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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。
弹簧储能机构的操作方式1、合闸弹簧储能：开关处于起始分闸状态,合闸弹簧和分闸弹簧末储能,开关无法操作；电机得电后,通过驱动机构使合闸弹簧储能,操动机构准备合闸.弹簧机构在紧急情况下,可用手动储能.2、合闸通过激励合闸脱扣器,合闸弹簧释放能量,经驱动机构使灭弧单元触头闭合；在此过程中,分闸弹簧实现储能；几乎在合闸过程的同时,电机将自动启动,合闸弹簧重新储能.3、分闸通过激励分闸脱扣器,分闸弹簧释放能量,经驱动机构使灭弧单元触头拉至分闸位置.4、合闸弹簧和分闸弹簧释放能量步骤:1 断开直流储能电源；2 开关分闸在合闸状态；3 开关合闸；4 开关再分闸；5 断开控制电源.近年来,35、10 kV具有弹簧储能机构的断路器越来越普及.与过去的直流电磁机构相比,具有动作速度快、合闸电流小、储能电源容量小、交直流均可使用等优点.弹簧储能机构的特点是：合开关时,已储能的弹簧释放能量；开关合上后,弹簧储能,为下一次合闸做准备.也就是在运行中如失去储能电源仍可合闸操作一次,分闸时,储能弹簧能量不释放.从张掖地区电业局2000年所发生的事故中发现,这种操作机构也存在一些问题.1 事故情况张掖地区电业局于2000年投运的第一个综合自动化变电站,将所有故障信号通过后台机发出,无功自投通过后台软件控制电容器投切.在运行中发现115电容器控制回路断线,经检修人员检查系行程开关接点和合闸继电器接点粘连,造成合闸线圈烧坏.2 事故分析经检查登录信息发现,只有“弹簧储能动作”信号,而无“弹簧储能复归”信号.如图1所示,这次事故是闭锁合闸的行程开关WJ接点粘连,后台无功自投软件控制电容器合闸,由于弹簧储能机构未储能,开关合不上闸,200 ms后,合闸接点HJ返回,因接点容量有限,断弧造成接点粘连,使合闸线圈长期带电而烧坏.开关在分合闸时通过开关辅助接点DL来断弧, 不能通过行程开关的接点和合闸接点来断弧.因为10 kV的行程开关接点容量小,加上开关机构性能调整不好,造成开关在合闸时,有的开关连续合闸2次.第一次没合上时,辅助接点DL没切换,不能断弧,由于弹簧能量释放,行程接点打开,通过行程接点来断弧,虽在接点两侧并了电容吸收电弧,但由于接点容量有限,容易使行程开关的接点烧坏或粘连.3 防止措施对10 kV开关机构进行调整,保证合闸一次成功.在验收检修后的开关时,应重视对开关弹簧机构能量储存与释放的验收.在运行中, 出现开关合闸或重合闸动作后,除了检查开关的实际位置外,还应检查弹簧是否储能.检查登录信息内所发的信号,若发现只有“弹簧储能动作”信号,而无“弹簧储能复归”信号时,应立即断开储能电源.如是线路,还应退出线路重合闸压板；如是电容器,有无功自投控制电容器投切的,应退出自动调节,改为手动调节,在开关分闸后,断开控制电源,通知检修人员处理.每年春检时应对行程开关的接点进行检查和检修,接点不好的要进行更换.35 kV开关能直接观察弹簧是否储能,但10 kV开关柜没有检查弹簧是否储能的窗口,建议厂家安装该窗口以及手动储能装置.概述目前,弹簧操动机构以其合闸电流小、动作速度快、储能电源容量小等特点在电力系统1O,35 kv电压等级的开关类设备中得到广泛应用其工作过程是：合断路器时,已储能的弹簧立即释放能量,实现合闸：断路器合上后,弹簧储能,为下一次合闸做准备.分闸时,储能弹簧能量不释放.弹簧操动机构储能电机的启动与停止是由弹簧行程开关接点的接通与断开来实现的在弹簧储能到位后．行程开关的常开接点闭合,使断路器处于准备合闸状态.其中K 为储能控制开关,DL为断路器辅助接点,HQ为断路器合闸线圈.弹簧行程开关接点SP 通过继电器KM控制储能电机M 的启动与停止.弹簧行程开关接点SP2串人合闸回路,用来控制断路器合闸,即只有在弹簧储能到位结束后,SP：闭合接通,方能实现合闸.某变电站几台40．5 kV断路器系LW8—40．5型SF^断路器配CT14型操动机构,多次发生行程开关接点SP2烧毁或粘连事故,导致断路器拒动.下面,笔者就该问题进行原因分析并提出改进措施.2 原因分析SP 和SP’均为LX19—121型行程开关的触点,其电源电压为DC 220 V,持续工作电流为5 A.工作时,实际流过SP 的电流为0．1 A接触器回路电阻2560Q.流过SP2的电流为1．8 A合闸线圈电阻为124 Q.从表面上看,S P ,SP2的选型完全符合要求.在正常情况下．合闸控制回路的电流本应由断路器的辅助开关DL来切断．但实际上．在弹簧释放的瞬间,SP 常先于D L进行切换,因此SP2承担了切断电流和熄弧的任务又因该种行程开关接点容量小．不具备灭弧功能．所以常常导致接点的烧毁或粘连.如果遇到有的操动机构性能不好,断路器合闸时第一次没有合上．其辅助接点未切换．发生合闸自保持的情况,甚至会造成烧毁合闸线圈的事故.3 改进的措施1改用有磁吹熄弧功能的LXW18—1 1MB型行程开关,其供电参数为DC 220 V／5 A.它的接点容量大．具有熄弧能力,能确保可靠地切断合闸电流.2在合闸控制回路中加装中间继电器J,先用SP’去启动J,再将J的常开接点接人合闸控制回路中,其接线见图2,其中,HBJ为合闸保持继电器,HQ 为合闸线圈.此时,SPz中仅流f编入软件,可以方便、准确地进行温度补偿,得到sF气体的密度值,并直接加以显示.过不到0．1 A的电流．而且在K K开关接通或重合闸动作时,由于HBJ的自保持作用,保证了合闸回路的电流由断路器的辅助开关DL来切断该变电站部分40．5 kV断路器采用上述改进措施后,在保证年度检修时行程开关接点调整到位、接触可靠、分合正常的情况下,再也没有发生过行程开关接点的烧毁或粘连事故摘要：在进行南门畈变电站110kV南03、南04线路距离、零序保护保护屏为PXH-112X型带开关开关型号CT6-XI弹簧储能机构的联动整组试验中,当模拟线路相间及单相接地的永久故障时,出现重合闸多次重合,开关多次跳闸.如果不消除该保护及自动装置这一严重缺陷,一旦运行中线路发生永久性故障,不但不能迅速切除故障线路,相反将引起故障扩大,危及设备及电网的安全运行.关键词：弹簧储能机构断路器控制回路1998年3月12日,我们在进行南门畈变电站110kV南03、南04线路距离、零序保护保护屏为PXH-112X型带开关开关型号CT6-XI弹簧储能机构的联动整组试验中,当模拟线路相间及单相接地的永久故障时,出现重合闸多次重合,开关多次跳闸.如果不消除该保护及自动装置这一严重缺陷,一旦运行中线路发生永久性故障,不但不能迅速切除故障线路,相反将引起故障扩大,危及设备及电网的安全运行.另一方面,在线路永久性故障情况下,开关第二次跳闸后无事故音响信号产生,使运行人员容易造成误判断,也影响运行的安全.于是,我们以南03开关对保护和开关进行了二次回路分析.见图1弹簧储能机构断路器控制回路反措电子学论文作者：本站来源：网络发布时间：2006-9-24 8:35:00发布人：admin图1 南03开关原控制回路图图2 二次回路改造后的控制回路图南03开关正常运行时,弹簧储能装置储能完毕,储能过程中的合闸闭锁动合触点打开,DT接通DT为机构行程开关,在弹簧储能过程中,DT动合触点打开,闭锁合闸操作回路,跳闸位置中间TWJ因开关合闸后,辅助接点DL断开而失磁,TWJ动合触点都打开,重合闸继电器ZCH充电15s后处于充好电状态,回路其他元件都处于正常工作状态.在线路发生永久性故障时,保护动作,开关跳闸,TWJ励磁动作,重合闸第一次启动,发出合闸脉冲,使开关第一次重合.储能装置在第一次合闸后释放完能量,合闸闭锁行程开关动合触点DT断开.因是线路永久性故障,保护加速使开关第二次跳闸.若按一般开关二次回路常规接线要求, 分。
弹簧操动机构与永磁操动机构的比较弹簧操动机构与永磁操动机构的比较3.1 动作原理和结构真空断路器永磁机构原理图见图1，弹簧机构见图2。
目前用于中压断路器操动机构主要有电磁式和弹簧式两种。
电磁操动机构在真空断路器发展初期得到了广泛应用，这是由于电磁操动机构较好地迎合了真空灭弧室的要求：一是开距小（8-25mm）,二是在合闸位置需要大的操动力（2000-4000N/相）。
然而电磁操动机构也存在不容忽视的缺点，磁路电感L在合闸过程中变化较大，产生反电动势，从而抑制了合闸线圈电流的增大，而且这种抑制作用随着合闸速度增加而增强。
相比之下，弹簧操动机构采用于手动或小功率交流电动机储能，其分合闸速度不受电源电压波动影响，相当稳定，能够获得较高的分合闸速度，能实现快速自动重合闸操作，在一定程度上克服了电磁操动机构的缺点。
然而弹簧操动机也存在以下缺点：完全依靠机械传动，零部件数量多，一般弹簧操动机构有上百个零件，且传动机构较为复杂，故障率较高，运动部件多，制造工艺要求较高。
另外，弹簧操动机构的结构复杂，滑动摩擦面多，而且多在关键部位，在长期运行过程中，这些零件的磨损、锈蚀以及润滑剂的流失、固化等都会导致操作失误。
近年来，一种用于中压真空断路器的永磁保持、电子控制的电磁操动机构（简称永磁机构）备受关注。
和传统的断路器操动机构相比，永磁机构采用了一种全新的工作原理和结构，工作时主要运动部件只有一个，无需机械脱扣、锁扣装置，故障源少，具有较高的可靠性。
3.2 操动机构与真空断路器的配合3.2.1 力－行程特性多年来，真空断路器一直在努力追求着一种完美操动的机构：结构简单，寿命长，可靠性高，可以用小功率交流电源操作，出力特性与真空断路器的反力特性很好地匹配，能给出稍低的合闸速度和较高的分闸速度的操作机构。
真空断路器触头行程很小，合闸过程中在触头接触前只需要很小的驱动力，一旦触头闭合，就需要较大的驱动力，来压缩触头弹簧以获的足够的触头压力。
CT24型弹簧操动机构安装使用说明书岳阳市湘楚电器有限公司1、概述CT24型弹簧机构可供操动110KV自能式SF6断路器之用，其性能符合GB1984-2003《交流高压断路器》和本产品《技术条件》的要求，各项指标均达到和超过IEC56《高压交流断路器》中有关的标准。
本机构具有电动储能和手动储能两种方式：分、合闸操作有远控或就地分、合电磁铁操作和旋转手柄操作两种。
2、使用条件2.1 周围空气温度：上限为+40℃，下限为-35℃；2.2 相对湿度：月平均值不大于90％；2.3 外壳防护等级IP4X；2.4 海拔高度：2000m及以下；2.5 风压不超过700Pa（相当于风速34m/s）；2.6 无经常性剧烈震动的场所；2.7 安装场所：户外或户内。
3、技术参数3.1 储能电机为交直流两用电机，其技术参数如表一：表一3.2 手动储能采用一特制摇把，其长度为380mm,储能时最大操作力为200N；3.3 合闸电磁铁采用螺管式电磁铁，其技术参数如表二：表二3.4 分闸电磁铁采用螺管式电磁铁，其技术参数如表三表三3.5机构输出角度：55-57度3.6 机构合闸功调整范围大，可在2800N.m至3640N.m之间调节。
3.7 机构净重：280kg。
４、结构及动作原理4.1 结构：机构由于安装方式的不同分为端挂式和中挂式两种，它们之间只有机构箱不同，其机芯部分完全一样。
机构为夹板式结构，合闸弹簧、凸轮连杆结构、机构传动、缓冲器均巧妙地布置在两平板内。
弹簧为压簧，它布置在用两槽板与前后夹板之间形成的一个方形槽内，弹簧用板式链与最后一级的大链轮、凸轮联在一起，电机通过四级齿轮传动和二级链轮传动带动凸轮运动而使弹簧储能；机构的输出部份用二块三角形的夹板构成，三角形的一个角布置滚轮，一个角用于联接输出拉杆，另一个角用于安装机构保持分闸状态的掣子；机构内有分闸缓冲器，它主要是分闸缓冲，使断路器分闸快完了时吸收分闸弹簧的剩余能量，但在合闸时也有减少过冲的作用。
CTB弹簧操动机构1、概述1.1 产品用途及使用范围、使用条件CT32 型弹簧操动机构可供匹配ZW32-12户外型高压真空断路器及合闸功与之相当的其它户外或户内真空断路器，其性能符合GB1984《交流高压断路器》和本产品《技术条件》的要求；机构合闸弹簧储能方式有电动和手动两种，合、分闸操作有电磁铁和手动按钮操作两种。
可进行重合闸操作，具有自由脱扣功能。
手动操动机构具有手动储能、手动合分、过电流保护功能。
电动操动机构具有电动机合分、过电流保护功能。
所配控制器具有涌流、延时和速断保护功能可实现过流保护。
机构储能效率高，噪音小，运行平稳；结构紧凑，合闸功大，体积小，重量轻，寿命长。
本安装使用说明书规定了弹簧操动机构的主要技术参数、产品结构、安装、使用维护的主要方法等内容。
1.2 产品型号1.3 环境条件a. 海拔高度不超过1000米b. 周围空气温度上限+40°C，下限-45°C ( 储运周围空气温度上限+40°C，下限-40°C)。
c. 相对湿度：日平均不大于95% ，月平均不大于90% ；水蒸气压平均不大于2.2×10-3 Mpa ，月平均不大于1.8×10-3 Mpa；d. 无易燃、易爆炸危险、化学腐蚀及剧烈震动的场所。
2、结构特征和工作原理2.1 弹簧操动机构总体结构及特点2 结构及动作原理2.1.1结构特点：机构采用夹板式结构。
储能电机及驱动部分、合闸凸轮及输入轴、输出轴等布置在左右侧板之间，使各部分受力合理，稳定性好。
合闸弹簧、行程开关布置在侧板外侧，便于检修和更换。
合分闸电磁铁布置在夹板外侧的上、下方，安装及拆卸方便。
主要轴两端有滚动轴承，转动灵活，传动效率高。
机构通过固定在左右侧板间的两根钢板上的安装孔，用M10螺钉安装于手车或固定柜及其短路器的基架上。
机构输出轴在机构的前方，且与安装基面平行布置。
操作简单、结构新颖、动作可靠、体积小、机械寿命可达1万次。
1.ZW20A概述ZW20A- 12/T1000(630)-25型户外高压交流真空断路器(以下简称断路器)为额定电压12kV，三相交流50Hz的户外配电设备。
它采用真空灭弧和SF6气体作为绝缘介质，是ZW20-12型柱上真空断路器改进型产品。
箱体采用了引进日本东芝公司VSP5的气体密封，防爆，绝缘结构技术，进出线导管也进行了密封性能改进,整体密封性能优良，内部充装的SF6气体不泄漏，不受外界环境影响，其弹簧操作机构进行了小型化设计和可靠性和稳定性优化，采用直动链条主动和多级脱扣系统，动作可靠性和稳定性比国内传统的弹簧操作机构提高了好几倍：主回路的轴与套之间的接触采用了内收外张式表链结构，主回路的接触电阻小，温升低。
所以，ZW20A-12型户外柱上真空断路器是一种免维护产品，是柱上断路器中的佳品。
ZW20A-12较ZW20-12还增加了过流保护，机构弹簧储能指示，并配备航空插座作二次电气连接，便于与智能化控制器相结合。
优良的电气和机构性能，使ZW20A-12型户外柱上真空断路器得到广泛的应用。
主要用于开段，关合10kV电力系统的负荷电流及短路电流，适用于变电站及工矿企业配电系统中作保护和控制之用，更适用于电网频繁操作的场合。
本产品与控制器配套，具有优良的重合器功能，能满足配电自动化系统要求。
本产品主要符合以下标准：GB1984 高压交流断路器GB/T11022 高压开关设备及控制设备标准的共用技术要求2. ZW20A型号及含义3. ZW20A使用条件3.1 海拔高度：不超过2000m;3.2 周围空气温度：-40°C～+40°C，日温差：日温变化不大于25°C;3.3 风速:不大于35m/s;3.4 无易燃，爆炸危险，强烈化学腐蚀物(如各种酸，碱或浓烟等)和剧烈震动的场所。
4.ZW20A产品特点操作灵活，方便：本产品既可电动储能，电动分合闸，也可手动储能，手动分，合闸功能，并能近距离或远离遥控操作；开断性能优越：开断短路电流25KA达30次；操作功率小，可靠性高：全新设计的小型化电动弹簧机构，机件数目和储能电机是额定功率(约40W左右)都降低到最低水平；安装方式灵活：可采用柱上吊装或坐安装方式；具有免维护特性：断路器主回路，二次元器件,操作机构均密封在SF6气体(零表压)中，不受外界环境影响，性能稳定，可靠，免维护；密封性能可靠：采用成熟的密封结构技术，密封性可靠；进出线绝缘性能优良：采用硅橡胶套管，使接线端子之间绝缘离充裕，外绝缘性能优良使用安全；“四遥”功能：可与控制器配套，实现遥控，遥测，遥信和遥调功能。
概述
CT19弹簧操动机构可供操动各类手车式真空断路器及其合闸功与之相当的其它类型的真空断路器之用，其性能符合GB/T 1984《交流高压断路器》和本产品《技术条件》的要求，各项指标均达到和超过“IEC”标准，本产品的机械寿命为10000次。
本机构合闸弹簧的储能方式有电动机储能和手动储能两种；分闸操作有分闸电磁铁、过电流脱扣电磁铁及手动按钮操作三种；合闸操作有合闸电磁铁及手动按钮操作两种。
机构的规格及匹配之主要部件如下表
脱扣器的组合及其代号：100、110、111、114、1114、400、1134
主要技术参数
如用户需要采用交流电源时，则增加全波整流电源(桥堆)供给储能电动机工作。
合分闸电磁铁采用螺管式电磁铁，其技术参数见下表：机构输出轴工作转动角为50~55度。
CT19
弹簧操动机构
高压电器
149
150
外形与安装尺寸
注：用户如有特殊要求，可与我公司协商后确定。
分
闸
位
置
CT19
弹簧操动机构。
真空断路器的操动机构主要有三种类型：电磁操动机构、弹簧操动机构及永磁操动机构。
电磁操动机构由一个电磁线圈和铁心，加上分闸弹簧和必要的机械锁扣系统组成，结构简单、零件数少、工作可靠、制造成本低。
同时螺管电磁铁的出力特性容易满足真空断路器合闸反力特性的要求。
其缺点是合闸线圈消耗的功率太大，因而要求配用昂贵的蓄电池，加上电磁机构的结构笨重，动作时间较长。
电磁操动机构出现最早，但目前用量趋于减少。
弹簧操动机构由弹簧贮存分合闸所需的所有能量，并通过凸轮机构和四连杆机构推动真空灭弧室触头动作。
其分合闸速度不受电源电压波动的影响，相当稳定，通过调整弹簧的压力能够获得满足要求的分合闸速度。
其缺点是机械零件多（达160多个），零件的材质、加工精度和装配精度都直接影响机构的可靠性。
弹簧机构的出力特性，基本上就是储能弹簧的释能下降特性，为改善匹配，设计中采用四连杆机构和凸轮机构来进行特性改变。
目前弹簧操动机构技术已经成熟，因此用量较大。
永磁机构是一种全新的操动机构，它利用永磁保持、电子控制、电容器储能。
其优势是结构简单、零件数目少，工作时的主要运动部件只有一个，无需机械脱扣、锁扣装置。
永磁机构分为两种类型：单稳态永磁机构和双稳态永磁机构。
永磁机构尚需经受考验，需解决好电容器的寿命问题、永久磁铁的保持力问题及电子器件的可靠性等问题。
目前其用量还不大。
真空断路器主要结构:真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其结构图他部件断路器采用三相支柱式结构，具有开断性能稳定可靠、无燃烧和爆炸危险、免维修、体积小、重量轻和使用寿命长等特点。
断路器采用全封闭结构，密封性能好，有助于提高防潮、防凝露性能，特别适用于严寒或潮湿地区使用。
三相支柱及电流互感器采用进口户外环氧树脂固体绝缘，或采用户内环氧树脂外包有机硅橡胶固体绝缘；具有耐高低温、耐紫外线、耐老化等特点。
操动机构采用小型化弹簧操动机构，储能电机功率小，分合闸能耗低；机构传动采用直动传输方式，零部件数量少，可靠性高。
