CT20型彈簧機(jī)構(gòu)具有可靠性高、機(jī)械壽命長(zhǎng)、出力穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，目前在252kV及以下高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)中被廣泛運(yùn)用。然而，隨著斷路器運(yùn)行年限的增加，操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部卡澀、油脂凝固、彈簧疲勞、連桿傳動(dòng)軸斷裂等情況頻繁出現(xiàn)，引發(fā)斷路器拒分拒合故障，給電網(wǎng)帶來(lái)重大的安全隱患。

本文針對(duì)一起典型的配CT20型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器拒分故障案例，結(jié)合該型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，詳細(xì)地分析了故障發(fā)生的原因，并針對(duì)CT20型彈簧機(jī)構(gòu)斷路器的后續(xù)運(yùn)維檢修提出合理化建議。

1 故障情況

2018年5月17日，當(dāng)XX變電站XX斷路器進(jìn)行分閘操作時(shí)出現(xiàn)A相拒分，后臺(tái)報(bào)送“非全相保護(hù)動(dòng)作，兩副分閘控制回路斷線(xiàn)，儲(chǔ)能電機(jī)超時(shí)，保護(hù)裝置告警”等信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)B、C相斷路器已分閘，A相斷路器處于合閘不到位的狀態(tài)（如圖1所示）。打開(kāi)A相斷路器操作機(jī)構(gòu)箱，發(fā)現(xiàn)A相斷路器兩套疊裝布置的分閘線(xiàn)圈均已燒毀，分閘電磁鐵頂桿燒蝕卡住（如圖2所示），分閘彈簧仍處于壓縮儲(chǔ)能狀態(tài)。

圖1 A相斷路器機(jī)構(gòu)拒分后的位置圖

檢修人員在更換新的分閘線(xiàn)圈后，進(jìn)行斷路器手動(dòng)分合試驗(yàn)，A相斷路器再次出現(xiàn)合閘不到位現(xiàn)象（后臺(tái)指示合閘到位），電機(jī)持續(xù)空轉(zhuǎn)直至儲(chǔ)能超時(shí)。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)分閘保持摯子未到位，分閘脫扣器扣接位置異常，勾住分閘止位銷(xiāo)，分閘彈簧儲(chǔ)能無(wú)法釋放以完成斷路器的分閘過(guò)程。

故障設(shè)備為L(zhǎng)W24-252型斷路器，配CT20型彈簧操作機(jī)構(gòu)，2015年9月出廠(chǎng)，2015年12月投運(yùn)。

圖2 A相斷路器兩套分閘線(xiàn)圈均燒毀

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)故障現(xiàn)象，判定斷路器拒分故障是因斷路器合閘不到位引起的，需要從電氣和機(jī)械兩方面對(duì)A相斷路器進(jìn)行檢查。

2.1 電氣方面檢查

在對(duì)電氣控制回路進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)：①控制回路電壓正常，分閘控制回路導(dǎo)通正常；②輔助斷路器觸點(diǎn)導(dǎo)通正常、切換無(wú)卡澀，無(wú)接觸不良狀況；③同時(shí)，分合閘線(xiàn)圈動(dòng)作電壓性能正常，分合閘線(xiàn)圈鐵心頂桿無(wú)卡澀且行程到位。因此，判斷此次故障并非電氣性能原因。

2.2 機(jī)械方面檢查

CT20彈簧機(jī)構(gòu)合閘彈簧在合閘過(guò)程中釋放的功主要用于4個(gè)方面：①帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件完成合閘運(yùn)動(dòng)，保證合閘特性；②給分閘彈簧儲(chǔ)能，保證進(jìn)行分閘操作時(shí)所需的分閘操作功；③克服緩沖阻力所做的功；④克服運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各種摩擦力做的功。因此，需要從機(jī)構(gòu)合閘彈簧力、分閘彈簧力、機(jī)構(gòu)內(nèi)部卡滯等方面進(jìn)行檢查。

1）機(jī)構(gòu)內(nèi)部摩擦力及卡滯情況檢查

對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行裝配工藝檢查，彈簧機(jī)構(gòu)本體與機(jī)構(gòu)箱固定螺釘及輸出拐臂緊固螺釘無(wú)松動(dòng)，分合閘觸發(fā)器、摯子、拐臂、輸出軸裝配位置正常，凸輪間隙在合格范圍內(nèi)。同時(shí)，棘爪軸、凸輪軸和電機(jī)齒輪潤(rùn)滑良好，無(wú)銹蝕。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行慢分、慢合試驗(yàn)，驗(yàn)證了本體內(nèi)部不存在嚴(yán)重卡澀。

2）分合閘彈簧輸出力檢查

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)分合閘彈簧壓縮量及分合閘速度進(jìn)行測(cè)量，合閘彈簧壓縮量及合閘速度均低于標(biāo)準(zhǔn)值，其性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 分合閘彈簧性能測(cè)試結(jié)果

3 故障原因分析及改進(jìn)措施

因操作機(jī)構(gòu)合閘彈簧壓縮量不足而引起機(jī)構(gòu)合閘輸出力不足以克服機(jī)構(gòu)內(nèi)部阻力和分閘彈簧的反向拉力，致使斷路器未能完全合閘到位，使其處于接近完成的合閘狀態(tài)。

此時(shí)，因儲(chǔ)能棘輪未完全釋放運(yùn)動(dòng)到位（棘爪無(wú)法嚙合棘輪齒輪旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)能引起電機(jī)空轉(zhuǎn)），故未能帶動(dòng)機(jī)構(gòu)大拐臂運(yùn)動(dòng)到位從而有效勾住分閘脫扣器，使分閘脫扣器扣接位置異常，勾住了分閘止位銷(xiāo)（如圖3所示），致使分閘保持摯子未復(fù)位狀態(tài)。但是斷路器內(nèi)部的行程開(kāi)關(guān)已切換到合閘狀態(tài)，因此后臺(tái)保護(hù)裝置報(bào)送斷路器三相均已合閘的信號(hào)。

圖3 A相斷路器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)圖

因此，斷路器機(jī)構(gòu)在收到分閘指令后，分閘電磁鐵頂桿無(wú)法敲擊到分閘保持摯子釋放分閘脫扣器，致使分閘彈簧未釋放，機(jī)構(gòu)未能分閘，導(dǎo)致分閘線(xiàn)圈長(zhǎng)期帶電而燒毀。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)合閘彈簧壓縮量進(jìn)行調(diào)整，在將合閘彈簧壓縮量增加到32mm后，對(duì)斷路器進(jìn)行多次分合試驗(yàn)，斷路器分合均正常，且斷路器分合閘速度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。目前斷路器已恢復(fù)正常運(yùn)行。

結(jié)論

• 1）對(duì)同批次和同型號(hào)的斷路器開(kāi)展合閘不到位隱患問(wèn)題的排查。
• 2）對(duì)故障斷路器的合閘彈簧進(jìn)行拉力測(cè)試，對(duì)疲勞及不合格彈簧進(jìn)行整體更換。
• 3）建議在合閘速度允許范圍內(nèi)，略微調(diào)高合閘彈簧的壓縮量。
• 4）建議運(yùn)檢人員在進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)，同步檢查分合閘彈簧的壓縮量、凸輪間隙、分合閘動(dòng)鐵心間隙等關(guān)鍵參數(shù)。
• 5）對(duì)斷路器機(jī)械特性進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，結(jié)合停電檢修檢測(cè)，跟蹤比較機(jī)械特性的變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)彈簧機(jī)構(gòu)存在的隱患。