CT35型彈簧操作機構斷路器拒分故障原因分析及處理

崔 猛，齊少猛，張遠超

（國網河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 073000）

在高壓斷路器中，彈簧操動機構使用較為普遍，涉及的彈簧數量和類型較多，因而它們的可靠性對設備及電力系統的安全運行具有重要影響。斷路器［1－2］在系統運行狀態下拒分，會給電網帶來重大的安全隱患。以下針對LW34－40.5 型斷路器配CT35型彈簧操作機構合閘彈簧輸出功不足引發拒分現象進行了分析。

1 故障情況

2012年01月19日15時18分，國網河北省電力公司保定供電分公司某變電站35kV 2號主變壓器302斷路器分閘操作時分閘線圈燒毀、斷路器拒分，經過現場檢查，斷路器在合位，分閘線圈已燒毀；三級分閘脫扣扣接位置異常；合閘彈簧未儲能。該斷路器型號為LW34－40.5配CT35型彈簧操作機構，彈簧操作機構箱見圖1。

圖1 CT35型彈簧操作機構箱

2 原因分析

2.1 CT35型彈簧操作機構儲能模塊分析

正常情況下機構儲能時，電機通電旋轉，經兩級齒輪減速，一級鏈輪減速，將能量傳遞給儲能曲軸，儲能曲軸通過鏈條壓縮合閘簧，儲能到位后離合銷軸迫使離合棘爪抬起，即使行程斷路器未能切斷電機電源，機械上已使電機空轉，避免電機堵死燒毀。故障發生后，現場檢查時未發現電機空轉現象，行程開關已切斷儲能電源，說明機構儲能功能單元工作正常，因此可排除機構儲能單元機械故障。

2.2 CT35型彈簧操作機構合閘模塊分析

正常情況下機構合閘操作時，合閘電磁鐵接到合閘信號以后，線圈帶電，動鐵心移動，推動合閘半軸上的頂板，使合閘半軸順時針方向轉動，直到合閘摯子與合閘半軸的扣接量逐漸減小到零，解除合閘摯子的約束，合閘摯子在儲能曲軸上滾子的壓力作用下，順時針方向轉動，直至兩者完全脫離，合閘彈簧使儲能曲軸快速轉動，曲軸上的凸輪推動輸出拐臂，使斷路器合閘；機構合閘過程后，輸出拐臂上的分閘摯子被三級分閘脫扣裝置鎖住，保持在合閘位置。同時又將斷路器分閘彈簧儲能，為分閘做好準備；同時機構因合閘彈簧能量完全釋放，儲能微動開關接通，彈簧機構儲能。現場檢查機構合閘運動并未完全完成，處于“接近完成”合閘狀態，因彈簧能量未完全釋放完畢，與之聯動的小凸輪因未到位無法使儲能節點接通。斷路器完全合閘位置示意見圖2。

圖2 斷路器完全合閘位置示意

造成“接近完成”合閘狀態的原因一般有2種。

a.機構合閘傳動系統因某種原因造成卡澀（如動靜觸頭不同心、缺乏潤滑、轉軸加工精度存在問題），導致合閘彈簧輸出能量不能有效地通過凸輪傳遞到拐臂，即不能將旋轉運動通過拐臂轉化為動觸頭的垂直運動，導致合閘不到位。但通過現場檢查發現機構內潤滑良好，各傳動軸外觀檢查無異常，此臺斷路器歷史上未發生類似缺陷，2010年此斷路器例行試驗接觸電阻正常，故排除此類原因。

b.機構合閘彈簧合閘輸出功釋放不足（彈簧預拉力小、機構彈簧疲勞，彈性系數發生變化），在進行斷路器合閘操作時，彈簧釋放的能量不足以完成使凸輪甩過拐臂滾軸動作，而圖5（b）所示位置為斷路器機構所需最大合閘功位置，此時動靜觸頭剛剛接觸，合閘操作不但需克服傳動系統摩擦力、動靜觸頭摩擦力而且被拉伸的分閘彈簧此時反作用力最大，導致斷路器合閘不能到位，同時三級分閘脫扣保持也未到位，斷路器此時操作拒分，此時繼續手動儲能時，給合閘彈簧又增加了拉力，當儲能到合閘彈簧拉力足以克服合閘系統阻力時，機構繼續合閘最終到位，同時三級分閘脫扣扣接到位，儲能微動開關到位，開始儲能。圖3為斷路器“接近完成”合閘位置示意圖。

圖3 斷路器“接近完成”合閘位置示意

2.3 CT35型彈簧操作機構分閘模塊分析

機構合閘過程后，輸出拐臂上的分閘摯子經三級分閘脫扣裝置鎖住，保持在合閘位置。當分閘電磁鐵得到分閘信號后，線圈帶電，動鐵心推動分閘半軸頂板，使分閘摯子的扣接量減小到零，實現解扣。輸出拐臂在分閘彈簧力的作用下逆時針轉動，完成分閘。現場檢查分閘電磁鐵動作靈活，無卡澀；扇形板與分閘脫扣半軸的扣合面無磨損，并且扣合量都在合格范圍之內；分閘脫扣板螺絲沒有松動；分閘電磁鐵能可靠地釋放分閘彈簧的能量，因此可排除機構分閘單元故障。

3 處理措施

通過上述分析判斷為合閘彈簧輸出功不足，在完成合閘操作后，斷路器并未完全合上（動靜觸頭剛接觸未完全插入）。根據彈簧機構特點［3］，此時機構合閘未完全到位，使用儲能搖把對機構繼續儲能，搖把轉動約8圈后，彈簧機構發生繼發動作，斷路器合閘到位，隨即機構開始自動儲能，更換分閘線圈后機構傳動3次，動作正常；調整合閘彈簧預拉力后再次傳動3次，斷路器動作正常。

測量合閘彈簧預拉伸范圍滿足15～30mm；分閘彈簧的預拉伸范圍滿足8～20 mm；斷路器機械特性表明，開關的各項動作時間參數均正常范圍之內，重合閘動作正常；拒分斷路器已經恢復正常運行。

4 建議

a.在保證合閘速度在許可范圍內，調整CT35型斷路器機構合閘彈簧預拉力，以減少此類缺陷發生的概率。

b.在機構和斷路器連接之后，應進行慢合試操作，以排除整個系統的卡阻現象。慢合前先將機構的合閘彈簧松開、取下，并將棘爪上靠板卸掉。用手力儲能的方法使儲能軸轉到儲能位置后，用手合按鈕將定位件抬起，然后繼續用手力儲能手柄漸漸驅動儲能軸向合閘方向轉到，直到合閘完畢。在整個慢合過程中，扳手或手柄上無特大阻力和“跳躍性反力”（即機構的負載應均勻地增大或減小）。在慢合后重新裝上合閘彈簧和棘爪上的靠板。

c.不定期對機構進行維護，對生銹、轉動部分加油、清掃，及時更換變形或者受損元件，加強對緊固件的檢查，防止松動。

d.同斷路器廠家進行專項機構檢查、試驗，編制針對此類斷路器工序質量控制卡，確保同類缺陷不再發生。

e.建議在斷路器選型時選用成熟的產品以減少新設備在運行中發生風險的概率，及時消除此類事故隱患，提高設備可靠性和電網安全穩定性。

［1］舒服華.高壓斷路器彈簧操動機構合閘彈簧可靠性分析［J］，高壓電器，2007，43（5）：368－370，373.

［2］王大方，李 駿.因斷路器分閘彈簧拉伸力不足引發事故的分析［J］，上海電力，2001.24（1）：90－92.

［3］蘇天諾，周永光.CT19型彈簧操動機構拒動分析與處理［J］，江蘇電力職業技術學院學報，2008，21（4），29－30.