110kV断路器弹簧操动机构储能回路故障分析与处理

110kV断路器弹簧操动机构储能回路故障分析与处理

韩运换

（国网山西省电力公司运城供电公司山西运城044000）

摘要：目前110kV断路器广泛采用弹簧操动机构，弹簧操动机构是利用已储能的弹簧为动力，来实现断路器的分合闸操作。弹簧储能靠电动机。弹簧操动机构因使用的弹簧类型不同有各种形式，有压缩弹簧操动机构、拉伸弹簧操动机构、扭簧储能弹簧操动机构、盘簧储能弹簧操动机构等。由于不需要专门的操作电源.储能电动机功率小，交直流两用，使用方便等优势，伴随着自能式（热膨胀式）灭弧技术的实现，减小了断路器所需的操作功，弹簧操动机构被广泛地应用于高压断路器，但由于弹簧操动机构结构比较复杂，零件数量较多，加工要求较高，传动环节较多，有时可能会出现故障。本文分析了110kV断路器弹簧操动机构储能回路故障，并提出了处理方法。

关键词：110kV断路器；弹簧操动机构；储能回路故障；分析与处理

前言

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，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。

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：2017年-2018年，某供电分公司变电工区所维护的三座110kV变电站一共出现了四次35kV断路器不能合闸的情况，并且经检查出现问题的断路器都是由同一厂家生产的CT-17操作机构，另外这类缺陷也存在于CT-14型机构中。

检查过程：在检查过程中为了试验是否是合闸控制回路出现了问题，分别在手动和电动情况下观察是否出现了断路器一合即跳现象，发现两种情况下都会出现一合即跳现象，这表明合闸控制回路没有问题。仔细检查后发现造成断路器异常的原因是断路器电动分闸后分闸半轴不能回位，这就意味着断路器一直在发出分闸命令，导致了断路器一合即跳。之后再检查发现导致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。虽然用一个很小的外力向上作用扇形板能够将断路器合闸到位，但是并不能从根本上消除该缺陷。

原因分析：相关人员通过向厂家售后人员咨询及进行多次的现场处理分析发现，导致设备出现故障的根本原因主要有以下几点：

①相关人员没有意识到机构除尘工作的重要性；

②机构箱密封条年久老化，造成密封不严；

③机构箱密封设计不符合相关规范标准。

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设备各部件进行油泥清理，必要时可使用工具协助，需保证设备清洁。此类检修应定期进行或与停电时及时处理；

②定期检查机构箱密封情况，若发现异常现象，必须及时采取应对措施；

③保持机构箱的清洁，定期对其进行打扫。

2储能不足造成断路器拒动，烧毁合闸线圈

故障现象：在进行断路器远方操作时，值班人员发现断路器无法有效合闸，然后发现合闸指示红灯灭。

检查过程：检查人员到达现场后首先闻到了一股导线烧焦味道，之后发现线圈烧毁，然后检查了合闸线圈，电阻小于正常值或开路，拆卸后发现合闸线圈已经烧毁。进行手动合闸试验，断路器不能合闸，因此可判断出造成线圈烧毁的原因是断路器机械故障拒合。重新更换合闸线圈后，合上操作电源，进行就地电动操作，合闸铁心动作，但断路器仍未合闸，为保护合闸线圈，立即切断断路器操作电源。随即对断路器机构进行详细检查，发现如图2所示情况。

原因分析：由于断路器多次的分合震动，原先保证弹簧调整螺栓不能松动的卡片已经脱落无法发挥自身的作用，同时弹簧调整螺栓自备锁母也发生松动，导致该侧弹簧储能时不能到位，出力不足。而且该型机构有两条储能弹簧，另一侧弹簧正常，储能后行程开关常开节点仍正常闭合，因此断路器合闸控制回路仍然正常，造成合闸时电动命令发出，线圈动作，但一侧弹簧出力不足，断路器拒动，辅助开关不能及时切换，合闸线圈一直带电，从而烧毁。

造成此类故障的原因还有：厂家断路器出厂时未安装弹簧调整螺栓卡片，验收人员及运行人员未能及时发现；储能弹簧因运行年久，机械疲劳，出力不足，造成合闸能量不足，断路器拒合。

处理方法：

①采取有效措施修正螺栓，保证其不能自动松动，故障就可以迎刃而解了；

②保证断路器储能弹簧拉伸情况处于正常的状态，最好定期对其进行检查，必要时对其进行更换。

3行程开关节点故障

故障现象（一）：工作人员发现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2018年3月23日发生的故障为例，XX供电分公司XX变电站运行人员报3406断路器机构不能电动合闸，控制回路断线。

检查过程：检修人员到达现场后按照查看外观-检查电动合闸-试验手动合闸的顺序对断路器进行了检查，最终确定了故障发生在机构箱内控制回路部分。随即用对断路器辅助开关、合闸按钮、远近地转换开关等控制回路部分元件进行详细检查，发现接入控制回路的行程开关接点损坏，造成控制回路断线。

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，当弹簧储能正常后，该节点动作闭合，接通断路器合闸回路。其作用就是保证弹簧在未储能的情况下禁止断路器发出合闸命令，同时保护合闸线圈不烧坏。

造成这次故障的主要原因是行程开关节点运行年限过长，已经难以满足正常的使用需求，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当停电时检查行程开关节点闭合情况；

②将断路器微动开关更换掉。

故障现象（二）：有工作人员发现，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听到机构发出的异响，根据自身经验马上判断出这是储能电机运行响声。随后检修人员查看断路器使用说明书，了解到储能电机回路中只接入空气开关、行程开关和电机，且弹簧已处于储能状态，在结合故障现象断开储能电源后，响声消失，不难得出故障点即为行程开关。随即卸掉弹簧能量，用万用表检查行程开关节点，节点工作正常，随即再次合上储能电源，观察行程开关动作情况，发现该行程开关在弹簧储能到位后不能有效动作，断开电机回路。检查行程开关固定螺栓发现有松动现象，该开关发生位移。

原因分析：行程开关固定螺栓已经出现松动，在弹簧拐臂作用下向后发生位移。

处理方法：①检查行程开关动作情况，节点是否准确动作；②检查断路器行程开关固定螺栓松紧。

4结语

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]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.

[2]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.