ZN12—10型斷路器操動機構(gòu)常見問題分析

杜立輝

摘 要：根據(jù)故障現(xiàn)象，將ZN12-10型斷路器操動機構(gòu)常見故障分為儲能故障、合閘故障和分閘故障三類，對三類故障不同的表現(xiàn)現(xiàn)象和故障原因進(jìn)行了分析和總結(jié)，有針對性的提出了對應(yīng)缺陷的處理方法，對故障現(xiàn)場的消缺工作提供一定的指導(dǎo)和幫助作用。

關(guān)鍵詞：ZN12-10型斷路器 操動機構(gòu) 電網(wǎng)

0 前言

ZN12-10型系列高壓真空斷路器為額定電壓10kV、三相交流50Hz的戶內(nèi)高壓開關(guān)設(shè)備，是引進(jìn)德國西門子公司技術(shù)制造的產(chǎn)品，在10kv開關(guān)柜設(shè)備中得到廣泛使用。該斷路器的操動機構(gòu)為彈簧儲能式，可以用交流或直流操作，亦可用手動操作。本文通過對操動機構(gòu)運行中常見的問題進(jìn)行總結(jié)和分析，力圖為實現(xiàn)故障的快速定位和消除提供幫助。

1 操動機構(gòu)動作原理

本斷路器的操動機構(gòu)主要由儲能機構(gòu)、鎖定機構(gòu)、分閘彈簧、開關(guān)主軸、緩沖器及電器控制部分組成。

儲能操作：接通儲能電機電源，電機通過減速箱內(nèi)的蝸輪蝸桿帶動軸套轉(zhuǎn)動，當(dāng)軸套上的棘爪進(jìn)入凸輪的缺口時，帶動儲能軸轉(zhuǎn)動，合閘彈簧被拉起完成儲能動作；合閘操作：接通合閘電磁鐵電源或用手按壓合閘電磁鐵，合閘掣子解脫合閘滾子，合閘彈簧釋放能量使儲能軸逆時針轉(zhuǎn)動，凸輪壓在三角形杠桿的滾針軸承上，通過連桿機構(gòu)使主軸逆時針旋轉(zhuǎn)約60°，安裝在主軸拐臂上的分閘滾子被分閘掣子鎖住，合閘完成，同時實現(xiàn)分閘彈簧的儲能；分閘操作：接通分閘電磁鐵電源或用手按壓分閘電磁鐵，分閘掣子解脫分閘滾子，主軸在分閘彈簧力和預(yù)壓縮彈簧力的作用下順時針旋轉(zhuǎn)，拉動絕緣拉桿使斷路器分閘。

2 常見問題及原因分析

斷路器在正常運行過程中，通過電氣控制回路和機械操動機構(gòu)來實現(xiàn)運行方式的切換，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能導(dǎo)致拒合或者拒分。由于高壓斷路器最基本、最重要的功能就是通過準(zhǔn)確動作來切除電網(wǎng)故障、消除電網(wǎng)隱患，因而斷路器發(fā)生拖動或誤動，將對電網(wǎng)安全構(gòu)成重大威脅。本文將對斷路器機械操動機構(gòu)部分的常見故障進(jìn)行展開分析。

2.1 儲能異常。儲能機構(gòu)異常通常表現(xiàn)為：儲能電機故障、儲能電機運轉(zhuǎn)而彈簧不儲能、彈簧儲能結(jié)束而儲能電機未正常停轉(zhuǎn)以及分閘與合閘操作后電機均啟動儲能等。情況一可能是因為電機電源未接通、電機電源保險或內(nèi)部碳刷燒毀或者電機線圈燒毀；情況二可能是棘爪的壓緊彈簧疲勞、折斷或脫落導(dǎo)致棘爪與凸輪缺口接觸不良，不能實現(xiàn)電機軸套與儲能軸的有效連接，或者是減速箱內(nèi)的蝸輪、蝸桿等部件出現(xiàn)故障；情況三可能是儲能軸曲柄上的小連桿裕量不足或者微動開關(guān)出現(xiàn)問題；情況四可能是合閘掣子發(fā)生變形或者合閘掣子與合閘滾子間磨損量超標(biāo)導(dǎo)致合閘掣子與合閘滾子間的扣入深度過小，不能維持分閘狀態(tài)，分閘時產(chǎn)生的振動，使合閘滾子脫扣，而此時斷路器處于半分半合狀態(tài)，凸輪轉(zhuǎn)動時壓不到三角形杠桿的滾針軸承上，致使合閘彈簧釋放能量而連桿機構(gòu)不動作，外部現(xiàn)象就是斷路器分閘，儲能電機動作。

2.2 合閘異常。合閘機構(gòu)異常通常表現(xiàn)為：按下合閘按鈕無響應(yīng)，按下合閘按鈕機構(gòu)動作但未合閘成功，出現(xiàn)即合即分現(xiàn)象。情況一可能是合閘電磁鐵燒壞、脫落或者卡澀；情況二可能是合閘滾子與合閘掣子間由于變形、缺油或灰塵存在卡澀從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動困難，或者彈簧做功不夠及拉桿過短導(dǎo)致凸輪砸壓三角形杠桿上的滾針軸承時所產(chǎn)生的動作量不足以使主軸連桿旋轉(zhuǎn)至合閘位置；情況三可能是分閘掣子與分閘滾子間的扣入深度不足，導(dǎo)致合閘不能自保持。

2.3 分閘異常。分閘機構(gòu)異常通常表現(xiàn)為：按下分閘按鈕無響應(yīng)，按下分閘按鈕機構(gòu)有響聲但未分閘成功。情況一可能是分閘電磁鐵燒壞、脫落或者卡澀；情況二可能是分閘滾子及分閘掣子組件卡澀，不能正常分離或者凸輪一直壓在三角形杠桿的滾針軸承上，即合閘彈簧力一直作用于機構(gòu)，使得分閘滾子不能正?；芈洌瑹o法分閘。

綜合上述問題，斷路器操動機構(gòu)常見問題如下圖2所示。

3 常見問題的處理方法

根據(jù)不同的故障現(xiàn)象快速定位到問題模塊，對不同的故障部位采用不同的處理方法才能實現(xiàn)故障的快速消除，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

針對儲能異常中的電機故障現(xiàn)象，應(yīng)首先檢查電機電源及保險和碳刷，如均無異常而電機不能啟動，可更換電機；針對電機運轉(zhuǎn)而彈簧不儲能現(xiàn)象，應(yīng)檢查棘爪部件及與凸輪缺口的相對位置，不滿足要求的應(yīng)予以調(diào)整更換，如減速箱的軸套抱死，應(yīng)對減速箱進(jìn)行更換；針對分合閘后均儲能的現(xiàn)象，應(yīng)檢查合閘掣子與合閘滾子間能否實現(xiàn)自保持，不合格的應(yīng)予以調(diào)整更換。

針對合閘異常中的按下合閘按鈕無響應(yīng)現(xiàn)象，應(yīng)首先檢查電磁鐵是否卡澀，如有則將合閘電磁鐵拆下，抽出動鐵芯，用酒精擦洗電磁鐵內(nèi)部和動鐵芯上的污跡，然后觀察動鐵芯端部有無彎曲現(xiàn)象，如彎曲則對其進(jìn)行校正或更換新的合閘電磁鐵，并且檢查電磁鐵的固定位置是否合適，如有松動應(yīng)涂膠緊固；其次測量合閘線圈電阻是否在合格范圍，不合格的予以更換。

針對合閘動作但不到位的現(xiàn)象，應(yīng)首先對操動機構(gòu)各轉(zhuǎn)動部位進(jìn)行加油潤滑，對出現(xiàn)問題的部件進(jìn)行更換，觀察凸輪是否已通過三角形杠桿上的滾針軸承：如已通過應(yīng)調(diào)長連桿，通過加大主軸的旋轉(zhuǎn)角度來完成合閘動作；如未通過，則應(yīng)首先拆下絕緣拉桿與萬向桿端軸承間的軸銷，調(diào)短預(yù)壓縮簧，在合格范圍內(nèi)盡量降低觸頭超行程，減少合閘彈簧的做功輸出，如仍無法成功，則說明彈簧機械性能降低，做功不夠，需更換合閘彈簧。此時連桿兩端均有欠量，調(diào)節(jié)連桿作用并不明顯。

針對即合即分現(xiàn)象，應(yīng)首先檢查分閘滾子和分閘掣子間能否維持標(biāo)準(zhǔn)的扣入深度，如存在問題應(yīng)通過調(diào)整分閘掣子上部的調(diào)節(jié)螺絲或更換配件來消除；其次應(yīng)檢查連桿的長度能否使主軸旋轉(zhuǎn)約60°，如無法實現(xiàn)應(yīng)調(diào)整連桿長度。

針對分閘異常中的按下分閘按鈕無響應(yīng)現(xiàn)象，與合閘異常中的情況一相似，對分閘電磁鐵進(jìn)行對應(yīng)的檢查、測量和更換。針對按下分閘有響聲但不成功現(xiàn)象應(yīng)首先對開關(guān)各轉(zhuǎn)動部件進(jìn)行潤滑，觀察合閘掣子是否到位，如合閘已到位，則應(yīng)調(diào)短連桿長度，使凸輪能通過三角形杠桿上的滾針軸承；如合閘不到位，則與上述合閘動作但不到位且凸輪未通過三角形杠桿的滾針軸承現(xiàn)象相同。

對斷路器操動機構(gòu)進(jìn)行上述的消缺處理后，必須對該斷路器進(jìn)行機械特性和直阻試驗，結(jié)果合格后方能投入運行。

4總結(jié)

ZN12-10型高壓真空斷路器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)行設(shè)備，機械操動機構(gòu)相互連接比較復(fù)雜，出現(xiàn)故障需要在現(xiàn)場逐步排查，消缺的約束條件也比較多，容易浪費寶貴的恢復(fù)時間。本文以故障現(xiàn)象為依據(jù)將機械操動機構(gòu)的常見缺陷分為儲能、合閘和分閘回路故障，對具體的故障現(xiàn)象和原因進(jìn)行了分析，并針對不同類型的故障提出了對應(yīng)的處理措施，期望對現(xiàn)場消缺工作提供一定的幫助。