35kV断路器弹簧操作机构常见故障原因分析及处理

35kV断路器弹簧操作机构常见故障原因分析及处理
摘要：在生产运行中，由于检修维护工作不到位，出现了一些故障，如：机构
各部件油泥过多，造成分闸半轴不能正常复位，储能弹簧螺栓自备锁母松动或弹
性不足造成合闸拒动，行程开关接点粘连、烧毁等。

这些故障甚至影响到了设备
的安全稳定运行。

关键词：35kV；断路器；弹簧操作；故障；对策；分析
引言：
断路器在系统中起接通和切断电路的作用，由于操作频繁，因此经常出现一
些故障。

弹簧操作机构故障是造成断路器故障的主要因素，因此，降低弹簧操作
机构故障率可提高断路器运行可靠性，缩短线路停电时间。

1.弹簧操作机构故障概述
为了确认造成弹簧操作机构故障的主要原因，对发生过此类故障的断路器进
行机械特性试验和机构分解检查。

经查，此类故障集中发生在ZN12-10/630型号
的户内高压断路器上。

将故障原因按性质分为5大类11个因素，并进行逐个分析，分析方法及操作过程如下。

1.1操作机构延时分闸
分闸线圈电磁力小、传动部件摩擦力大、铁芯空程不够都可能造成断路器操
作机构延时分闸。

各因素的测试标准为：分闸线圈电磁力应保证分闸迅速、无延迟，分闸声清脆；传动轴销润滑良好，活动灵活；分闸铁芯运行空程符合（20±3）mm，且运动灵活，与铜套之间无卡涩。

在分闸时间试验中，加入80%的额定电压，出现延时动作的次数约占总试验次数的20%，断路器的实际分闸时间为3.1s
左右，明显超出标准值65 ms。

在试验中发现，分闸线圈动铁芯虽动作，但不能
立即撞开脱扣件进行“清脆分闸”，而是动铁芯吸附一段时间后才解脱分闸半轴进
行分闸。

由此确认，分闸线圈电磁力小是要因。

试验中，实测分闸铁芯运行空程
全部符合标准（20±3）mm，且铁芯运动灵活，与铜套之间无卡涩，因此铁芯空
程小为非要因。

机构解体检查中发现，整个分闸过程，分闸弹簧从作用于主轴至
传动到开关导电杆共需经过5个轴销传动，经检查，各轴销润滑良好，活动灵活，因此传动部件摩擦力大为非要因。

1.2合闸过程中脱扣
扇形板与分闸半轴扣接面不够，将造成合闸过程中脱扣，不能合闸。

对故障
率高的4台35kV断路器进行检查，发现这些弹簧机构扇形板与半轴扣接面不够，扣接量小于2mm。

而工艺标准值为2-4 mm，由此确认，扇形板与半轴扣接面不
够是要因。

1.3合闸线圈烧损
合闸回路未接入弹簧连锁接点、中间继电器接点黏结、操作电压不合格都可
能造成合闸线圈烧损。

现场检查合闸回路接入弹簧连锁接点，弹簧未储能时接点
应可靠闭锁合闸回路，因此合闸回路未接入弹簧连锁接点为非要因。

通过分析中
间继电器接点黏结故障次数，发现中间继电器接点粘连引起合闸线圈烧坏共8次，占操作机构故障数的57%，因此中间继电器接点黏结为要因。

1.4操作机构箱凝露
温度控制器动作不可靠、电热管质量不合格都可能造成操作机构箱凝露。

分
析断路器冬季温控器动作记录及机构箱内各部件凝露情况，发现室外断路器机构
箱温控器正确动作的台数为24台，不正确动作的台数为10台，正确率仅为29%.
温度控制器不能自动动作，冬季温度低时会导致机构箱内部件凝露，动作受阻；
温度高时又会导致机构箱内轴承及转动轴润滑脂受热熔化流失，摩擦阻力增大，
且可能由于机构箱内温度过高危及运行安全。

对2017年冬季断路器机构箱凝露
情况进行统计。

由此可见，温度控制器动作不可靠为要因。

现场对电热管进行导
通测试。

经测试，各断路器电热管完好，工作正常。

同时，分析2017年电热管
损坏情况记录，可见电热管的损坏率较低，可以满足运行要求，因此电热管质量
不合格为非要因。

1.5断路器检修质量差
检修人员数量、技术水平都会影响断路器检修质量。

例如某供电公司检修专
业定员人数为6人，满足定员要求。

对修试班工作人员的技能资格进行调查，有83%的检修人员为高级工及以下职称，技能水平明显不足。

对现场作业人员进行
弹簧机构检修工艺考问，发现部分人员存在概念理解不清、操作要求不明确的现象。

由此可见，人员技术水平不足为要因。

通过以上试验，并结合分析论证，得
出5条要因：分闸线圈电磁力小、扇形板与半轴扣接面不够、中间继电器接点黏结、温度控制器动作不可靠、检修人员技术水平低。

2.故障二
2.1现场情况
在进行断路器远方操作时，发现断路器无法有效合闸，合闸指示红灯灭。

现
场有焦糊味道，之后发现线圈烧毁。

测量合闸线圈，电阻开路，拆卸后发现合闸
线圈已经烧毁。

进行手动合闸试验，断路器不能合闸，可判断造成线圈烧毁的原
因是断路器机械故障拒合。

重新更换合闸线圈后，合上操作电源，进行就地电动
操作，合闸铁心动作，但断路器仍未合闸。

为保护合闸线圈，立即切断断路器操
作电源，随即对断路器机构进行详细检查。

2.2原因分析
由于断路器多次分合闸振动，两侧储能弹簧中一侧的螺栓自备锁母发生松动，导致该侧弹簧储能不到位，出力不足。

而另一侧储能弹簧出力正常，储能后行程
开关常开接点仍正常闭合，因此断路器合闸控制回路仍然正常，造成合闸时电动
命令发出，线圈动作，但自备锁母发生松动的一侧弹簧出力不足，断路器拒动，
辅助开关不能及时切换，合闸线圈一直带电，从而烧毁。

另外，有些机构储能弹
簧螺栓自备锁母虽然正常，但因运行年久，机械疲劳，出力不足，仍能造成合闸
能量不足，断路器拒合。

2.3措施
一是修正螺栓，使用锁紧螺母保证其不能自动松动。

二是保证断路器储能弹
簧拉伸情况处于正常状态，最好定期检查其预拉力，必要时对其进行更换。

3.故障三
3.1现场情况
断路器不能合闸或显示控制回路断线，弹簧未储能。

现场检查机构外观、电
动合闸情况等，确定故障发生在机构箱内控制回路。

随即对断路器辅助开关、合
闸按钮、远近地转换开关等控制回路部分元件进行详细检查，发现接入控制回路
的行程开关接点切换不良，造成控制回路断线。

3.2原因分析
在断路器合闸控制回路中串有一对行程开关常开接点，当弹簧储能正常后，
该接点动作闭合，接通断路器合闸回路。

其作用就是保证弹簧在未储能的情况下
禁止断路器发出合闸命令，同时保护合闸线圈不烧坏。

造成故障的主要原因是行
程开关接点运行时间过长，切换不可靠，弹簧虽已储能，但该对接点不能有效接通，合闸回路中出现断开点，后台机会发出控制回路断线信号。

另外，固定行程开关的底座螺钉在弹簧拐臂作用下向后发生位移松动，也会造成行程开关切换不可靠。

3.3措施
一是定期检查行程开关接点切换情况。

二是定期检查行程开关底座螺钉，防止松动。

三是及时更换不合格行程开关。

总结：以上故障都是使用者长期维护保养不到位引起的。

为了减少故障发生率，确保弹簧机构在运行过程中能够正常稳定地工作，工作人员的业务素质需要不断提高。

要加强操作机构的日常维护和检查，对机构主要部件达到运行年限的要及时进行更换，确保设备安全运行。

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