CT20型彈簧機構(gòu)具有可靠性高、機械壽命長、出力穩(wěn)定等優(yōu)點，目前在252kV及以下高壓斷路器操動機構(gòu)中被廣泛運用。然而，隨著斷路器運行年限的增加，操作機構(gòu)內(nèi)部卡澀、油脂凝固、彈簧疲勞、連桿傳動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)帶來重大的安全隱患。

本文針對一起典型的配CT20型彈簧操動機構(gòu)的斷路器拒分故障案例，結(jié)合該型機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，詳細地分析了故障發(fā)生的原因，并針對CT20型彈簧機構(gòu)斷路器的后續(xù)運維檢修提出合理化建議。

1 故障情況

2018年5月17日，當XX變電站XX斷路器進行分閘操作時出現(xiàn)A相拒分，后臺報送“非全相保護動作，兩副分閘控制回路斷線，儲能電機超時，保護裝置告警”等信號?，F(xiàn)場檢查發(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A相斷路器操作機構(gòu)箱，發(fā)現(xiàn)A相斷路器兩套疊裝布置的分閘線圈均已燒毀，分閘電磁鐵頂桿燒蝕卡?。ㄈ鐖D2所示），分閘彈簧仍處于壓縮儲能狀態(tài)。

圖1 A相斷路器機構(gòu)拒分后的位置圖

檢修人員在更換新的分閘線圈后，進行斷路器手動分合試驗，A相斷路器再次出現(xiàn)合閘不到位現(xiàn)象（后臺指示合閘到位），電機持續(xù)空轉(zhuǎn)直至儲能超時。同時，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，分閘彈簧儲能無法釋放以完成斷路器的分閘過程。

故障設備為LW24-252型斷路器，配CT20型彈簧操作機構(gòu)，2015年9月出廠，2015年12月投運。

圖2 A相斷路器兩套分閘線圈均燒毀

2 現(xiàn)場檢查

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

2.1 電氣方面檢查

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

2.2 機械方面檢查

CT20彈簧機構(gòu)合閘彈簧在合閘過程中釋放的功主要用于4個方面：①帶動運動部件完成合閘運動，保證合閘特性；②給分閘彈簧儲能，保證進行分閘操作時所需的分閘操作功；③克服緩沖阻力所做的功；④克服運動過程中各種摩擦力做的功。因此，需要從機構(gòu)合閘彈簧力、分閘彈簧力、機構(gòu)內(nèi)部卡滯等方面進行檢查。

1）機構(gòu)內(nèi)部摩擦力及卡滯情況檢查

對傳動機構(gòu)內(nèi)部進行裝配工藝檢查，彈簧機構(gòu)本體與機構(gòu)箱固定螺釘及輸出拐臂緊固螺釘無松動，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，棘爪軸、凸輪軸和電機齒輪潤滑良好，無銹蝕。對機構(gòu)進行慢分、慢合試驗，驗證了本體內(nèi)部不存在嚴重卡澀。

2）分合閘彈簧輸出力檢查

現(xiàn)場對分合閘彈簧壓縮量及分合閘速度進行測量，合閘彈簧壓縮量及合閘速度均低于標準值，其性能測試結(jié)果見表1。

表1 分合閘彈簧性能測試結(jié)果

3 故障原因分析及改進措施

因操作機構(gòu)合閘彈簧壓縮量不足而引起機構(gòu)合閘輸出力不足以克服機構(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，因儲能棘輪未完全釋放運動到位（棘爪無法嚙合棘輪齒輪旋轉(zhuǎn)儲能引起電機空轉(zhuǎn)），故未能帶動機構(gòu)大拐臂運動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（如圖3所示），致使分閘保持摯子未復位狀態(tài)。但是斷路器內(nèi)部的行程開關已切換到合閘狀態(tài)，因此后臺保護裝置報送斷路器三相均已合閘的信號。

圖3 A相斷路器傳動機構(gòu)現(xiàn)場狀態(tài)圖

因此，斷路器機構(gòu)在收到分閘指令后，分閘電磁鐵頂桿無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，機構(gòu)未能分閘，導致分閘線圈長期帶電而燒毀。

現(xiàn)場對合閘彈簧壓縮量進行調(diào)整，在將合閘彈簧壓縮量增加到32mm后，對斷路器進行多次分合試驗，斷路器分合均正常，且斷路器分合閘速度均達到標準要求。目前斷路器已恢復正常運行。

結(jié)論

• 1）對同批次和同型號的斷路器開展合閘不到位隱患問題的排查。
• 2）對故障斷路器的合閘彈簧進行拉力測試，對疲勞及不合格彈簧進行整體更換。
• 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）建議運檢人員在進行機械特性試驗時，同步檢查分合閘彈簧的壓縮量、凸輪間隙、分合閘動鐵心間隙等關鍵參數(shù)。
• 5）對斷路器機械特性進行在線監(jiān)測，結(jié)合停電檢修檢測，跟蹤比較機械特性的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)彈簧機構(gòu)存在的隱患。