VD4断路器在试验位置无法合闸的故障处理

李 强，山江川，魏彦勋

(中核核电运行管理有限公司，浙江 嘉兴 314300)

VD4断路器在试验位置无法合闸的故障处理

李 强，山江川，魏彦勋

(中核核电运行管理有限公司，浙江 嘉兴 314300)

简要说明了VD4断路器的基本结构及其在核电厂的应用，结合某核电厂换料检修期间VD4断路器传动试验时在试验位置无法合闸的故障，分析了故障原因并介绍了处理过程，提出了相应的维护检查建议，为类似故障的解决提供了借鉴。

VD4断路器；试验位置；工作位置；合闸闭锁

0 VD4断路器的基本结构简介

VD4中压真空断路器是以空气为绝缘介质的户内式开关设备元件，其灭弧室被整体浇注在极柱中。整体浇注的极柱结构更坚固，可为真空灭弧室提供更加充分的保护，并可消除灰尘和潮气对灭弧室的外绝缘能力的影响，被广泛应用于核电厂中压厂用电系统。通常，核电厂中压母线的电源进线开关及“三大泵”系统(一回路主冷却剂泵、二回路主给水泵及海水系统的循环水泵)均采用不同额定电流的VD4断路器作为供电开关。

VD4断路器主要由真空断路器和操作机构组成，基本结构如图1所示。

真空断路器安装在操作机构外壳后部。真空断路器的导电部分设置在用绝缘材料制成的圆筒体内，能使真空灭弧室免受外界影响和机械伤害。

1 故障现象

某核电厂换料大修期间进行VD4断路器试验位置的传动试验时，相继发现多台断路器无法合闸的故障。主要表现为：合闸闭锁电磁铁Y2已得电，且合闸线圈回路已满足合闸条件，但断路器仍无法合闸。

图1 VD4断路器基本结构

根据VD4断路器的控制原理，在试验位置时合闸闭锁电磁铁Y2得电(合闸闭锁机构见图2)，说明试验位置辅助触点S8已经动作闭合，S8至闭锁电磁铁Y2的触点为闭合状态。进一步检查VD4断路器的结构，发现断路器闭锁架已抬起，联动闭锁杆动作，合闸机构闭锁，导致断路器无法合闸。

图2 合闸闭锁机构

2 故障原因

断路器闭锁架抬起，表明断路器不在正确的试验位置。该闭锁装置的功能是用于实现断路器在非试验位置或工作位置时，不允许断路器合闸的机械闭锁。当断路器合闸后，合闸转动机构的滚轮将闭锁架压住，闭锁架联动底盘闭锁装置将断路器底盘的丝杆锁死，即断路器在合闸状态时不允许改变断路器的位置，等效于实现了防止“带负荷拉合隔离开关”的机械闭锁功能。

进一步检查断路器的底盘位置，发现断路器底盘的丝杆虽然已经无法摇动(朝试验位置方向)，但丝杆角度未在正确位置，底盘横梁定位销也无法操作(向丝杆方向拉动)。断路器底盘丝杆角度及横梁定位销如图3所示。

通过上述检查，可以确定此次故障是由于断路器底盘位置不到位导致的。打开断路器底盘后，发现带动试验位置辅助触点S8的止动铜滑块没有释放，仍锁死在动作闭合位置，止动铜滑块凹槽边缘的凸台将丝杆上的定位块卡死，导致丝杠定位块无法进入止动铜滑块的凹槽，不能继续转动，约差了1/4-1/2圈。

图3 断路器底盘丝杆角度及横梁定位销

断路器底盘丝杆定位块和止动铜滑块结构如图4所示。图4(a)试验位置止动铜滑块正确复位，丝杆上的定位块可进入凹槽，继续摇动，将带动止动铜滑块连同S8辅助触点动作，进入图4(b)的位置状态；图4(b)为丝杆摇至正确的试验位置时，止动铜滑块和丝杆的位置；图4(c)中止动铜滑块未正确复位，丝杆定位块被卡死。

从图4可以看出：由于试验位置止动铜滑块未正确复位，造成S8辅助触点仍保持在闭合状态，但丝杆定位块却被止动铜滑块边缘的凸台位置A卡死，导致断路器未进入正确的试验位置，底盘位置机构联动断路器闭锁架和闭锁杆，将断路器合闸功能闭锁；同时由于丝杆位置未正确到位，底盘横梁定位销无法操作。

在此次缺陷的检查和随后的处理过程中，工作人员发现止动铜滑块及其定位压块处的润滑油脂干涩，两者之间有一定的卡涩现象。同时，出现故障的断路器运行均已超过10年，在多次操作后，止动铜滑块的凹槽和丝杆上的定位块会有不同程度的磨损，丝杆也可能有轻微的变形。上述因素可能导致断路器在某次由工作位置至试验位置操作时，丝杆上的定位块没有带动止动铜滑块正确复位，造成试验位置无法合闸的故障。

导致止动铜滑块未正确复位的主要原因如下：

(1) 止动铜滑块及其定位压块润滑不良，存在卡涩；

图4 断路器底盘丝杆定位块和止动铜滑块结构

(2) 止动铜滑块的定位压块弹簧压得过紧；

(3) 止动铜滑块、丝杆上的定位块有磨损现象；

(4) 丝杆变形。

3 故障处理

工作人员将止动铜滑块的定位压块抬起，止动铜滑块在S8辅助触点复位弹簧力的作用下正确复位，丝杠上的定位块进入止动铜滑块的凹槽，丝杆正确到位，底盘位置机构正确动作联动闭锁架和闭锁杆，将合闸闭锁解除，断路器恢复了在试验位置的合闸功能。

4 检修维护及工作建议

分析了此次故障的原因后，对VD4断路器的检修维护工作提出以下几点建议。

(1) 断路器在拉出开关柜外检修维护时，应摇动丝杆，检查丝杆是否正确到位；如若到位，可清晰听到止动铜滑块、定位压块动作的“咔哒”声。

(2) 断路器在拉出开关柜外检修维护时，应在试验和工作位置分别验证断路器的合闸功能。

(3) 定期打开断路器的底盘，检查止动铜滑块及其定位压块的润滑情况，是否存在卡涩；检查止动铜滑块和丝杆上的定位块是否存在磨损；检查丝杆是否变形。

(4) 检查闭锁杆与合闸机构的塑料凸轮之间的间隙是否为20+1mm。若此间隙过大，会影响断路器小车处于中间位置(非工作位置或试验位置)时无法合闸的闭锁功能；若此间隙过小，会影响断路器小车处于试验或工作位置时的正常合闸功能。

(5) 断路器合闸后，检查滚轮与闭锁架的间隙，其值不应大于0.5 mm。若此间隙过大，会影响断路器合闸状态下的闭锁功能，无法移动断路器小车。

(6) 储备相应型号断路器的底盘备件，甚至整台断路器备件。

VD4断路器在核电厂乃至其他电厂或配电站都有广泛的应用，是重要电源和负荷的供电开关，其性能的可靠性及运行的稳定性将直接影响电厂或电站的安全运行。

1 张宝坤，何玉磊.断路器控制回路缺陷引起的事故分析及改进方案[J].电力安全技术，2011，13(1)：30-32.

2 王德武.一起母联断路器误跳闸的原因分析和对策[J].电力安全技术，2013，15(7)：34-35.

3 周军伟，丁国松，赵炳成.一起VD4真空断路器合闸线圈烧毁事故的反思[J].广西电力，2011，36(6)：84-86.

4 邬 钢，李 进.VD4型真空断路器合闸线圈烧毁的故障分析[J].高电压技术，2006，32(1)：121-122.

2016-09-22。

李 强(1983-)，男，工程师，主要从事核电厂电气设备的检修与管理工作，email：liqinang@cnnp.com.on。

山江川(1991-)，女，助理工程师，主要从事核电厂变压器及中压开关的维护工作。

魏彦勋(1986-)，男，工程师，主要从事核电厂继电保护设备的管理与维修。