VB5型断路器专用维修工具的研发

VB5型断路器专用维修工具的研发

孙铮王祥斌

（上海市电力公司市北供电公司上海200072）

摘要：在日常变电检修工作中发现VB5型断路器储能机构大齿轮卡涩会导致储能失灵，严重可导致储能电机烧毁，而由于传统检修方式须将整个储能机构拆除并检修，耗费较多的人力，物力，增加了运行维护成本，导致电网日常检修工作时间大大延长，严重影响及时向用户供电等日常电网运行。本文介绍了VB5型断路器专用维修工具的研发过程以及相关经验总结。

关键词：VB5型断路器；专用维修工具；储能机构大齿轮

VB5型断路器是一种以真空作为灭弧介质的高压断路器；具有体积小、重量轻、适用于频繁操作等特点。在电力系统配电网中应用较为普及，常用于35千伏及以上变电站的10千伏出线设备和电容器组，切换电网运行方式和调整电网负荷分配。VB5型真空断路器在我国近十年来得到了蓬勃的发展，投运数量大，而其储能机构大齿轮卡涩发生率较高，传统检修方式需要对整个机构拆卸并返厂处理，过于繁琐，为了使其储能机构无需整体拆卸便可进行检修维护，提高检修效率，降低运行维护成本，通过对VB5型断路器专用维修工具的研发以解决传统检修方式落后，设备维护时间长，设备维护成本高的缺点。

1VB5型断路器的现状调查

市北供电公司宝山基地负责管辖区域内，使用VB5型真空断路器的35千伏及以上变电站有12座。每座变电站拥有2至3个回路的出线设备，累计301台VB5型真空断路器。每座变电站供电覆盖区域广，涉及的用户面积大。日益增长的供电需求要求断路器必须保持良好的运行状态，对确保电网稳定运行至关重要。

日常检修中发生VB5型断路器储能机构大齿轮卡涩时，由于检修作业时空间狭小，缺乏专用维修工具，其传统检修方式为将设备内部的储能机构整体拆卸，将大齿轮等零部件检修后，经调试合格后再安装储能机构。期间需联系厂家派专人解体拆卸，由于厂家也无专用工具，整个机构的解体操作繁琐，需要耗费较多的人力，物力，使得日常检修工作中断，严重影响及时向用户供电。以单台设备解体检修统计平均用时需200分钟，根据电力企业精益生产要求，标准作业时间为60分钟，实际维护时间已经远远超过标准维护时间。

2VB5型断路器储能机构检修目标

为了使储能机构大齿轮在无需拆除整组机构的前提下进行检修维护，降低维护成本，提高检修效率，针对储能机构的结构进行研究，决定研发VB5型断路器专用维修工具。首先从缩短储能机构大齿轮所需要的检修时间角度考虑，根据电力企业精益生产要求规定的标准检修流程时间在60分钟以内，将VB5型断路器储能机构大齿轮卡涩处理时间设定为100%达到60分钟以内。第二，从保证检修质量，确保研发的工具有效提高电网可靠性的角度考虑，设定VB5型断路器储能机构达到100%完好修复。

3最佳研发方案的选择

3.1第一层整体方案的提出与选定

VB5型断路器储能机构主要由储能电机、储能大齿轮、储能联动齿轮、复位弹簧、中心轴组成。运作原理描述如下：储能电机通电后，通过链条带动储能大齿轮转动，从而带动储能联动齿轮工作，将储能弹簧压紧，进行储能。

当储能大齿轮套在中心轴上作来回运动的时候，受到了老化、含杂质的润滑脂所造成的阻力，使得储能大齿轮卡涩，无法带动联动齿轮组，导致储能电机长时间通电，储能大齿轮空转，最终烧毁储能电机。通过对其储能机构结构的研究，认定解决问题的核心思路:研发一种专用维修工具，使大齿轮沿中心轴做往返运动，使储能机构无需整体拆卸便可进行相关零部件的清洗、检查和维修。通过对储能机构运作原理及结构分析研究后，开展第一层整体方案的提出与选定，通过方案描述论证与可行性评估，从3个方案中选定固定齿轮传动式。

小组成员通过对断路器储能机构结构的研究，认为解决问题的核心思路:研发一种可以模拟储能大齿轮沿中心轴做往返运动的专用工具,使储能机构无需整体拆卸便可进行相关零部件的清洗、检查和维修。

3.2第二层整体方案的提出与选定

选定固定齿轮传动式后，分别提出扁夹夹紧，拉码固定，弹簧牵引，紧固螺丝四种方式，在比较分析后选定紧固螺丝方式解决了专用工具的固定方式。

3.3第三层整体方案的提出与选定

在选定紧固螺丝方式后，围绕传动方式的选择提出杠杆传动与握力传动两种方式，通过综合对比后认定握力传动方式能合理利用有限作业空间，更有效的连接齿轮和固定架。

3.4最终方案的选定

通过三层方案的分析研究，得出VB5型断路器专用维修工具的最佳方案——固定齿轮紧固螺丝握力式。

4.方案的实施

4.1现场实际勘查

经过现场设备实际测量，以VB5型真空断路器为样本，测得机构内部件的尺寸，研究储能动作时大齿轮动作情况与实际位置；为专用工具的制作提供依据。

测得后底板到齿轮距离55，内板到齿轮距离30，齿轮厚度8（单位毫米）

4.2选择材料

首先针对紧固螺丝材料，由于金属材料螺丝直接将固定架固定在齿轮上时，虽然达到了可靠固定的作用，但是拆卸后发现在齿轮表面留下明显的紧固痕迹，对设备表面造成损坏；而选用尼龙材质螺丝，不仅可以达到可靠固定的作用，且利用了尼龙材质的张力和缓冲，避免磨损齿轮表面，不会对设备表面造成损坏。故选择尼龙螺丝。

对于本体材料选择，比较分析三种材料（45号钢，黄铜，铝），发现45号钢费用少，不易变形、断裂、制作方便、符合工艺要求。

4.3完成设计图

根据设计的工具形式使用AUTOCAD软件进行工具制图，设计了工具的预想形状和大小。工具固定架设计为单螺丝固定，便于齿轮在狭小空间内的安装。外观尺寸的小巧有利于现场的安装、操作。

4.4制作样品

对照设计的工具图纸和预想方案制作专用维修工具，涂上防锈防潮涂料。

4.5现场调试

4.5.1功能试验

在现场操作试验，经过试验，发现两个问题。

1）专用工具底座固定不牢靠

多次试验发现，专用工具在受力的情况下会发生器身移位的情况，而工具使用不稳定的原因是工具底部未设计用于固定本身的部件。

2）专用工具固定架的齿轮固定不够牢固

制作的工具固定架上的固定螺丝只有一个，固定住齿轮的能力有所牵强，会发生松动的情况。

4.5.2工具改进

1）在工具底部嵌入磁铁，在不影响工具尺寸的情况下，利用磁铁将工具与机构底板相连，达到稳定器身的目的，完全满足了工艺要求，具有很好的操作性、稳定性和安全性能。

2）增加为并排2只固定螺丝，增加一倍的紧固能力。工具实际尺寸的缩小使得机构内的空间允许安放2只螺丝，运用2只固定螺丝固定，使得固定架能牢靠的固定在齿轮上。这一设计大大增强了对工具的可靠性，满足了作业要求。

5实施效果

通过研发VB5型断路器储能机构专用维修工具，有效的解决了VB5型真空断路器因润滑脂老化卡涩中心轴，储能大齿轮空转，带动不了储能联动齿轮动作，导致断路器不能储能的现象。使得原本传统方式需要200分钟解体拆卸整个机构的流程简化为60分钟以内的有效检修，高效处理VB5型真空断路器储能机构故障。VB5型真空断路器专用维修工具已作为整个变电检修作业指导书的新增项目进行推广应用，在变电维护工作中有极大的推广价值，提高了变电检修检修工艺，保障了断路器储能机构的正常运行，提高了设备使用的寿命提高了断路器在电网运行中安全性和可靠性，保护设备的正常使用，延续了设备的使用寿命，为变电工作提供了新思路新方法；既提高了检修效率，降低了停电作业时间，又使得公众对电力保障的满意度得到提高，确保了城市电网日常维护工作的正常开展和高峰用电期间的用电安全，为电网安全运行提供了可靠支撑。一种新工具的推广使用，避免了VB5型断路器储能机构发生故障时无计可施的窘境，从技术上解决了断路器储能机构维护太难、维护时间太长、维护成本太高的问题。

作者简介：孙铮（1980-），男，从事变电检修工作