110 kV断路器弹簧储能机构故障探讨

张晓博，高璐轩，周小燕

（1.国网陕西省电力公司检修公司，陕西 榆林 719000；2.陕西省地方电力（集团）有限公司榆林电力分公司，陕西 榆林 719000）

0 引 言

随着电力企业的不断发展，配电中采用了更多科技型设备，以保证电力的平稳发展。根据电力行业多年情况来看，电力企业设备的发展向稳定化、安全化、自动化和优良化方向发展。经过对断路弹簧储能的应用可以看出，它的电磁机构运行稳定，体积较小，使其在电力系统配电中得到了广泛应用。

1 概 述

断路器弹簧储能机构。断路器是一个闭合开关，主要功能是储能。储能是指电机储备能量，而储备的能量是为了提供给合闸所需的能量。分闸中，有一个分闸弹簧，但这个弹簧的力度较小[1]。弹簧进行储能和能量释放花费的时间不长，正常情况下保持在10 s之内，而时间过长便会影响到速度。断路器在合闸中的速度有一定的标准，要考虑弹簧应用疲劳问题。一般情况下，弹簧疲劳不会影响断裂器的正常分合闸使用。

在我国110 kV配电线路中，断裂器广泛采用弹簧操动机构。弹簧的操动机构是指利用储能的弹簧进行断路器分合闸操作。弹簧操作机构因使用的弹簧类型不同，存在着各种各样的形式，主要包括以下几种：（1）盘簧式储能弹簧操作机构；（2）扭簧式储能弹簧操作机构；（3）拉伸弹簧操作机构；（4）压缩弹簧操作机构。由于在使用中不需要专门的电源，使得应用的电机功率变小。它在交流电和直流电中都可以使用，拥有使用方便的优势。随着科学技术的进步，尤其是智能式灭弧技术的使用，一定程度上减少了断路器的操作功能。假如将这一弹簧操作机构使用在高压断路器中，由于其结构复杂、零件较多、加工要求高和传动环节多等，会出现使用故障频发的现象。

2 弹簧储能电机不启动的故障分析

2.1 电源没有接通

在一般故障排查中，经验丰富的技术师都会首先排查电源问题，这是故障排除的基本步骤[2]。检查时首先排查开关柜端子排上电源是否接入，储能回路开关是否还在合闸位置，如果是电源问题，进行复位便可以使系统恢复正常。

2.2 储能限位开关S1损坏

断路器中，储能限位开关的作用：（1）用S1开关控制电机启动；（2）用S1开关控制电机停止；（3）S1开关可以接收通信信号回路[3]。在控制电机停止和启用的，是S1开关并排使用的常闭接点。弹簧储能完成后，会带动一个与机械联动的储能限位S1开关动作，常闭接点会断开，这时电源回路会被切断，可以完成一次电机的储能过程。在弹簧没有储能时，也就是弹簧在释放完所储存的能量后，正常情况下，储能限位S1开关处在闭合状态。要是在接通电机回路，弹簧可以正常储能。进行检修时，需要拔出航空插头测量25～35号的插针回路电阻，检查其阻值是否在标准范围内。如果不在标准范围，需要对常闭接点31和32、41和42进行例行检查。在这些位置常会出现被烧毁现象，需要更换储能限位开关，保证其正常工作。

2.3 电机碳刷磨损严重

在长期使用的断路开关中，部件中的电机碳刷会发生磨损现象。当电机不能正常工作时，需要对该部件进行检查。如果发现是因为磨损碳刷而形成的故障，更换碳刷便可排除故障，保证电机正常工作[4]。

2.4 储能电机烧毁

检测电机回路后，保证其正常的情况下，若故障还没有排除，需要对电机的回路电阻进行检查。如果在这个部位出现故障，需要测试储能电机，看其是否有电机烧毁现象。如果已经烧毁，采取以下步骤进行更换：拔出连接导线，卸除电机的固定螺栓，取出电机，更换正常的电机，排除故障。

3 110 kV断路器弹簧储能机构不正常工作的现象分析

在110 kV断路器弹簧储能机构出现故障时，它的故障主要表现为以下几种现象：（1）在进行自动合闸时出现不合闸现象，手动合闸拒绝合闸；（2）在自动合闸中，合闸脱扣器动作显示回合无力，使自动合闸不成功，但手动合闸时能够正常合闸；（3）在进行自动合闸过程中合闸拒合，这时的合闸脱扣器没有反应。

3.1 故障原因分析

根据断路器弹簧储能的电机回路结构分析可以得出，在断路器中，弹簧储能电机要正常工作，需要满足以下几个方面的要求。

（1）在电机电源供给中，电源没有任何故障，且在电源自动开关中8M处于闭合状态，这时的接触器（直流的）88M处在动态状态。在接触器88M中的接触点在闭合状态且在一个正常状态下时，在断路器弹簧储能机构中的电机部件内部没有任何故障。此外，在弹簧储能电机的回路中，所有线路完整，没有松动和接触不良的现象。

（2）实际工作中，在电机的保护回路正常工作情况下，电机不会有故障发生。在忽略其他原因的情况下，断路器储能电机中，它的故障原因只有两点。第一，直流的接触器88M的触点没有闭合；第二，88M的触点提前返回。对故障原因进行分析时可以得出，引起这一故障的原因主要是断路器弹簧储能中的一个部件出现故障，即限位开关触点33HB发生损坏，导致启动直流接触器88M。实际工作中，这种理论性的故障在断路器中出现的几率非常小。

（3）实际工作中，断路器自动合闸后出现直流接触器，而88M的触点也自动合闭。这个过程中，断路器弹簧储能电机会被接通。可能是储能电机传动机械的故障原因，也可能是直流接触器88M的接触点没有在标准范围内，才出现接触不良的现象。这样不能正常运行就会导致110 kV断路器弹簧无法正常储能。这种现象表现在电机的热继电器产生动作之后，辅助继电器就会自动启动，导致系统自动切断储能电机的回路，使电机不能正常工作。

3.2 该断路器弹簧储能电机不启动事故处理的方法

观察在断路器中电机是否弹起在继电器中的复位按钮，如果按钮有弹起现象，说明电机出现过载现象。对故障进行处理，需要将复位按钮进行手动复位，将断路器弹簧储能电机进行电源断电。如果通电的过程，电机能保持正常运转，则故障排除。

4 弹簧储能不到位

4.1 故障原因

进行合闸操作后，限位开关33HB闭合，再启动直流接触器88M。88M触点闭合接通电机回路，然后对弹簧进行储能。储能结束后，通过机械凸轮打开限位开关，直流接触器返回，电机停止工作。操作断路器开关时，直流接触器开始动作，并且这时启动空气延时触点，使用20 s延时闭合。因此，要是储能不到位，限位开关就会闭合，需要启动辅助继电器。这时，继电器会打开常闭触点，同时断开直流接触器，电机将发生储能不到位的现象。造成故障的原因有两种：（1）电机的出力降低会造成电机在延时中无法完成预期储能计划；（2）空气延时触点原因，实际延时小于固定值，且存在较大误差，会造成在弹簧尚未完成储能时就切断储能回路。

4.2 处理方法

要调整空气延时触点的整定值，保证储能电机在规定的时间内完成储能。最好留出充足的时间，但要保证时间适宜，具体可以通过以下操作完成。首先，要测出储能电机要在多长时间内完成储能，然后断开辅助继电器线圈和控制电源的连接。断路器合闸时，辅助器的触点会闭合，这时的时间限制储能就会开始。断路器的弹簧储能完成时，触点停表中33HBX触点会闭合。在进行设备操作时，都在操动机构箱内的端子排上进行。进行这项操作时，测定所需的储能时间后，要对空气延时触点进行相应调整，保证调整时间大于实际储能所需时间，还要留足够的时间，保证充足储能。

5 结 论

在对110 kV断路器使用中，造成其故障的不确定因素很多，导致故障情况复杂。因此，要保证供电的平稳性、紧迫性和安全性，需要加强对相关专业知识的不断学习，掌握好技术知识，使配电工作顺利进行。工作中，需要创新技术，要不断改进与创新施工工艺，使新的技术更好地适应断路器弹簧储能工作，更好地推动该事业的发展。