顶到棘轮内环凹进去的部分限位轴，使储能过程结束。
2.4 从合闸已储能状态到分闸已储能状态的过程
此过程与从分闸已储能状态到合闸未储能状态的过程类似。分闸线圈带电，使铁心将分闸锁闩顶开。此时，分闸弹簧卸能，拐臂远离棘轮，达到带动主拐臂的目的。在分闸弹簧的拉动下，分闸挚止失去支持，使主拐臂靠近棘轮的一端向凸轮方向运动，主拐臂靠近开关连接杆测的部分向机构连杆的反方向运动，使开关分闸。在保持挚止的作用下，合闸挚止顶住了主拐臂，使整个过程得以结束。储能弹簧状态保持不变。
3 缺陷现象及分析
本文以某220kV变电站断路器为例进行缺陷分析，该开关在使用过程中，LW25-252断路器出现一合即分现象。分析动作过程得知：合闸弹簧释放带动拐臂动作，分闸保持掣子在复位弹簧的作用下复位，此时如果分闸保持掣子把拐臂锁住，机构便可固定在合闸位置，此时如果合闸力度过大或由于机构常年运行磨损导致分闸保持掣子与分闸掣子位置发生变化，使得合闸完成之后分闸保持掣子无法锁住拐臂，机构不能可靠保持在合闸位置上，从而导致系统在合闸之后立即分闸。分闸掣子与保持掣子位置发生变化的原因主要有以下两点：（1）零部件自身误差和磨损：与分闸保持擎子链接原件众多，由于自身原件尺寸误差以及常年动作磨损与锈蚀导致系统相对位置发生变化。（2）分闸保持擎子振动位移：机构合闸动作时，分闸擎子和分闸保持擎子与拐臂高速撞击，使分闸擎子高频振动，从而使分闸保持擎子无法锁定拐臂，从而在合闸后，直接进行分闸动作。
4 处理方案与效果
根据断路器常见缺陷，应首先考虑设备投入工作时间过久引起的误动作，导致锈蚀磨损，引起擎子工作异常。对仪器机构箱内锈蚀部分进行打磨调整后，一合即分问题并没有得到有效的解决。为此，本文提出对分闸擎子进行改造有将原有的分闸擎子露出部分进行延长，并在分闸线圈下部加装一组防跳装置，防跳装置安装前后对比如图1所示。
图1 安装前后对比
该防跳装置由安装板，紧固螺母，调节顶杆三部分组成，从图1中可以看出，改装后分闸擎子尾部得到延长，可调节顶杆可以限制分闸擎子的移动范围，从而起到有效抑制分闸擎子振动的效果，解决了机构一合即分的问题。
为验证防跳装置的效果，在装置安装完成之后，对断路器进行了五次分合闸试验，均未出现一合即分现象，且动作参数满足相关规定。
5 结语
本文对LW25-252断路器一合即分现象进行了分析，结合其工作原理与系统结构提出通过加装机械防跳装置的方法，并做出实物，应用到发生故障的LW25-252断路器中。经多次分合闸试验，加装防跳装置后，该型号断路器未发生一合即分现象，验证了该方法的有效性。为全国各采用了LW25-252断路器的变电站提供了同类缺陷的消缺方法参考，奠定了对提升电网的安全稳定性与经济效益研究的基础。
参考文献
[1]王轶成.断路器防跳回路的典型接线及其应用[J].科学中国人，2015，卷缺失(29).
[2]中国华能集团.超超临界发电技术在我国的研究与应用[J].中国科技产业，2006，(2):39-40.
[3]杨国辉.高压断路器防跳回路故障分析及试验方法[J].江西电力职业技术学院学报，2010,23(1):11-12.
论文作者:杨飞,匡浩,洪毅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/21
标签：棘轮论文; 断路器论文; 弹簧论文; 储能论文; 凸轮论文; 过程论文; 机构论文; 《电力设备》2018年第4期论文;