高压断路器偷跳原因及处理方法研究

米云峰

摘  要：通过近年来在牵引变电所设备施工、检修、试验、故障处理过程中积累的经验，重点阐述了牵引变电所27.5KV真空断路器日常运营维护中常见故障及处理方法。高压断路器是轨道交通供电系统内非常重要的一个部分，它涉及供电系统的安全经济运行。做好高压断路器的运行和检修工作，是维持轨道交通安全运行的关键之一。

关键词：真空断路器;偷跳;分闸机构;分闸挚子;连杆

第1章  绪论

高压断路器是轨道交通供电系统最重要的控制和保护设备。在正常运行时，根据需要接通或断开负载电流。而当供电系统发生故障时，断路器和保护装置及自动装置相配合，迅速、自动地切断故障电流，将故障部分断开，保证无故障部分的安全运行，以减少停电范围，防止事故扩大。

第2章  断路器机械传动原理

2.1 断路器操作机构

操作机构动作原理图

1.合闸弹簧  2.手动摇把 3.储能电机 4.凸轮 5.杠杆 6.连杆 7.油缓冲器 8.橡皮缓冲垫  9.分闸电磁铁 10.分闸掣子 11.主轴  12.绝缘拉杆 13.关节轴承 14.真空灭弧室 15.辅助开关 16.合闸电磁铁  17.合闸掣子 18.分闸弹簧  19.减速箱

2.2 高压断路器的作用和工作原理

高压断路器的主要作用：

控制作用，根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备，以及部分或全部线路投人或退出运行。

保护作用，当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保護系统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。

灭弧作用，高压断路器不仅能可靠的开断空载电流和负荷电流，而且能可靠的开断短路电流。

高压断路器工作原理：

操动机构主要由储能机构、锁定机构、分闸弹簧、开关主轴、缓冲器及控制装置组成（见操作机构动作原理图）。

储能机构主体是一个外壳为铸铝的减速箱，减速箱内是两套蜗轮蜗杆，储能轴横穿减速箱中，与蜗轮蜗杆无机械联系。储能轴上套一个轴套，此轴套用键连在大蜗轮上，轴套上有一轴销，上面装棘爪;在储能轴的右端装有凸轮，凸轮上有缺口，棘爪通过此缺口来带动凸轮转动。在储能轴左端装有曲柄，合闸弹簧一端挂在此曲柄上。

减速箱的轴销上装有一个三角形的杠杆，杠杆上装滚针轴承，凸轮将合闸弹簧的能量传给此轴承上。三角形杠杆的另一个孔，用轴销连接连杆，该连杆的另一端装在主轴拐臂上，形成四连杆机构，合闸力通过该机构传给开关主轴。减速箱的轴销上还装有滚针轴承，作为锁住合闸掣子用。

在开关主轴的拐臂上装有分闸弹簧，主轴上还有三对拐臂，其中两对分别作用在合闸橡皮缓冲器和分闸油缓冲器上，另一对拐臂上装滚针轴承作为锁住分闸掣子用。该产品的合、分闸掣子完全相同。

电动储能：接通电动机电源，轴套由减速箱中的大蜗轮带动转动，当棘爪进入凸轮上的缺口时，带动储能轴转动，合闸弹簧被拉起而储上能，当合闸弹簧被拉到最高点后被合闸掣子锁住，曲柄上的小连杆传动 —小弯板压下微动开关，电机电源被切断，“储能指示”显示在面板孔中。整个储能时间不大于15S。

手动储能：将手摇把插入减速箱前方孔中，顺时针转约25圈棘爪进入了凸轮缺口带动储能轴转动，继续用力摇转手把25圈，合闸弹簧储能完毕，卸下手把。

合闸：接通合闸电磁铁或用手按压合闸按钮（红色），合闸掣子被解脱，储能轴在合闸弹簧力的作用下反向转动，凸轮压在三角杠杆上的滚针轴承上，杠杆上的连杆将力传给开关主轴，导电杆向上运动，主轴转动约60度时被分闸掣子锁住，开关合闸。在此过程中，分闸弹簧被储上能，绝缘拉杆上的触头弹簧亦被压缩，给触头施加了压力。“合闸指示”显示在面板上。

分闸：接通分闸电磁铁电源或用手按压分闸按纽（黑色），分闸掣子解脱，主轴在分闸弹簧和触头弹簧力的作用下反向旋转，开关分闸。“分闸指示”显示在面板上。

断路器在合闸后，电动机立即给合闸弹簧储能。

第3章  高压断路器偷跳故障处理方法

高压断路器偷跳是指高压断路器在没有操作、没有继电保护及安全自动装置动作的情况下的跳闸，由于机械的无故动作，或其他种种原因导致非人为控制或非故障的跳闸，而使运行中的处于合位的断路器跳闸切断正常运行的线路，导致线路停电。

针对机械原因产生的断路器偷跳，以弹簧操作机构高压断路器为例，总结出以下处理步骤：

3.1 第一步：调整连杆、分闸挚子顶丝

（1）当断路器出现偷跳时，机械合上断路器，观察分闸掣子与分闸滚针轴承的扣接量，是否在分闸掣子的1/3-2/3之间。

（2）当分闸掣子的扣接量不满足要求时，应先考虑通过调整连杆长度，调整分闸掣子扣接量。

a、当扣接量小于分闸掣子的1/3时，应增加连杆长度，即将连杆锁紧螺母松开，逆时针进行调整即可。

b、当扣接量大于分闸掣子的2/3时，应缩短连杆长度，即将连杆锁紧螺母松开，顺时针进行调整即可。

c、特别注意在调整连杆时，应在断路器合闸情况下进行调整，并要保证连杆杠杆与凸轮之间应有1-3mm空隙。

（3）当通过调整连杆长度扣接量仍不能满足要求时，可以通过调节分闸掣子高度调整扣接量。

a、当扣接量小于分闸掣子的1/3时，应降低分闸掣子高度，即将分闸机构顶丝锁紧螺母松开，逆时针进行调整即可。

b、当扣接量大于分闸掣子的2/3时，应增加分闸掣子高度，即将分闸机构顶丝锁紧螺母松开，顺时针进行调整即可。

3.2 第二步：更换扭力弹簧

当通过第一步，将分闸掣子扣接量调整到1/3-2/3之间时，断路器仍出现偷跳现象，且扣接量在每次分合闸时都存在明显的变化，说明分闸机构老化、分闸机构扭力弹簧弹力不足，此时可通过更换扭力弹簧消除问题。具体更换扭力弹簧方法如下：

（1）拆除分闸机构

a、使用内六角扳手拆除前面板。

b、在分闸状态下，将分闸机构上部固定螺栓从机构箱背面拆除。

c、使用撬棍将断路器闭合，再将断路器内部分闸机构下部固定螺丝拆除。然后松开撬棍，使断路器分闸。

d、拆除分闸机构时，可临时将分闸线圈本体二次接线拆除（注意要做好记录）

（2）拆除分闸掣子扭力弹簧

a、拆除掣子挡板，如图：

b、拆除侧面弹簧卡片

使用尖嘴钳拆除弹簧卡片，并拉出轴销，注意拆除前要记录掣子轴销两端零部件安装位置，拆除脱口挡板拉力弹簧。

（3）安装掣子扭力弹簧

a、将扭力弹簧与掣子搭配。

b、将搭配好的掣子从右侧开始，先安装掣子和扭力弹簧，然后再安装其他备件。

c、将扭力弹簧直头侧从斜侧面掰到正面。

d、使用尖嘴钳将扭力弹簧掰正并套入轴销。

e、装上扭力弹簧内附套。

f、通过闭锁销两端对接的方式，从左向右将其他垫片和附套依次装入轴杆。

g、安装掣子挡板，只安装下部的一个固定螺丝。

h、使用尖嘴钳将扭力弹簧直头端掰到掣子挡板处，再将挡板搭在扭力弹簧直头端上部，紧固掣子挡板。

i、开始安装，安装好后，先用撬棍撬动主轴，使断路器合闸，检查掣子扣接面积，（1/3< 扣接面积<2/3），符合要求后使用开关特性测试仪测量低压跳闸情况，要满足65%的额定电压可靠分闸，80%的额定电压可靠合闸。能正常动作后，加正常工作电压，连续分合20次应无偷跳现象。

3.3 第三步：在分闸机构与断路器外壳间加装垫片

当通过第一步、第二步调整后，断路器仍出现偷跳现象，应考虑断路器分闸机构内分闸掣子是否在长期分合闸过程中磨损超限或者分闸掣子长度设计缺陷（分闸掣子略短），致使与断路器主轴上的滚轮扣接力不足。可以通过在分闸机构与断路器外壳间加装垫片，以增加分闸掣子长度，消除缺陷。具体方法如下：

（1）拆除分闸机构

a、使用内六角扳手拆除前面板。

b、在分閘状态下，使用内六角扳手将分闸掣子上部固定螺栓从机构箱背面拆除。

c、使用撬棍将断路器闭合，再将断路器内部分闸掣子下部固定螺丝拆除。然后松开撬棍，使断路器分闸。

（2）加装垫片

在分闸机构与断路器固定外壳间增加2mm垫片，且只在上部两个固定螺栓孔增加，这样既保留了分闸掣子调整裕度，增加了分闸掣子长度，又调整了分闸掣子的高度。

加装方法如下图：

（3）安装分闸机构，并将分闸掣子扣接量调整到1/3-2/3之间后，使用开关特性测试仪测量低压跳闸情况，要满足65%的额定电压可靠分闸，80%的额定电压可靠合闸。能正常动作后，加正常工作电压，连续分合20次应无偷跳现象。

结论：

本文已高压断路器日常运行中由于机械原因产生的偷跳故障为例，分析讨论了处理方法，通过在实际工作中的应用，此方法能有效处理由于机械原因产生的断路器偷跳故障。

参考文献

[1]林永顺，牵引变电所.北京：中国铁道出版社.

[2]宗建，曾德君，廖泽龙， 变电检修.北京：中国电力出版社.

[3]何其光，陈容平， 电力及牵引变电所试验.北京：中国铁道出版社.