LTB245E1型断路器合后即分故障分析

2019-05-25张恭源郑易谷陈曦马宏明程志万马仪钱国超

云南电力技术 2019年2期

张恭源，郑易谷，陈曦，马宏明，程志万，马仪，钱国超

（1.云南电网有限责任公司，昆明 650011；2.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217）

0 前言

高压断路器是电力系统中重要的一次设备，它担负着控制和保护的双重任务。其性能的好坏是决定电力系统安全稳定运行的重要因素[1-3]。高压断路器的操作机构型式主要有气动机构、弹簧机构、液压机构。目前252 kV及以下电压等级的高压断路器主要采用弹簧操作机构。主要是因为：弹簧机构结构简单、可靠性高、维护工作量小；基本不受气候条件（如环境温度）的影响；自能式灭弧室的发展，弥补了弹簧操作功相对较小的劣势[4-5]。

LTB245E1型断路器采用的BLK222型弹簧操作机构，其技术较为成熟，应用也比较广泛。但近几年有报道或文献显示，其在合闸过程中可能会发生合后即分故障[6-8]，云南电网也先后发生多起合后即分故障。为确保设备的安全稳定运行，结合机构的原理和高速摄像技术，对合闸过程进行仔细分析，查找出其故障原因，并提出整改措施。

1 工作原理及故障原因初判

BLK222弹簧操作机构合闸过程为：合闸线圈释放合闸掣子（4）即可立即关合断路器，合闸拐臂（2）带动分闸拐臂（3）至合闸位置。同时将分闸弹簧（A）储能。在合闸行程末端分闸拐臂（3）被分闸掣子（1）锁定在合闸位置，由于分闸拐臂（3）与合闸拐臂（2）为偏心结构，合闸拐臂（2）与分闸拐臂（3）脱离并返回到初始位置。

图1 合闸过程

通过合闸动作过程可知，合后即分原因很可能是由于在合闸行程末端分闸拐臂（3）未被分闸掣子（1）锁定在合闸位置，导致断路器分闸。

因此，需要重点检查合闸过程中，分闸拐臂与分闸掣子的锁定情况。

2 高速摄像检测情况

断路器操作过程中，操作机构传动部件运动速度过快，肉眼无法识别，利用高速、高分辨率摄像机捕捉断路器合、分闸过程传动部件的运行状况。

多次操作存在隐患的断路器，进行故障重现，同时利用高速摄像机对操作机构进行拍摄，捕捉合后即分具体过程。

BLK222型弹簧机构的分闸掣子结构如图2所示。

图2 分闸挚子结构图

从高速摄像结果来看，造成合后即分现象的主要是：由于合闸过程中的振动导致衔铁向右运动并碰撞到锁杆，锁杆运动导致舌片失去闭锁，最终导致断路器分闸。即该项断路器合后即分故障与振动有关。其故障原因可分为外因和内因。外因：异常情况（合闸速度过高、机构箱体振动大等）造成合闸过程中振动过大；内因：分闸掣子抗冲击能力不足。

3 实例分析

3.1 合闸速度过高导致合后即分

某变电站244断路器送电操作时发生合后即分（三相不一致动作），检查发现B相合闸不能保持。

B相分闸掣子检查未发现异常，清洁、润滑后，合后即分情况未消除，出现概率约为7次合闸中出现1次合后即分。将备用的分闸掣子更换至244断路器B相后，合后即分情况仍未消除,出现概率基本一致。

利用SA10断路器动作特性测试仪进行分、合闸速度测试，发现其合闸速度（规定值：7.4～7.8 m/s）超过规定值，后增加分闸弹簧压缩量，加大分闸弹簧输出功后（分、合闸速度均合格），合后即分情况消失。

由此可判断，造成该断路器B相合后即分的直接原因是其合闸速度过快。

3.2 分闸掣子抗冲击不足导致合后即分

某变电站265断路器跳闸，根据调度命令，强送该回线，强送不成功。检修人员对265断路器进行多次检查操作，发现该断路器有一定概率发生合后即分故障。

经排查未发现速度超标、地基沉降或开裂、断机构箱支撑构架螺栓松动等异常情况。

利用高速摄像机对断路器合闸过程进行检测，发现在合闸过程中，旧版分闸掣子衔铁、锁杆存在较大的晃动，且有一定概率造成衔铁向右运动并碰撞到锁杆，锁杆运动导致舌片失去闭锁，导致断路器分闸，即出现合后即分故障。

旧版分闸掣子更换为新版分闸掣子。更换后经多次操作，未再发生合后即分故障。升级改造后的新版分闸掣子，其抗冲击能力明显提升，主要表现在异性弹簧、锁杆恢复弹簧、舌片恢复弹簧性能增强。其中异性弹簧的直径由1 mm增大为1.2 mm；锁杆恢复弹簧更换为其他材质的弹簧，且直径加粗；舌片恢复弹簧匝数增多，且直径加粗。利用高速摄像机，多次拍摄合闸过程中新版掣子的状态，发现：新版分闸掣子的衔铁、锁杆也存在不同程度的晃动，但其幅度明显低于旧版掣子。

由此可见，造成该断路器A相合后即分的直接原因是旧版分闸掣子抗冲击能力不足。