断路器弹簧操作机构的故障与分析

曹瑞军

[摘 要]35kV断路器作为110kV/220kV变电站35kV侧及35kV变电站主变高压侧主要保护设备，所以35kV断路器对于县级供电公司电网运行有着举足轻重的作用。所以，对于断路器早期故障的诊断有助于及时排除潜在的隐患，对于提高电网运行的可靠性有着十分重要的意义。

[关键词]35kv断路器；故障；处理

中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0206-01

1 事故简介

2015 年某日，调控人员在远程合闸某 35 kV 室内真空断路器时，合闸失败，随即出现“控制回路断线”报警信号，通知变电检修人员到现场进行处理。该断路器型号为 ZN12-40.5，弹簧操作机构。

2 本机构储能及合闸动作原理

如图1所示，该断路器的储能机构主体是一个外壳为铸铝的减速箱，减速箱内有两套蜗轮。储能轴横穿减速箱中，与蜗轮蜗杆无机械联系，储能轴上套一轴承，此轴套用键连在大蜗轮上，轴套上有一轴销，上面装一棘爪。在储能轴的右端装有一个凸轮，凸轮上有一缺口，棘爪正是通过此缺口带动凸轮转动。在储能轴的左端装有一曲柄，合闸弹簧一端挂在此曲柄上。减速箱的轴销上装有一个三角形的杠杆，杠杆上装一滚针轴承，合闸能量释放后，凸轮将合闸弹簧的能量传给此滚针轴承，三角杠杆的另一个孔用轴销与一连杆连接，该连杆的另一端装在主轴拐臂上，形成一个四连杆机构，合闸力通过该机构传递给开关主轴，减速箱的轴销上还装有一小的滚针轴承，作为锁住合闸挚子用，来保持住合闸弹簧的能量。

电动储能：合上电机电源，储能轴轴套由减速箱中的大蜗轮带动使其转动，轴套上所安装的棘爪迅速进入凸轮上的缺口开始带动储能轴转动，合闸弹簧被逐渐拉长而储能。当合闸弹簧被拉到最高点后，曲柄上的小连杆带动弯板压下微动开关，电机电源被切断，同时合闸弹簧被合闸挚子锁住，整个储能时间小于 15 s。

合闸：接通合闸电磁铁或者手按压合闸按钮，合闸挚子被解脱，储能轴在合闸弹簧力的作用下逆时针转动，这时，凸轮压在三角杠杆上的滚针轴承上，杠杆上的连杆将力传给开关主轴，主轴带动绝缘拉杆，动导电杆向上运动。主轴转动一定角度后被分闸挚子锁住，开关合闸。在合闸的同时，分闸弹簧被储能。

3 现场检查与分析

现场发现断路器分开后，如图 2 所示储能指示灯亮，合位、分位指示灯不亮，而此时分位指示灯应该是亮的，于是变电检修人员初步判断合闸回路不通。在运行人员把本间隔转冷用备状态后，变电检修人员打开断路器机构前面板，初步检查发现机构内部各部件并无异常，合闸线圈外观也完好，并没有烧焦或者脱落的状态。接下来变电检修人员对机构进行了细致的检查，在检查之前，首先要断开电机电源和控制电源，以防止在检查的过程中发生低压触电的伤害；接着要释放合闸弹簧、分闸弹簧的能量，以防止在检查过程中发生机械伤人的事故。当变电检修人员用手按合闸按钮释放合闸弹簧能量时，发现手按压特别吃力，即使借助工具按压也无法实现手动合闸。

经过变电检修人员仔细地检查，发现问题在于合闸挚子无法解脱，甚至无法进行丝毫的位移，由此判断合闸挚子和滚针轴承之间的接触摩擦力很大，合闸线圈带电时顶杆的力量更是无法使得二者解脱而释放能量。在这种情况下，变电检修人员不得不强力迫使合闸挚子解脱而释放合闸弹簧能量，接着再按下分闸按钮，很轻松地就释放了分闸弹簧的能量，这样变电检修人员就可以安全地检查机构内部的各个部件了。

由此可以判断得出，合闸线圈顶杆力量无法使得合闸弹簧释放能量，那么断路器就无法合闸。这样的话，靠断路器的分合来动作的辅助开关就无法切换，那么串在合闸控制回路中的其中一对辅助开关常闭节点就无法断开，合闸线圈就一直长期带电，直至烧短路或者断路，这样就会发出“控制回路断线”报警信号，同时分位指示灯由亮转为灭。由于变电检修人员看到合闸线圈的外观并无异常，所以初步判断合闸线圈已经断路。

要想得到猜测正确与否，变电检修人员用万用表测量合闸线圈电阻的方法进行验证，发现阻值偏离正常值过大，说明合闸线圈确实烧毁，则应对其进行更换。

根据经验，当开关机构内机械问题和电气问题同时存在时，变电检修人员首先要处理机械问题，因为电气问题就是由机械问题导致的。而本次事故当务之急是处理开关拒合的问题。

4 发现问题与处理经过

由于是深夜配电室光线不足，变电检修人员用手电筒仔细地观察合闸保持挚子和滚针轴承的接触部位，发现如下问题：滚针轴承和合闸挚子因缺油而表面干涩，且接触过紧，引起转动困难。滚针轴承上已经严重缺少润滑，滚针已经失效，滚轮根本无法转动。滚轮的表面上有很多灰尘和润滑油干结而形成的污垢，这样在跟合闸挚子的接触中，无形中就增大了二者脱离时的摩擦力。这些都是造成断路器带电而“拒合”的因素。

针对以上发现的问题，变电检修人员进行了如下处理：首先把滚轮上干结的污垢用刀片刮去，再用润滑油润滑滚针轴承，使之深度浸润，并时不时地转动它，一直到它转动灵活为止。再对滚轮表面和合闸挚子接触的表面进行清洗，使两者的接触部位清洁光滑，易于解脱。经过这样的处理后，合上电机电源，合闸弹簧储能到位后，再手动释放能量，合闸挚子很容易解脱，说明变电检修人员成功地处理了开关“拒合”的机械问题。接着变电检修人员更换了合闸线圈，合上控制电源，分位指示灯亮，说明控制回路已经接通，就地和远方均进行了电动操作，开关分合正常，说明本次故障处理成功。

5 结束语

以后变电检修人员在处理合闸失败的故障中，除了检查合闸电磁铁有无松动或脱落外，还要留意合闸滚轮及合闸挚子的表面有无裂痕和凹凸现象，合闸滚轮转动时有无卡涩和偏心现象，合闸滚轮表面有无缺油和积灰现象，如上述现象存在时都会使得合闸滚轮和合闸挚子脱离时的摩擦力增大，将可能导致出现断路器“拒合”而烧毁合闸线圈的故障。在变电检修人员日常的状态检修中，也要多检查上述部位。

参考文献

[1]刘玉福.35KV断路器故障的分析与排除[J].电工技术，2012（2）：49-50.

[2]李大伟. 35KV断路器的维护与检修[J].中国电力教育，2014：250-251.