断路器弹簧储能机构常见缺陷原因分析与处理

陈晓亮 等

摘要：随着电力企业的飞速发展，设备日趋更新，SF6和真空断路器日益普及，弹簧储能机构也在电力系统得到了广泛应用。弹簧储能机构不仅体积小，而且相对电磁机构运行稳定，维护量小。但随着运行年限的增加，日渐暴露出了一些常见缺陷，严重的将影响设备的安全稳定运行。如微动开关节点粘连、烧毁，机构卡涩造成的拒分、拒合以及一合即分，储能弹簧调节不到位或弹性不足造成的合闸拒动等。本论文针对日常维护过程中所遇缺陷，结合弹簧储能机构的工作原理，进行了详细的原因分析，并提出相应的检修方法和对策。

关键词：断路器 操作机构 缺陷 原因分析 处理

0 引言

随着电力企业的飞速发展，设备日趋更新，SF6和真空断路器日益普及，110kV及以下断路器大多采用弹簧储能机构，该机构在电力系统得到了最广泛的应用。弹簧储能机构不仅体积小，而且相对电磁机构具有动作速度快、合闸电流小、储能电源容量小、交直流均可使用、运行稳定、维护量小等优点。但随着运行年限的增加，该类型机构日渐暴露出了一些缺陷，严重的将影响设备的安全稳定运行。如微动开关节点粘连、烧毁，机构卡涩造成的拒分、拒合以及一合即分，储能弹簧调节不到位或弹性不足造成的合闸拒动等。现就以CT-17型弹簧机构为例，结合笔者近几年在日常检修维护和缺陷处理过程中所遇到的问题，以实例进行原因分析。

1 机构箱密封不良，机构油泥严重，造成断路器拒动或一合即分

故障现象：2010年-2011年，晋中供电分公司变电检修工区所维护的三座110kV变电站先后四次发生35kV断路器不能合闸的缺陷，三座变电站均使用同一厂家且同为CT-17操作机构的断路器。且CT-14型机构也出现过该类缺陷。

检查过程：在现场检查过程中发现，无论电动或手动合闸，均出现断路器一合即跳现场，因此可以排除合闸控制回路的问题。经过详细检查发现，造成断路器一合即跳的原因是断路器电动合闸后分闸半轴不能回位，相当于一直发出分闸命令，从而造成断路器合闸后不能有效保持合闸状态，在分闸弹簧的作用力下自行分闸。再经仔细检查发现造成分闸半轴不能有效回位的原因是：扇形板运动不到位，与分闸半轴发生卡滞。当用一个很小的外力向上作用扇形板时，扇形板运动2-3mm，扇形板与分闸半轴卡滞现场消失，断路器可合闸到位。多次进行合分断路器，故障依然出现，可见不能根本消除该缺陷。

原因分析：经过多次现场处理分析以及与厂家售后人员咨询，造成该故障发生的主要原因是：箱内灰尘与机构内部件润滑油脂混合形成油泥，日积月累大量积存在扇形板、分闸半轴、转动部位等处，造成断路器机械卡涩，转动和滑动部位润滑不良。分析其根本原因主要有以下几点：①机构箱密封设计不良，可通过中间传动箱进入灰尘；②机构箱密封条年久老化，造成密封不严；③运行人员和维护人员对机构除尘工作不重视。

处理方法：①在断路器处于检修状态下，将弹簧能量释放，用干净抹布蘸汽油对扇形板、分闸半轴以及其他转动、滑动部位进行油泥清理，狭窄空间处可将抹布缠绕于螺丝刀上清除，清除后用机油枪重新加注润滑油脂。②定期检查机构箱密封情况，将电缆穿孔有效封堵，密封条破损时应及时更换。③定期用吸尘器或皮老虎清理机构箱内灰尘。

2 储能不足造成断路器拒动，烧毁合闸线圈

故障现象：运行人员在进行断路器远方操作时，断路器不能有效合闸，随即运行人员报告合闸指示红灯灭。

检查过程：检修人员打开断路器机构箱时，闻到一股强烈的导线烧焦味道，随即检查合闸线圈，电阻小于正常值或开路，拆卸后发现合闸线圈已经烧毁。随即对断路器机构进行详细检查，发现如下图片所示情况：

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原因分析：保证弹簧调整螺栓不能松动的卡片因为断路器多次的分合震动自行脱落，在断路器分合运动及弹簧拉伸运动下，弹簧调整螺栓自备锁母也发生松动，造成调整螺栓日久自行旋转，导致该侧弹簧储能时不能到位，出力不足。

处理方法：

①重新调节弹簧调整螺栓拧入深度，并备紧锁母，加工制作锁片安装，保证调整螺栓不能自行松动，故障消除；

②定期或有停电时检查断路器储能弹簧拉伸情况，对处理不足或弹性降低的弹簧及时进行更换。

3 行程开关节点故障

故障现象（一）：运行人员报告断路器不能合闸或中央控制屏显示控制回路断线、弹簧未储能信号。以2011年3月23日发生的故障为例，晋中供电分公司云山变电站运行人员报371（1#电容器）断路器机构不能电动合闸，控制回路断线。

现场过程：检修人员到达现场后，检查断路器机构箱，操作电源正常，量取合闸线圈电阻正常，箱内无异味，弹簧储能正常。随即进行就地电动合闸操作，发现断路器合闸线圈无反应，控制回路断线信号仍然告警。断开操作电源，进行手动合、分闸试验，断路器正常合、分，因此判断故障发生在机构箱内控制回路部分。

原因分析：断路器合闸控制回路中，串有一对行程开关常开节点（弹簧未储能状态下），当弹簧储能正常后，该节点动作闭合，接通断路器合闸回路。其电气图如下：

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SA——合闸命令发出，由机构本体内合闸按钮、保护装置开关和后台机命令部分组成，此处用一个按钮代表；

DL——为断路器辅助开关节点，合闸回路中使用常闭节点（断路器在分闸状态时的位置，断路器合闸后该节点断开）。

ST——行程开关节点，合闸回路中使用常开触点，此节点串入合闸回路的目的就是保证弹簧再未储能或储能不到位的情况下，回路不能发出合闸命令，保证合闸动作的正确性。

此次故障出现就是因为行程开关节点运行年限长，在闭合或切断回路电流时烧坏，接触不良造成，弹簧虽已储能，但该节点不能有效接通，合闸回路中出现断开点，故后台机会发出控制回路断线信号。

处理方法：①更换断路器微动开关；②遇停电时检查行程开关节点闭合情况。

故障现象（二）：某站运行人员报告，10kVXX断路器合闸后开关柜内发出异响，且不间断，随即停运该断路器。

现场检查：检修人员到达现场后，对断路器进行检查，该断路器为VS1+型，配备JS型弹簧储能操作机构。检查时弹簧处于储能状态，合上储能电源时，机构内即发出清脆的响声，检修人员根据经验立即判断该响声为储能电机运行响声。由于运行人员经验缺乏且断路器运行时网门处于闭合状态不能准确判断故障声响。断开操作电源后，响声消失。根据断路器使用说明书，储能电机回路中直接入空气开关、行程开关和电机，且弹簧已处于储能状态，因此判断故障点即为行程开关。

原因分析：行程开关固定螺栓在出厂时未能紧固到位，在断路器日常运行过程中，因分合震动逐渐松动，在弹簧拐臂作用下向后发生位移。

处理方法：

①检查断路器行程开关固定螺栓松紧；

②检查行程开关动作情况，节电是否准确动作。

通过对以上几种类型缺陷的原因分析，我们发现弹簧储能操作机构虽然具有多项优点，但在日常运行过程中可能由于人为或产品质量等原因，故障已日渐显现。因此要保证弹簧机构在运行过程中能够正常稳定的工作必须做到以下几点：一是加强运行人员的业务素质，掌握对各种故障的准确判断能力，为检修人员提供正确的故障信息；二是加强该类型操作机构的日常维护和检查，特别要重视机构箱的密封情况和除尘工作；三是对机构主要部件达到运行年限的要及时进行更换；四是在检修维护过程中加强检修人员的责任心，严格按照检修工艺对机构各部件进行详细检修，保证检修质量，确保不出现人为性的故障。

参考文献：

[1]平高集团有限公司，ZW30-40.5型户外高压真空断路器安装使用说明书，2007年7月.

[2]梁爽.SF_6断路器运行维护与故障处理研究[D].华北电力大学，2008-12-10.

[3]蒋超伟.断路器弹簧储能机构故障分析与处理[J].农村电气化，2009-01-10.

作者简介：陈晓亮（1979-），男，山西晋中人，毕业于长春工程学院，研究方向：变电检修。