高壓真空斷路器操動機構脫扣裝置的參數改進分析

高壓真空斷路器操動機構脫扣裝置的參數改進分析：

文　摘：以一種多次發生拒動故障的高壓真空斷路器的彈簧操作機構為分析對象，通過現場實驗研究，對該機構的結構特征及某些參數提出了改進建議，并提出了防止拒動的措施。 

關鍵詞：　高壓真空斷路器　操動機構　脫扣裝置　參數 　　

機械故障是高壓真空斷路器故障的主要原因，而操動機構是機械故障的多發區。據1997年華北電力集團公司高壓開關事故統計(見“華北電力集團公司直屬電網1997年高壓開關總結”)， 1997年，在全集團公司直屬電網高壓開關發生事故中，機構拒分事故占33%，均為10kV開關。在傳動、調試中其他電壓等級的斷路器也有拒分、拒合現象；1997年發生的3次拒分障礙也均在10 kV開關機構。

由此可見，高壓開關操動機構拒分事故(故障)在整個高壓開關事故(故障)中占有很大的比例 。加強10kV開關機構，特別是操動機構脫扣裝置的維護管理，是一項十分重要的工作。近年，特別是近2年來，我公司10kV開關連續發生了幾次由操動機構拒分而引起的越級掉 閘事故，發生了多次高壓真空斷路器操動機構拒動現象。為此，我們對有關高壓真空斷路器操動機構進行了現場解體及試驗，通過對試驗結果及機械結構分析，對高壓真空斷路器操作機構的維護及結構提出了改進方案。 

1、高壓真空斷路器實驗過程：

我們對運行中發生過事故，在傳動、試驗中出現過拒動現象的真空斷路器進行了機械特性及機構分解檢查。所選開關為1996年6月出廠、1997年3月投運的ZN□-10 Q/1250-25型戶內高壓真空斷路器(配專用彈簧儲能操動機構)，其部分技術參數如下：合閘時間：≤75 ms；

分閘時間：≤65 ms； 　　

分合閘線圈額定電壓/電流：DC 220 V/1 A；

過電流脫扣器：5 A；

超行程：4±1 mm；

觸頭開距：11±1 mm；

平均合閘速度(后6mm)：0.9±0.3 m/s； 　　

平均分閘速度(后6mm)：1.1±0.2 m/s；

分合閘線圈采用直流螺管式線圈。 　　

在進行分閘時間試驗時，加入80%～100%額定電壓，出現脫扣器拒動或延時動作現象，在總計試驗次數中，出現幾率約為10%。斷路器延時動作波形如圖1。 

2、高壓真空斷路器實驗分析及對策：

如圖1所示：t′＝t1－t2＝4.193－1＝3.193 (s) t0＝0.065 s Δt＝t′－t0＝3.128 (s) 式中t′--斷路器實際分閘時間； t0--高壓真空斷路器正常分閘時間；Δt--斷路器延時動作時間。

當機構發出掉閘信號，自跳閘壓板發出跳閘信號，到斷路器接點(I-DL)通流時間，結合DL空接點動作時間分析比較，斷路器比正常跳閘延時約3.1s動作。通過對機構解體試驗分析，發現分閘線圈動鐵心雖動作，但不能立即撞開脫扣元件進行“清脆脫扣”，而是動鐵 心吸附一段時間后才解脫分閘掣子進行分閘，甚至不分閘。 　　

檢查機構各部位(目測)，均未發現機構本身有任何異常現象，但從結構分析看，分閘彈簧從作用于主軸至傳動到開關導電桿的整個分閘過程需要經過5個軸銷的轉動(如圖2)，轉動摩擦力消耗了較大的分閘功，致使傳動效率降低；

同時，現場觀測某些分閘線圈距離分閘掣子較近，造成鐵心空程小，沒有足夠的加速沖力也會造成脫扣元件不釋放；由于沒有對有關部位元件進行靜力測量，考慮到傳動裝置調整不當，幾何誤差較大，也是致使傳送效率不高、造成機 構拒分的重要因素。 　　

通過試驗分析，針對上述可能引發故障的因素，我們對有關高壓真空斷路器的操作機構采取了以下措施：

(1) 考慮到直流電磁鐵起動吸力小的缺點，為提高彈簧分閘功，增加分閘鐵心沖擊力；同時為了配合二次回路防跳繼電器的選擇以及考慮電源電壓的波動，以防止分閘線圈上壓降過低 而造成拒分，將分閘線圈(參數：直流220V、電阻小于175Ω，電流小于1.5A)更換為直流220V，電阻88Ω，電流2.5A的螺管式直流線圈；

(2) 重新進行分合閘低電壓動作試驗； 　　

(3) 對彈簧合、分閘機構做分解檢修，檢查各部位間隙、掣子扣入深度，緊固各 部位螺釘、各轉動部位加潤滑油等。 

3、結論：

高壓真空斷路器及其所配操作機構，由于其機構簡單，維護簡便，適于頻繁操作等優點，深受廣大用戶的青睞。在采用分閘彈簧的真空開關操動機構中，雖然在分閘過程中，操動機構所作的功不是很大，其主要能量只是消耗在脫扣機構上，但適應于斷路器可靠動作的要求，并考慮到國產彈簧機構的現狀，斷路器的脫扣機構在滿足設計要求的同時應該留有充分的裕度，也可 采取安裝2個脫扣器的方式，保證機構可靠脫扣；在使用維護方面，不宜實行某些廠家所提倡的長周期、高次數維護甚至免維護允諾，而應及時開展日常維護及周期項目檢修工作，以防因機構的卡澀或調整的不當而引起斷路器的拒動現象發生。