邯鄲供電公司 趙晨光 高欣 劉林

1 引言

隨著電力系統(tǒng)運行電壓和斷路容量的不斷提高，斷路器作為主要的保護、控制元件，動作可靠性非常重要。其中決定斷路器能否正常開斷的操作機構，無疑斷路器的關鍵部分。彈簧操作機構因結構簡單、可靠性高、維護工作量小等特點，廣泛應用于220kV及以下電壓等級的高壓斷路器。但因機構材料質量和制造加工工藝等問題，彈簧機構時常出現(xiàn)原件受損、拒動、接觸不良等問題，嚴重影響斷路器的正常工作，因此對于彈簧機構常見故障必須高度引起重視。本文以CT14型彈簧機構為例，對彈簧機構幾種常見故障現(xiàn)象進行介紹，深入分析故障原因，提出故障的診斷方法和處理措施。

2 彈簧機構常見故障分析及處理方法

2.1 儲能故障

彈簧操作機構儲能回路在儲能過程中，常見故障類型為：儲能電機不啟動、儲能不到位與儲能完成后電機不停轉。

2.1.1 儲能電機不啟動原因及處理方法

彈簧機構儲能時，儲能電機不啟動的故障原因和處理方法主要有以下3種：

（1）儲能電動機電源及二次回路故障。處理方法：首先觀察儲能電機電源是否在合位，試拉合幾下，觀察有何反應；用手輕按二次回路中主要觸點，檢查是否有虛接、接觸不良等故障；用萬用表檢測儲能回路電阻和電壓是否正常、空氣開關有無故障。若電壓幅值達到接觸器動作而接觸器未吸合，檢查接觸器、繼電器觸點是否接觸良好、有無氧化，二次回路接線有無松動、斷線開路、絕緣破損，延時繼電器氣囊是否破損等。當出現(xiàn)上述情況時，對問題部位應加以打磨、緊固或針對問題元件及時進行更換。

（2）儲能限位開關故障。處理方法：若萬用表顯示無電壓或電壓低，問題可能由限位開關引起。檢修人員應檢查限位開關觸頭是否氧化、限位開關位置是否合適。當出現(xiàn)上述問題時，應對限位開關觸頭進行打磨或調整限位開關到合適位置。

（3）儲能電機故障。處理方法：如果接觸器處于吸合狀態(tài)，而電機不轉動，應檢查電機端子電壓。當電機端子電壓正常時，則可判定是電機發(fā)生故障。一般故障原因為電動機線圈短線、匝間短路以及電機碳刷磨損嚴重或脫落，可采取更換線圈、碳刷等措施[1]。

2.1.2 儲能不到位原因及處理方法

斷路器合閘后，限位開關接通電機回路對彈簧儲能，但時常會出現(xiàn)儲能不到位的故障，故障原因及處理方法主要有以下5種：

（1）限位開關偏下致使合閘彈簧尚未儲能完畢，觸點已經(jīng)轉換，切斷電動機電源使儲能不到位。此時應適當調整限位開關高低位置，以保證儲能到位。（2）觸點氧化、配線松動接觸不良造成電路時通時斷，處理方法一般是用細砂紙修復打磨觸點或更換限位開關。（3）延時繼電器觸點老化或其延時小于整定值且偏差較大，在儲能未到位時提前切斷儲能電機回路。此時可采用細砂紙修復、打磨儲能延時繼電器觸點，或調整儲能延時繼電器的延時觸頭整定值，使儲能電機在延時整定值范圍內完成儲能，并適當留有一定裕度。（4）儲能齒輪齒牙或棘爪磨損嚴重，驅動時脫扣打滑，電機出現(xiàn)空轉，造成儲能不到位，儲能電機老化出力效率降低，造成儲能電機在額定范圍內不能完成儲能。這時應對問題元件進行修復或更換。（5）當儲能電機發(fā)生老化并出力效率降低，且無法通過調整其它元器件來保證儲能電機可靠完成儲能，一般應更換電機[2]。

2.1.3 儲能完成后電機不停轉的原因及處理方法

斷路器彈簧機構儲能完成后，儲能電機不停轉主要表現(xiàn)為：斷路器在合閘后，操作機構儲能電機開始工作，但彈簧能量儲滿后，電機仍在不停運轉。主要原因多為限位開關位置偏高或短路受潮引起。處理方法是檢查儲能回路中的限位開關位置是否合適，調整其上下位置來實現(xiàn)準確斷電；對機構進行有效地干燥處理，開啟機構箱內的加熱驅潮裝置，更換損壞部件[3]。

2.2 機構拒分、拒合故障

2.2.1 電氣原因及處理方法

因電氣原因導致機構拒動常見故障有2種：回路中觸點松動、接觸不良；分、合閘線圈故障。以CT14型彈簧機構為例，對斷路器拒動電氣原因進行分析討論，彈簧機構分合閘控制回路如圖1所示。

（1）從圖1可以看出，當遠近控轉換開關HK的觸點、閉鎖繼電器的觸點KL1、中間繼電器觸點ZJ、輔助開關DL 的觸點接觸不良或斷開時，會造成閘線圈電壓過低或無電壓，使斷路器拒動。同樣，當以上各觸點發(fā)生粘連故障，不能正常分合時，也會造成斷路器不能正常動作。處理方法是：首先觀察端子排上各個接頭是否有斷開、松動情況，用手輕按各個接頭，檢查回路是否存在接觸不良情況。然后，用萬用表檢測控制回路電阻、電壓是否正常。測量電壓法是在控制回路通電情況下，首先測量回路整體是否導通，通常情況下，合閘時分閘回路導通、分閘時合閘回路導通。當回路出現(xiàn)斷路故障時，保持萬用表1個測量點不動，另一個測量點順著回路方向進行測量。如果電壓不為0，則可判斷相鄰被測點為故障點。測電阻時要注意不要引起回路接地、不要在有電壓的回路測量。檢查發(fā)現(xiàn)為內部部件故障則進行更換。（2）斷路器控制回路中的分合閘線圈、繼電器等都是按照短時通電設計而成，當分合閘回路電流不能正常切斷造成回路長時間通電時，通常會發(fā)生分合閘線圈或繼電器燒毀。此時（正在操作時）檢修人員可根據(jù)空氣中燒焦的氣味，快速確定故障類型，發(fā)現(xiàn)機構拒動的真正原因。處理方法是將電磁鐵線圈進行解體檢查，清洗電磁鐵軛、銅套內的灰塵或油污，若線圈、繼電器燒壞則進行更換。

圖1 斷路器分合閘控制回路

2.2.2 機械原因及處理方法

當斷路器彈簧機構由于機械原因而導致拒合，通常故障現(xiàn)象有3種：合閘鐵芯和機構動作，斷路器無法合閘；鐵芯動作，但頂不動機構；合閘跳躍。下面我們針對以上3種故障現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和處理方法進行分析討論。

斷路器合閘鐵芯已動作，而斷路器拒合的原因與處理方法：

(1)主軸與拐臂連接用圓錐銷被切斷。處理方法為檢修設備，更換新銷釘。

(2)合閘彈簧疲勞。處理方法為檢修設備，更換新彈簧。

(3)脫扣連板動作后不復歸或復歸緩慢。處理方法為檢查脫扣連板彈簧有無失效，機構主軸有無竄動，如損壞應進行修理或更換。

(4)脫扣機構未鎖住。處理方法為調整半軸與扇形板的搭接量。

斷路器發(fā)生合閘鐵芯動作，而機構不動作的主要原因與處理方法：

(1)合閘鐵芯頂桿頂偏。處理方法為調整連板到頂桿中間。

(2)機構發(fā)生卡澀，動作不靈活。處理方法為檢查機構連動部分，打磨、潤滑相應問題部件。

(3)驅動棘爪與棘輪間卡死。處理方法為調整電動機凸輪到最高升程后，調整棘爪與棘輪間隙至0.5mm，不卡死為宜。

當回路發(fā)生合閘跳躍，故障現(xiàn)象為斷路器合閘后立即進行分閘，主要原因為：分閘電磁鐵發(fā)生卡滯。當斷路器處在合閘狀態(tài)時，分閘回路導通，此時由于分閘電磁鐵卡滯，機構發(fā)出分閘信號，導致斷路器分閘；由于扇形板與半軸搭接太少，導致斷路器分閘狀態(tài)不穩(wěn)定，故而發(fā)生合后即分現(xiàn)象。針對以上2中故障原因，相應的處理方法是：修理或更換分閘電磁鐵；調整扇形板與半軸搭接量，使其合適。在此需要提出注意的是，當半軸發(fā)生自行復位困難現(xiàn)象時，其原因一般為半軸復位鈕簧疲勞而導致，此時應更換復位鈕簧來保證扣接量合適。

當斷路器機構由于機械原因導致拒分，一般故障現(xiàn)象為分閘鐵芯已動作，而斷路器不能分閘，此時故障主要有3方面故障原因：分閘拐臂與主軸銷釘切斷；分閘彈簧疲勞；扇形板與半軸搭接太多。針對以上3種原因，相應的故障處理方法為：更換新銷釘；更換新彈簧；調整扇形板與半軸搭接量，使其合適。

當回路發(fā)生分閘跳躍，故障表現(xiàn)為斷路器分后即合。故障主要原因是由于合閘鐵芯或手動合閘桿卡滯而無法復位引起。相應的處理方法是拆下動鐵芯，將其校正好，復裝時保證鐵芯在各個位置都不卡滯，并對手動合閘桿進行校正、潤滑[4]。

3 檢修方法和注意事項

3.1 檢修方法

通過對彈簧機構的研究與長時間現(xiàn)場工作經(jīng)驗，針對如何準確診斷故障點，解決彈簧機構故障，本文總結出一套6步檢修法。(1)問。去往變電站之前提前詢問值班人員故障現(xiàn)象，減少不必要的工作量，提高檢修效率。通過向運行人員詳細詢問故障現(xiàn)象，針對現(xiàn)象進行初步分析，初判故障原因，制定初步檢修策略，備齊相應工器具、備品備件和檢修資料圖紙。

(2)看。通過眼睛觀察來定位設備的故障點。彈簧機構中很過內部故障可通過外部異?，F(xiàn)象表現(xiàn)出來，如分閘緩沖器漏油、機構銹蝕卡澀、分閘扇形板與半軸搭接不合適等，這時可通過仔細觀察機構外部異?，F(xiàn)象進而分析確定機構內部故障點。

(3)聞。通過鼻子感知設備氣味，判斷故障可能發(fā)生原因。當斷路器分（合）閘線圈、機構保護插件上的繼電器等部件燒毀時，可通過設備周圍燒糊的味道來診斷故障原因，進而定位故障點，消除故障。

(4)試。通過斷路器分合閘動作試驗，觀察彈簧機構在分合閘狀態(tài)下的狀況，以此診斷故障可能發(fā)生的位置和原因。當斷路器發(fā)生分后即合、合后即分等故障時，通過試分試合可較快地判斷可能發(fā)生的故障點。

(5)聽。通過耳朵感知設備動作時所發(fā)出的異常聲響，進而分析故障原因，確定故障點。斷路器機構儲能過程中，機構儲能棘輪與棘爪等部件配合動作時發(fā)生的異常聲音。機構不儲能或機構儲能后電機不停轉產(chǎn)生異常聲音，此時可通過收集聲音信息進行故障分析診斷。

(6)測。通過使用萬用表對二次回路進行測量，快速確定故障原因，消除設備故障。通常二次回路斷線、短路等故障，通過使用電壓法或電阻法，能較快找到斷點或短路點[5]。

3.2 注意事項與合理化建議

(1) 現(xiàn)場檢修時，當出現(xiàn)儲能電機問題時，應在機構未儲能的情況下，檢查儲能電源及儲能控制電源是否正常，避免造成機械擠傷。(2)對于運行時間在10年左右的彈簧機構，如果某元件有家族性問題，應對該元件進行更換，并開展同一批次、同一運行年限彈簧操作機構的檢查檢修，狀況極差情況應及時提出機構更換計劃。對于備品備件的現(xiàn)場檢查和選用，尤其是緩沖器的挑選，應選取質量合格的配件。決不能把新配件當成合格件，必須經(jīng)過仔細檢查和挑選。(3)加強對現(xiàn)場作業(yè)人員的裝配工藝和執(zhí)行標準的管理。開展針對性強的有效技術培訓，高效提高檢修人員的綜合技能素質。

4 結束語

隨著斷路器開斷容量的不斷提高，電力系統(tǒng)對于斷路器的動作可靠性和檢修安全性提出了更高的要求，本文通過對已廣泛使用的彈簧機構常見故障進行深入分析，總結出一套高效、實用的檢修方法，有利于快速、準確、可靠的解決斷路器檢修中的實際問題，具有可推廣性。

[1]陳世丹,盧興福．CT14彈簧機構常見故障的原因分析和處理．電力安全技術，2010，12(1)：52～54．

[2]蔣超偉．斷路器彈簧機構常見儲能故障分析與處理．電力安全技術，2008，10(7)：52～53．

[3]潘曉杰．彈簧操動型SF6斷路器的故障分析與處理．電力與能源，2010，2：41～42．

[4]陳家斌,崔軍朝等．變電設備運行異常及故障處理技術，中國電力出版社，2009．

[5]趙晨光．斷路器液壓機構常見故障分析及處理方法．電器工業(yè)，2011，9：61～64．