CT35型弹簧操作机构断路器拒分故障原因分析及处理

崔 猛，齐少猛，张远超

（国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 073000）

在高压断路器中，弹簧操动机构使用较为普遍，涉及的弹簧数量和类型较多，因而它们的可靠性对设备及电力系统的安全运行具有重要影响。断路器［1－2］在系统运行状态下拒分，会给电网带来重大的安全隐患。以下针对LW34－40.5 型断路器配CT35型弹簧操作机构合闸弹簧输出功不足引发拒分现象进行了分析。

1 故障情况

2012年01月19日15时18分，国网河北省电力公司保定供电分公司某变电站35kV 2号主变压器302断路器分闸操作时分闸线圈烧毁、断路器拒分，经过现场检查，断路器在合位，分闸线圈已烧毁；三级分闸脱扣扣接位置异常；合闸弹簧未储能。该断路器型号为LW34－40.5配CT35型弹簧操作机构，弹簧操作机构箱见图1。

图1 CT35型弹簧操作机构箱

2 原因分析

2.1 CT35型弹簧操作机构储能模块分析

正常情况下机构储能时，电机通电旋转，经两级齿轮减速，一级链轮减速，将能量传递给储能曲轴，储能曲轴通过链条压缩合闸簧，储能到位后离合销轴迫使离合棘爪抬起，即使行程断路器未能切断电机电源，机械上已使电机空转，避免电机堵死烧毁。故障发生后，现场检查时未发现电机空转现象，行程开关已切断储能电源，说明机构储能功能单元工作正常，因此可排除机构储能单元机械故障。

2.2 CT35型弹簧操作机构合闸模块分析

正常情况下机构合闸操作时，合闸电磁铁接到合闸信号以后，线圈带电，动铁心移动，推动合闸半轴上的顶板，使合闸半轴顺时针方向转动，直到合闸挚子与合闸半轴的扣接量逐渐减小到零，解除合闸挚子的约束，合闸挚子在储能曲轴上滚子的压力作用下，顺时针方向转动，直至两者完全脱离，合闸弹簧使储能曲轴快速转动，曲轴上的凸轮推动输出拐臂，使断路器合闸；机构合闸过程后，输出拐臂上的分闸挚子被三级分闸脱扣装置锁住，保持在合闸位置。同时又将断路器分闸弹簧储能，为分闸做好准备；同时机构因合闸弹簧能量完全释放，储能微动开关接通，弹簧机构储能。现场检查机构合闸运动并未完全完成，处于“接近完成”合闸状态，因弹簧能量未完全释放完毕，与之联动的小凸轮因未到位无法使储能节点接通。断路器完全合闸位置示意见图2。

图2 断路器完全合闸位置示意

造成“接近完成”合闸状态的原因一般有2种。

a.机构合闸传动系统因某种原因造成卡涩（如动静触头不同心、缺乏润滑、转轴加工精度存在问题），导致合闸弹簧输出能量不能有效地通过凸轮传递到拐臂，即不能将旋转运动通过拐臂转化为动触头的垂直运动，导致合闸不到位。但通过现场检查发现机构内润滑良好，各传动轴外观检查无异常，此台断路器历史上未发生类似缺陷，2010年此断路器例行试验接触电阻正常，故排除此类原因。

b.机构合闸弹簧合闸输出功释放不足（弹簧预拉力小、机构弹簧疲劳，弹性系数发生变化），在进行断路器合闸操作时，弹簧释放的能量不足以完成使凸轮甩过拐臂滚轴动作，而图5（b）所示位置为断路器机构所需最大合闸功位置，此时动静触头刚刚接触，合闸操作不但需克服传动系统摩擦力、动静触头摩擦力而且被拉伸的分闸弹簧此时反作用力最大，导致断路器合闸不能到位，同时三级分闸脱扣保持也未到位，断路器此时操作拒分，此时继续手动储能时，给合闸弹簧又增加了拉力，当储能到合闸弹簧拉力足以克服合闸系统阻力时，机构继续合闸最终到位，同时三级分闸脱扣扣接到位，储能微动开关到位，开始储能。图3为断路器“接近完成”合闸位置示意图。

图3 断路器“接近完成”合闸位置示意

2.3 CT35型弹簧操作机构分闸模块分析

机构合闸过程后，输出拐臂上的分闸挚子经三级分闸脱扣装置锁住，保持在合闸位置。当分闸电磁铁得到分闸信号后，线圈带电，动铁心推动分闸半轴顶板，使分闸挚子的扣接量减小到零，实现解扣。输出拐臂在分闸弹簧力的作用下逆时针转动，完成分闸。现场检查分闸电磁铁动作灵活，无卡涩；扇形板与分闸脱扣半轴的扣合面无磨损，并且扣合量都在合格范围之内；分闸脱扣板螺丝没有松动；分闸电磁铁能可靠地释放分闸弹簧的能量，因此可排除机构分闸单元故障。

3 处理措施

通过上述分析判断为合闸弹簧输出功不足，在完成合闸操作后，断路器并未完全合上（动静触头刚接触未完全插入）。根据弹簧机构特点［3］，此时机构合闸未完全到位，使用储能摇把对机构继续储能，摇把转动约8圈后，弹簧机构发生继发动作，断路器合闸到位，随即机构开始自动储能，更换分闸线圈后机构传动3次，动作正常；调整合闸弹簧预拉力后再次传动3次，断路器动作正常。

测量合闸弹簧预拉伸范围满足15～30mm；分闸弹簧的预拉伸范围满足8～20 mm；断路器机械特性表明，开关的各项动作时间参数均正常范围之内，重合闸动作正常；拒分断路器已经恢复正常运行。

4 建议

a.在保证合闸速度在许可范围内，调整CT35型断路器机构合闸弹簧预拉力，以减少此类缺陷发生的概率。

b.在机构和断路器连接之后，应进行慢合试操作，以排除整个系统的卡阻现象。慢合前先将机构的合闸弹簧松开、取下，并将棘爪上靠板卸掉。用手力储能的方法使储能轴转到储能位置后，用手合按钮将定位件抬起，然后继续用手力储能手柄渐渐驱动储能轴向合闸方向转到，直到合闸完毕。在整个慢合过程中，扳手或手柄上无特大阻力和“跳跃性反力”（即机构的负载应均匀地增大或减小）。在慢合后重新装上合闸弹簧和棘爪上的靠板。

c.不定期对机构进行维护，对生锈、转动部分加油、清扫，及时更换变形或者受损元件，加强对紧固件的检查，防止松动。

d.同断路器厂家进行专项机构检查、试验，编制针对此类断路器工序质量控制卡，确保同类缺陷不再发生。

e.建议在断路器选型时选用成熟的产品以减少新设备在运行中发生风险的概率，及时消除此类事故隐患，提高设备可靠性和电网安全稳定性。

［1］舒服华.高压断路器弹簧操动机构合闸弹簧可靠性分析［J］，高压电器，2007，43（5）：368－370，373.

［2］王大方，李 骏.因断路器分闸弹簧拉伸力不足引发事故的分析［J］，上海电力，2001.24（1）：90－92.

［3］苏天诺，周永光.CT19型弹簧操动机构拒动分析与处理［J］，江苏电力职业技术学院学报，2008，21（4），29－30.