110kV断路器弹簧操动机构储能回路故障分析与处理示范文本

断路器弹簧机构储能故障分析随着社会的发展，科学技术的发展也有了很大的创新。

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。

断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般3kV断路器主要品种有：塑壳断路器、塑料外壳式断路器、漏电断路器、小型断路器、高分段小型断路器、高分段小型漏电断路器、小型漏电断路器、照明配电箱、双电源自动切换装置、智能型万能式断路器。

标签：断路器;弹簧机构;储能故障分析引言断路器对电力系统的稳定和安全运行有非常重要的作用，它主要实现对故障线路进行带负荷切除，把故障点电弧消除隔离开来，文章阐述断路器的故障类型及产生原因，重点介绍了断路器拒动和误动等本体上的故障。

最后对其弹簧储能机构存在的回路故障进行总结，同时提出相关的改进措施与方案。

1某市供电局断路器弊端简述现阶段，某市局所辖站内110kV及以下电压等级断路器多采用弹簧操作机构。

该机构通过储能弹簧的伸缩存储并提供断路器分合闸操作所需能量，而不是直接来源于电磁力，相对于传统的电磁操作机构，分合闸电流小，对电源容量的要求低，动作速度快，但也存在结构相对复杂，故障几率相对较高的缺点。

在运行过程中，线圈烧毁的事故时有发生，轻则将导致不必要的停电检修，影响正常用电。

重则导致当系统发生短路故障时，保护跳闸不能正常动作，造成越级跳闸，扩大停电范围，造成严重的经济损失。

2分合闸线圈工作原理分合闸线圈主要是电磁当储能以动作于控制回路上，控制回路通上220V直流电时，线圈两边有电流通过，由于电磁感应原理，套在铁芯上的空心线圈产生很强的磁场，吸引吸盘快速向上撞击，使得弹簧储存的能量释放，断路器完成分合闸动作。

完成分合闸动作后，线圈两端失电，又恢复至原来的位置。

3常见故障原因分析在分合闸过程中，线圈的作用在于打开储能弹簧的闭锁，其额定工作电流很小。

断路器完成分合闸是一个瞬间的动作，即在断路器动作过程中，线圈两端带电时间很短，因此线圈是按照短时通过小电流的标准设计的。

断路器弹簧机构常见故障分析与处理发布时间：2022-08-31T01:36:52.142Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第4月第8期作者：唐琰[导读] 断路器运行的过程中弹簧机构故障发生率较高。

为了确保断路器稳定运行唐琰中国南方电网云南电网有限责任公司丽江供电局云南丽江 674100摘要：断路器运行的过程中弹簧机构故障发生率较高。

为了确保断路器稳定运行，本文从断路器合位不到位、断路器空合、弹簧储能不到位三个方面开展研究，供相关工作人员参考。

关键词：断路器；弹簧机构；常见故障；处理操动机构是断路器中相当重要的操动执行元件之一，其中比较重要的一种为弹簧。

但是弹簧机构频繁发生故障，必须深入分析并提出相应的处理对策，希望可以为断路器的正常运行提供保障。

1断路器弹簧机构常见故障及其处理通过对变电所与发电厂中的真空断路器进行分析可知，其频繁发生故障，与弹簧操动机构存在较大的故障隐患有很大的联系[1]。

目前，10kV断路器弹簧机构存在的问题较多，比较常见的问题有分合速度达不到标准、断路器分合闸异常；应用真空断路器时分闸的速度较低，容易出现断路器断开之后重燃的问题，且分闸时过电压发生概率较高，危害较大。

1.1断路器合位不到位合闸电池磁铁铁芯顶杆从接收合闸指令开始就顶开了合闸擎子，释放了合闸弹簧能量，断路器被带动后快速合闸。

一旦出现断路器合闸不到位的问题，这就意味着擎子达不到勾合位置，断路器存在停止合闸的问题，对断路器的安全性产生很大的影响。

若合闸储能不足的，更容易出现提前分闸问题，这一故障的出现原因与解决方法为：一是运作的时间过长，损坏合闸弹簧，降低了能量释放，可以及时更换新的合闸弹簧[2]。

二是合闸线圈存在不圆铜套与不光滑的问题，此时铁心处于受阻状态，合闸不到位时还会烧坏线圈。

维修人员应及时检查合闸铁芯铜套，及时清理毛刺或做好性状的修补工作。

三是在合闸弹簧的影响下出现凸轮间隔输出杆较远的问题，输出杆的冲击力不强，与输出杆连接的主拐臂无法合闸。

断路器弹簧机构常见故障分析与处理弹簧储能机构断路器在电力系统被广泛的使用，取得了很大的成效。

弹簧储能机构的优点较多，运行起来也相对稳定。

但是随着使用的时间不断加长，会出现若干问题影响断路器的安全运行。

本文阐述了断路器弹簧储能机构常见故障以及产生的原因，并提出针对相应问题的解决方案。

标签：弹簧机构断路器故障处理1、机构原理在断路器中，操动机构是非常重要的操動执行元件，在操动执行元件中弹簧只是其中的一种。

弹簧操动机构是指通过弹簧储能操动断路器触头的分合;弹簧操动机构进行储能基本原理是断路器合闸在实施操作后，促使合闸弹簧储能限位开关进行动作，该开关触点闭合后储能接触器被启动，与此同时接通了接通电机回路，最终实现弹簧储能。

操动机构的主要组成包括弹簧储能、维持储能、合闸、分闸几部分，而整个过程中的心脏就是弹簧，弹簧储能调控开关释放能量，促进转动部位运转带动分合闸;分合闸弹簧预拉长度受到调整，可使分合闸速度在标准范围内，保证断路器安全可靠运行。

2、故障分析经过对变电站中真空断路器故障频发检测结果可知，大部分故障原因是弹簧操动机构存在故障隐患。

目前应用中，10kV断路器弹簧机构常存在较大问题，如断路器分合闸异常、分合速度不达标等;在真空断路器应用时，分闸速度过低，易导致断路器断开后重燃，分闸时产生重燃过电压，危害极大。

常见的弹簧操动机构故障原因及处理方法如下所述。

2.1、断路器未合到位就分闸受到合闸指令后，合闸电磁铁铁心顶杆顶开合闸擎子，释放合闸弹簧能量，断路器受到带动实现合闸。

若断路器合闸不到位，即擎子未抵达钩合位置时，断路器便停止合闸，将严重影响断路器的安全性。

合闸储能不足导致分闸提前的主要故障及处理措施主要可概括为以下四点。

第一，长时间作业运转导致合闸弹簧疲劳受损，能量释放下降。

处理方法为及时更换合闸弹簧。

第二，合闸线圈内存在不光滑或不圆铜套，导致铁心卡涩受阻，合闸不到位，甚至会使线圈被烧坏。

处理方法为对合闸铁心铜套及时检查，修补性状或清理干净毛刺。

某110kV断路器弹簧未储能异常分析摘要：运行中的断路器若合闸弹簧未储能将无法再次合闸从而导致故障发生时自切、重合闸保护及遥控合闸失灵无法切断故障电流，严重将扩大事故发生。

通过分析了一起110 kV线路开关合闸后储能电机正常运行却无法完成电动储能，因传动轴齿材质选用不当导致磨损严重使得断路器无法储能。

目前在中低压电网中，通常都采用弹簧操作结构断路器，其断路器控制回路的正确性与完好性直接影响着设备运行的安全性。

因此，针对断路器控制回路现存的缺陷与问题，必须要提出相应的解决策略，从而提高电路系统的运行的安全性。

关键词：SF6断路器；弹簧未储能；分析一、引言某日，巡维中心值班员在开展日常巡视过程中，发现110kV某花线151断路器在合闸位置，未储能指示灯亮，弹簧机构未储能，随即开展对变电站后台机、保护装置进行检查，发现弹簧未储能光子牌亮，具体未储能时间无法查询。

二、弹簧操动机构特点l.不需要大功率的储能源，紧急情况下也可手动储能，所以其独立性和适应性强，可在各种场合使用；2.根据需要可构成不同合闸功能的操作机构，用于220kV各电压等级的断路器中；3.动作时间比电磁机构的快，因此可以缩短断路器的合闸时间；4.缺点是结构比较复杂，机械加工工艺要求比较高。

其合闸力输出特性为下降曲线，与断路器所需要的呈上升的合闸力特性不易配合好。

合闸操作时冲击力较大，要求有较好的缓冲装置。

三、储能回路分析弹簧储能通过电动机启动、齿轮减速来完成，并经过锁扣系统保持在储能状态。

开断时锁扣借助磁力脱扣弹簧释放能量经过机械传递单元使断路器动触头合上或分开。

开关储能回路图如图1所示。

其中2DM为交流220 V储能小母线，2DK为储能电源小开关，M为储能电机，S1为弹簧储能接点。

正常情况下当开关在合位，分合闸弹簧均在压缩状态已储能，当开关分闸时分闸弹簧释能，此时合闸时弹簧仍在储能状态则S1断开储能回路；当再次合闸时合闸弹簧释能S1闭合接通储能回路立即带动电机M进行合闸弹簧储能，储能完成后S1打开电机停止储能。

5第10卷(2008年第7期)电力安全技术断路器弹簧机构常见储能故障分析与处理断路器弹簧机构常见储能故障分析与处理操动机构是断路器的操动执行系统，是断路器的核心动能配套产品，而弹簧操动机构以利用弹簧为动力来实现断路器的分合闸操作。

弹簧操动机构以其优越的性能、安全可靠、维护方便和使用寿命长等优势被广泛使用。

但是，目前使用的弹簧机构多种多样，结构复杂，传动环节较多，时常会出现故障。

1储能控制回路分析弹簧操动机构储能电动机回路一般由：储能电动机电源自动开关(8M)、储能接触器触点(88M)、储能电机热继电器(49M)及储能电动机(M)构成，具体电路见图1。

图1储能电动机回路弹簧储能电动机电气控制回路一般由辅助继电器、电动机热继电器触点、合闸弹簧储能限位开关触点、储能接触器及储能接触器空气延时继电器触蒋超伟（银南供电局，宁夏银南751100）点构成。

工作过程是断路器合闸操作后，合闸弹簧储能限位开关触点闭合，启动储能接触器接通电机回路，对合闸弹簧储能。

当储能到位时，通过机械凸轮使合闸弹簧储能限位开关断开，储能接触器返回，电动机停机。

若电动机运转时间过长，则储能接触器空气延时触点经其整定时间延时动作，启动辅助继电器触点，切断储能电动机回路；当储能电动机出现过载时。

其储能电动机回路中热继电器动作。

热继电器触点闭合启动辅助继电器，切断储能电动机回路。

2储能电动机不启动故障2.1故障原因分析通过对储能电动机回路分析可知，造成储能电动机不启动的原因有如下几点：(1)储能电动机电源及二次回路故障；(2)储能接触器、继电器(辅助继电器、延时继电器)故障；(3)储能限位开关故障；(4)储能电动机过载故障；Jian x iu weih u检修维护降低，高压油推动滑阀上移，将滑阀套筒上的泄油口打开，高压油通过该通道泄油失压，即油动机下腔中的压力油泄掉，阀门在重型弹簧作用下迅速关闭。

在一级导阀上有一个压力调节手柄，正常情况在全关位置，此时针型阀将导阀上的放油孔堵住。

断路器（弹簧机构）动作原理及两起合后即分故障案例分析本文在介绍弹簧机构的结构、动作原理的基础上，分享几起合后即分的故障案例，分析故障产生的原因并提出后续工作建议。

一、弹簧机构动作原理敞开式断路器和组合电器断路器用CT30弹簧机构结构及动作原理如图1~图4所示。

弹簧操动机构分、合闸操作采用两个螺旋压缩弹簧实现。

储能电机通过棘爪、棘轮给合闸弹簧储能。

1415161-分闸弹簧2-合闸弹簧3-合闸掣子4-合闸线圈5-合闸触发撞杆6-分闸线圈7-合闸保持掣子8-分闸掣子9-限位挡块10-拐臂11-棘爪12-凸轮13-棘轮14-分闸掣子15-复位弹簧16-滚轮图1合闸位置（合闸弹簧储能）图2分闸操作过程图3分闸位置（合闸弹簧储能）图4合闸操作过程如图1、图2所示，分闸操作时，分闸电磁铁吸合，分闸电磁铁撞杆触发分闸掣子，分闸掣子逆时针旋转，合闸保持掣子在拐臂的分闸力矩作用下逆时针旋转，分闸弹簧带动拐臂顺时针旋转，分闸弹簧释放能量完成分闸。

分闸操作是一套独立系统，分闸弹簧释放的能量仅作用于断路器分闸。

如图3、图4所示，合闸操作时，合闸线圈带电吸合，并使合闸撞杆撞击合闸掣子。

合闸掣子以顺时针方向旋转，并释放合闸弹簧储能保持掣子，使棘轮带动凸轮轴以逆时针方向旋转，使主拐臂以顺时针旋转，断路器完成合闸。

并同时压缩分闸弹簧，使分闸弹簧储能。

当主拐臂转到行程末端时，分闸掣子和合闸保持掣子将轴销锁住，开关保持在合闸位置。

合闸弹簧释放的能量主要分为两部分，一部分用于断路器合闸，另一部分用于机构分闸弹簧储能。

二、案例1复位弹簧弹力不足（一）故障概况2020年5月25日20时08分53秒，500千伏某站在合上220kV4965开关操作过程中（配合对侧送电，某站站内无工作），在合上4965开关时，A相未正常动作，B、C相正常合闸，三相不一致动作，开关三跳，无其他保护动作。

4965间隔为GIS设备，设备型号为ZFW20-252，弹簧机构型号为CT30，出厂日期2013年12月8日，投运日期2014年6月30日。

一起110kV断路器弹簧储能回路异常情况处理作者：曾招辉丘演峰来源：《华中电力》2013年第10期摘要：通过对广东梅州某220kV变电站一起110kV断路器弹簧储能回路异常情况的处理，分析110kV断路器弹簧储能回路原理，针对此类情况提出运行及维护方面的防范措施。

关键词：断路器，储能回路，电机，接触器，限位开关引言：变电站SF6断路器弹簧是否储能直接影响断路器合闸操作及重合闸，从而影响设备的运行。

因此断路器弹簧储能回路任何导致弹簧不能储能的异常情况都必须尽快处理，消除隐患以保证设备正常运行。

1.异常现象2013年6月某日运行人员发现220kV蕉岭站110kV旁路1030断路器机构箱弹簧储能电机出现空转，后台监控报该间隔“控制回路断线”及“弹簧未储能”信号。

因110kV旁路1030断路器处于热备用状态，运行人员断开该断路器弹簧储能电源，查看电机及相关机构有无其他异常情况。

2.原因分析2.1弹簧储能回路及原理断路器分合闸的实现需要利用弹簧机构的能量，断路器机构内一般有两条弹簧，即合闸弹簧与跳闸弹簧。

合闸弹簧依靠电机的转动牵引进行储能，跳闸弹簧依靠合闸弹簧释放时的势能储能。

因此机构内有合闸弹簧的储能回路，包括控制回路和电机回路。

该站110kV旁路1030使用西安高压开关厂制造的LW25-126型SF6断路器，弹簧的储能是借助电机通过减速装置来完成，并经过锁扣系统保持在储能状态，储能回路如图1和图2。

控制电源DC220V取自断路器端子箱，合上电机电源空气开关8M。

若合闸弹簧未储能，限位开关33hb常闭触点C、NC闭合。

此时，回路：+KM—8D—33hb触点C、NC（闭合）—49MX触点61、62（继电器失磁，闭合）—88M线圈—-KM接通。

电机回路：电源+—8M—88M触点—49M—电源-接通，电机开始运转，合闸弹簧开始储能。

弹簧储能完成后，机械凸轮使限位开关33hb触点C、NC断开，切断储能回路，电机停止。

探析弹簧操动机构常见故障诊断引言断路器在电力系统中是重要的控制和保护设备，是高压电器中最重要的一类电器[1]。

断路器性能关系到电力系统的正常运行，断路器本身价格不算高，但其本身故障造成的损失已远远超过断路器本身的价格，比如造成其它设备的损坏和电力系统的停电，因而需要对断路器作定期检修以保证其可靠性。

随着经济发展，断路器数量在逐年增加，定期检修的工作量大、费用高等弊端已显现出来，因此状态监测便应运而生。

状态监测可及时了解断路器的工作状态、故障部位，使检修人员能有针对性地对断路器进行检修。

1.弹簧操动机构常见故障a）合分闸控制回路断线。

航插松动、控制电缆头与航插断开、断路器接线端子松动、断路器行程开关辅助节点异常等原因造成断路器无法遥控；b）合跳闸线圈烧坏。

合分闸机构卡涩、断路器行程开关辅助节点异常等原因造成合跳闸线圈烧坏，断路器无法遥控；c）弹操机构未储能。

储能机构卡涩、辅助节点异常等原因造成储能弹簧无法拉紧，断路器不能合闸。

本文提出了一种针对以上三种故障的在线监测设计思路，在不引起断路器的成本增加、不降低断路器可靠性的前提下，能及时监测到故障发生。

2.在线监测系统硬件设计2.1 硬件框图如图1所示，通过传感器采集电流信号，经“信号处理电路”模块处理后，由DSP（数字信号处理器）芯片自带的AD（数字信号模拟信号）转换模块进行数模转换，“回路断线监测电路”的信号传入DSP，DSP根据采集到的各种信号，判断所监测设备是否正常。

图1中，ADC即模拟信号数字信号转换器，IO是数字信号输入输出接口，JTAG是仿真器接口，用来给DSP（数字信号处理器）录入程序。

图1 在线监测系统的硬件框图2.2 采集电流传感器传感器采用锰铜分流器，分流器是一个可通过大电流的精确电阻，当电流流过分流器时，在它两端就会出现一个毫伏级电压，于是通过测量这个电压，再将这个电压换算成电流，就完成了大电流的测量。

2.3 信号处理电路电流经锰铜分流器后，需采集的差模电压信号仅是毫伏级，较大的共模电压对测量无用。