35kV断路器弹簧操作机构异常释能问题分析处理

35kV断路器弹簧操作机构异常释能问题分析处理

卢正浩

（西藏开发投资集团有限公司，西藏 山南 856400）

摘要：针对嘎堆水电厂35kV嘎加线541断路器在合闸后储能机构异常释能问题，对35kV断路器CT-35型弹簧操作机构进行分析，认为分闸功过大，合闸功不足且挚止杆磨损无法完全锁定储能机构是导致此类故障的主要原因，并提出处理方法及建议。

CT-35弹簧操作机构是供操动35kV嘎加线541断路器（型号：LW8-40.5kV户外高压SF6断路器）使用，该断路器在输配电系统中起停、送电和保护隔离故障的作用，如出现异常释能，储能不足等情况，遇事故时无法及时有效的断开断路器，隔离故障点，则会造成线路一次设备烧损、电网事故等，给电网带来重大的安全隐患。

关键词：CT35弹簧操作机构；异常释能；合闸功

1 CT-35弹簧操作机构结构及工作原理分析

1.1 CT-35弹簧操作机构结构

35kV嘎加线541断路器弹簧操作机构为双夹板式结构，深度尺寸较小，安装于六氟化硫断路器基座下方，弹簧操作机构储能结构采用了驱动爪驱动块式，由交直流两样储能电机、螺管式分合闸电磁铁、辅助开关、链条、分合闸弹簧、行程开关、分合闸定位件、分合闸半轴、储能齿轮、储能指示、分合指示、手动储能轴、分闸挚子、连锁杠杆、扣板、分闸转轴、输出拐臂、计数器、凸轮、分闸油缓冲等部件构成，储能方式为电动储能和手动储能两种，此结构便于调节、储能可靠、分闸时间稳定。

图一：CT-35弹簧操作机构结构示意图

2 CT-35弹簧操作机构工作原理分析

通过安装资料，将541断路器CT-35弹簧操作机构解体发现：弹簧操动机构为机械式操动机构，以分合闸弹簧作为储能元件。储能元件自动储能通过交直流两样电动机装置来完成，手动储能设计在第一齿轮传动轴上，通过手动储能轴来完成储能，储能状态由锁扣系统保持。合闸时合闸弹簧的合闸功一部分用来操动断路器合闸，另一部分用来给分闸弹簧储能，操动机构储能一次满足断路器合分闸一次，断路器运行时分合闸弹簧均处于储能状态。

开断时，分闸信号（或按下分闸按钮）使分闸电磁铁带电动作，分闸撞杆撞击分闸挚子，分闸挚子与分闸定位件解锁，分闸弹簧能量释放，分闸挚子以顺时针方向旋转释放输出拐臂上的轴销，分闸弹簧力使输出拐臂反向旋转，经过机械传动连杆操动电杆使触头运动，断路器分闸，此时断路器处于分闸位置，分闸弹簧分闸功释放。棘轮通过凸轮轴与凸轮相连接，此时合闸弹簧为压缩储能状态，棘轮由于弹簧力的作用，存在顺时针方向的力矩，但在合闸触发器和合闸挚子的作用下锁定，断路器位置保持在分闸状态。合闸时，合闸信号（或按下合闸按钮）使合闸电磁铁带电动作，合闸铁心撞击合闸挚子，合闸挚子与合闸定位件脱扣，合闸弹簧释放能量，释放棘轮上的轴销。合闸功使棘轮通过凸轮轴带动凸轮以逆时针方向旋转，使输出拐臂以顺时针旋转，经过机械传动连杆操动电杆使触头运动，断路器合闸。同时，传动轴上的拐臂带动分闸弹簧压缩，使分闸弹簧储能。当输出拐臂转到行程末端时，分闸触发器和合闸挚子将轴销锁定，断路器保持在合闸状态，合闸功释放。分合闸操作冲击力均由后置分闸油缓冲装置泄去。

储能过程，凸轮板使限位开关接点闭合，使开关带电接通电机回路，启动储能电机，电机通电后转动（或将摇把插入变速箱手动储能轴上，操动摇把顺时针方向转动），通过变速箱第一齿轮传动轴将动能传动至第二级齿轮转动轴，再通过轴销、棘爪来驱动储能轴转动，从而带动合闸弹簧储能，当储能轴右端的拐臂过了最高点后，合闸挚子将凸轮定位件锁住，合闸弹簧储能，以备合闸。同时凸轮板使限位开关接点切换，切断电动机回路，合闸弹簧储能过程结束。

图三：机构凸轮输出轴连运示意图

2 CT-35弹簧操作机构故障现象

35kV嘎加线541断路器在合闸后储能机构显示已储能，运行过程中，储能机构异常释能；断路器分闸后冷备一段时间，储能机构显示储能，操作断路器合闸，合闸线圈烧损。

3 CT-35弹簧操作机构异常释能原因及处理方法

3.1 CT-35弹簧操作机构异常释能原因

通过541断路器CT-35弹簧操作机构的结构、问题现象与工作原理分析，针对齿轮传动轴、储能齿轮、链条、分合闸弹簧、分闸挚子、连锁杠杆、分合闸定位件等进行了重点检查，发现分闸弹簧调整过紧、分闸弹簧固定板与拐臂连接方向安装时接反、合闸弹簧固定底板调整螺母松动、分闸挚止杆磨损、合闸时凸轮位置未完全到位、分闸油缓冲连杆处润滑不足等问题。结合资料分析确定，储能机构异常释能问题原因为：（1）合闸弹簧为压簧形式，长期运行金属疲劳与固定底板调整螺母松动（机构合闸功调整范围大小在800J-1600J之间调节），造成合闸功不足；（2）分闸弹簧调整过紧（机构分闸功为400J-500J之间调节）、分闸弹簧固定板与拐臂连接方向安装时接反，造成分闸功过大，且分闸功不均加剧了合闸弹簧的疲劳，进步一造成合闸功不足；（3）合闸功不足，造成合闸线圈长时间带电烧损，且凸轮位置标识存在偏差，未能正确显示储能位置；（4）合闸时凸轮未能完全到位与挚止杆磨损无法完全锁定储能机构状态。

3.2 异常释能处理方法

针对问题分析原因，做出下列处理方法：调整分闸弹簧固定板与拐臂连接方向、并调整分闸弹簧分闸功、调节合闸弹簧固定底板调整螺母、加大合闸功、更换挚止杆、调整凸轮标识位置，储能齿轮与分闸油缓冲连杆处涂抹专用润滑脂，经多次调整测试，541断路器分合闸正常，弹簧操作机构储能正常，凸轮位置到位，锁定正常，异常释能问题得到有效处理。

4 总结建议

4.1 不定期对弹簧操作机构进行维护，对生锈、转动部分清洁、打油，及时更换变形或受损元件（如本次挚止杆磨损）；对弹簧调节螺母位置做好标记，当调节螺母松动时便于分辨，及时调整弹簧压缩量。

4.2 541断路器分合闸操作后，针对弹簧操作机构储能指示，凸轮位置和分合闸弹簧状态检查，确定指示状态正确。

4.3 断路器周期性检修过程中往往会忽略弹簧操作机构，一般都以电气试验为主，建议定期邀请断路器厂家进行专项机构检修，过程中应严格按照作业指导书进行，避免出现本次发现的问题（分闸弹簧固定板与拐臂连接方向安装时接反）。

4.4 断路器弹簧操作机构在检修过程中若出现弹簧分合闸功调整，则应该对断路器分合闸时间进行测试，保证合闸速度在许可范围内。

参考文献：

[1] CT-35型弹簧操作机构安装使用说明书，浙江中意电气有限公司