常用户外断路器分合闸速度降低的原因分析和危害

沈豪华 韩彦微 苏建枝 姜俊和 霍英南

摘 要：随着社会用电量急剧增加，电力系统的迅速发展，广泛应用于户外场所断路器的数量越来越越多。随着断路器运行年限增加，操作机构为弹簧驱动的户外断路器分合闸速度会有所降低，将会对断路器的安全性能造成一定的影响，导致断路器设备的健康存在隐患，最终对电网的安全稳定运行存在不可控制的安全风险。因此，本文對操作机构为弹簧驱动的户外断路器分合闸速度降低的原因进行一定程度的分析，浅析其对设备及电网的危害。

关键词：户外断路器;分合闸速度;原因分析;危害

0 引言

断路器的分、合闸速度与其固有分、合闸时间及分、合闸同时间有着一定的联络。一些现场修试人员以为，固有分、合闸时间或分、合闸同期合格，断路器的分、合闸速度就不会出问题，正本并非彻底如此。根据现场工作中的核算看出，断路器的分、合闸时间一般合格，但它的分、合闸速度却不合格。断路器分、合闸速度不合格，如刚分或刚合速度偏低，会形成燃弧时间拉长，这样电弧高温将使灭弧介质碳化或电游离程度加大，使触头熔焊或焚毁。关于单相断路器，速度的改动对同期的影响不大，而关于三相由联动安排操动的断路器，速度的改动一定致使断路器同期的改动。

1. 测量断路器分合闸速度的意义

断路器机械特性的某些方面是用触头动作时间和运动速度作为特征参数来表示的，在机械特性试验中般最主要的是刚分速度、刚合速度、最大分闸速度、分闸时间、合闸时间、合一分时间、分——合时间以及分、合闸同期性等。在电动操作机构中，合闸线圈是利用电磁力提供断路器合闸动力的，合闸动力很大，线圈体积较大。合闸的同时给分闸弹簧储能。分闸线圈较小，跳闸动力来源于重力及储能弹簧。

断路器工作情况的好坏，与其分合闸速度有密切关系。如果分、合闸速度低，电弧熄灭的时间会增长，断路器触头就会烧伤，油的汽化增多，引起喷油或爆炸事故。如果触头开始闭合瞬间的速度低，将会引起触头振动，甚至会出现停滞现象，而使触头烧粘起来。所以在现场工作中，对断路器分合闸速度的测量尤其重要，保证分合闸速度在合格范围内，可有效保障设备的健康运行。

2. 断路器的正确测速

实际工作中发现，断路器分、合闸速度和刚分、刚合点的确定方法不统一，如刚分、刚合点有用超行程来确定 的，有用电气断开点来确定的。由于采用速度的定义及确 定刚分、刚合点方法的不同，必然导致同一测量结果的不 同，从而产生错误判断。因此严格执行规程，统一分、合 闸速度和确定刚分、刚合点的位置对正确测速十分必要。

2.1刚分、刚合速度测量方法

超行程在分闸速度曲线的波峰A点，如图 1。取动、静触头刚分（合）后10 ms时间内，动触头移 动的距离s1o（s1c）和动静触头刚分（合）前、后各5 ms内 动触头移动的距离s2o（s2c），显然相应的刚分（合）速度 V1与V2不等。分、合闸过程中，速度随动触头的行程而变 化，因此两种方法求得的刚分、刚合速度见表1，相差近 似20%，速度越高，其偏差越大。

3 断路器分合闸速度降低的原因

（1）操作电源电压过低。断路器分、合闸的直接动力是由操作电源提供，如若断路器的操作电源电压过低，在电磁操动机构中，合闸线圈的铁芯动作缓慢，直接导致合闸速度降低。弹簧机构的弹簧储能及液压机构油压不足导致分、合闸速度下降。气动机构中，如果合闸弹簧失效，合闸速度 自然降低。

（2）操作能量不足。随着断路器运行年限增加，户外断路器操作机构为弹簧驱动的弹簧会由于弹簧疲累，造成弹簧储能不足，导致分合闸速度会有所降低。

（3）操动机构调整不良。在断路器操作机构为弹簧机构的设备中，分闸弹簧弹力缺少或传动连杆卡涩，也会使断路器分、合闸速度降低。在电磁机构中，由于辅助开关切换过早，合闸保持信 号保持时间太短，两个合闸线圈极性接错，合闸顶杆伸出 太短或合闸线圈发热，传动机构卡涩及合闸铁心动作不灵 活等，均会引起合闸速度降低。弹簧机构分闸速度降低， 是由于分闸弹簧弹力不足或传动连杆卡涩所造成。对液压机构，在操作电压和油压正常时，二级阀分闸泻油孔偏 小，可导致分闸速度降低而合闸速度正常;合闸二级下锥 阀处节流垫内孔太小，可导致合闸速度降低而分闸速度正常;工作缸与合闸油管处节流垫内孔偏小，可导致分、合闸速度均偏低;如液压机构管路堵塞、二级阀活塞动作不 灵活、安装基础使机构和本体安装不良或有卡涩，也会使 断路器分、合闸速度降低。

（4）断路器本体调整不良。断路器的超行程偏大、触头压力过大、触指抱得过死将分闸速度降低;缓冲器效果不一样、机械传动系统有卡涩等会影响断路器的分、合闸速度。

（5）测量方法导致的误差。在实际工作中发现，断路器分、合闸速度和刚分、刚合点的确定方法不统一，如刚分、刚合点有用超行程来确定的，有用电气断开点来确定的。由于采用速度的定义及确定刚分、刚合点方法的不同，必然导致同一测量结果的不同，从而产生错误判断。因此严格执行规程，统一分、合闸速度和确定刚分、刚合点的位置对正确测速十分必要。

4. 断路器分合闸速度降低的危害

分闸速度过慢，则不能快速切断故障，特别是刚分闸后速度降低，容易使熄弧时间拖长，导致触头烧损，断路器喷油，灭弧室爆炸。若合闸速度过慢，又恰好断路器合于短路故障时，断路器不能克服触头关合电动力，引起触头振动或处于停滞，也将导致触头烧损，断路器喷油，灭弧室爆炸的后果。分、合闸速度过快，将使运动机构及有关部件承受超载的机械应力，可能会使各部件损坏或变形，造成动作失灵，缩短使用寿命。如果断路器的分、合闸速度不符合要求，应分析不同原因，对断路器加以调整。如果分、合闸速度同时减慢，其原因可能是运动部件装配不当或润滑不良，以致运动过程中出现卡阻现象。此时应重新装配或注入润滑油脂。如果合闸速度减慢或加快，应检查和调整分闸弹簧、触头压缩弹簧、合闸缓冲弹簧等。此外，合闸电压对合闸速度也有影响。在实际检修中，应区别情况，找出原则，进行调整。如果分闸速度减慢或加快，也应检查和调整分闸弹簧、触头压缩弹簧、合闸缓冲器。断路器的分合闸速度都应在合格范围内，过快、过慢都会存在一定的风险，对设备本体以及电网安全稳定运行都是风险。在日常维护和检修工作中，一定要及时关注断路器的分合闸速度，以保证设备健康运行。

5结语

在断路器运行一段时间后，操作机构难免会存在一定的传动疲劳，分闸弹簧弹力缺少或传动连杆卡涩等等原因都会造成分合闸速度变化，从而影响断路器的安全运行。本文主要分析了断路器分合闸速度降低的原因及其危害，在生产工作中要不断加强对断路器的维护管理，特别要关注断路器的分合闸速度。下一步研究方向是在断路器发生分合闸速度变化时，如何高效、安全地调整分合闸速度，从而提高电网设备、电力系统安全稳定性。

参考文献;

[1]杜志强，高压断路器速度降低原因分析及正确测试[J]高电压技术，2002，28（5）：56-57

[2] 断路器分合闸速度降低原因[J]. 蒋超伟.  农村电气化. 2008（10）

[3] 断路器机械特性参数调试探讨[J]. 王韧，彭兆裕，白广三，李文彬，何宗雷，赵亚光.  电工技术. 2020（05）