高压真空断路器操动机构脱扣装置的参数改进分析

高压真空断路器操动机构脱扣装置的参数改进分析：

文　摘：以一种多次发生拒动故障的高压真空断路器的弹簧操作机构为分析对象，通过现场实验研究，对该机构的结构特征及某些参数提出了改进建议，并提出了防止拒动的措施。 

关键词：　高压真空断路器　操动机构　脱扣装置　参数 　　

机械故障是高压真空断路器故障的主要原因，而操动机构是机械故障的多发区。据1997年华北电力集团公司高压开关事故统计(见“华北电力集团公司直属电网1997年高压开关总结”)， 1997年，在全集团公司直属电网高压开关发生事故中，机构拒分事故占33%，均为10kV开关。在传动、调试中其他电压等级的断路器也有拒分、拒合现象；1997年发生的3次拒分障碍也均在10 kV开关机构。

由此可见，高压开关操动机构拒分事故(故障)在整个高压开关事故(故障)中占有很大的比例 。加强10kV开关机构，特别是操动机构脱扣装置的维护管理，是一项十分重要的工作。近年，特别是近2年来，我公司10kV开关连续发生了几次由操动机构拒分而引起的越级掉 闸事故，发生了多次高压真空断路器操动机构拒动现象。为此，我们对有关高压真空断路器操动机构进行了现场解体及试验，通过对试验结果及机械结构分析，对高压真空断路器操作机构的维护及结构提出了改进方案。 

1、高压真空断路器实验过程：

我们对运行中发生过事故，在传动、试验中出现过拒动现象的真空断路器进行了机械特性及机构分解检查。所选开关为1996年6月出厂、1997年3月投运的ZN□-10 Q/1250-25型户内高压真空断路器(配专用弹簧储能操动机构)，其部分技术参数如下：合闸时间：≤75 ms；

分闸时间：≤65 ms； 　　

分合闸线圈额定电压/电流：DC 220 V/1 A；

过电流脱扣器：5 A；

超行程：4±1 mm；

触头开距：11±1 mm；

平均合闸速度(最后6mm)：0.9±0.3 m/s； 　　

平均分闸速度(最后6mm)：1.1±0.2 m/s；

分合闸线圈采用直流螺管式线圈。 　　

在进行分闸时间试验时，加入80%～100%额定电压，出现脱扣器拒动或延时动作现象，在总计试验次数中，出现几率约为10%。断路器延时动作波形如图1。 

2、高压真空断路器实验分析及对策：

如图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′--断路器实际分闸时间； t0--高压真空断路器正常最大分闸时间；Δt--断路器延时动作时间。

当机构发出掉闸信号，自跳闸压板发出跳闸信号，到断路器接点(I-DL)通流时间，结合DL空接点动作时间分析比较，断路器比正常跳闸延时约3.1s动作。通过对机构解体试验分析，发现分闸线圈动铁心虽动作，但不能立即撞开脱扣元件进行“清脆脱扣”，而是动铁 心吸附一段时间后才解脱分闸掣子进行分闸，甚至不分闸。 　　

检查机构各部位(目测)，均未发现机构本身有任何异常现象，但从结构分析看，分闸弹簧从作用于主轴至传动到开关导电杆的整个分闸过程需要经过5个轴销的转动(如图2)，转动摩擦力消耗了较大的分闸功，致使传动效率降低；

同时，现场观测某些分闸线圈距离分闸掣子较近，造成铁心空程小，没有足够的加速冲力也会造成脱扣元件不释放；由于没有对有关部位元件进行静力测量，考虑到传动装置调整不当，几何误差较大，也是致使传送效率不高、造成机 构拒分的重要因素。 　　

通过试验分析，针对上述可能引发故障的因素，我们对有关高压真空断路器的操作机构采取了以下措施：

(1) 考虑到直流电磁铁起动吸力小的缺点，为提高弹簧分闸功，增加分闸铁心冲击力；同时为了配合二次回路防跳继电器的选择以及考虑电源电压的波动，以防止分闸线圈上压降过低 而造成拒分，将分闸线圈(参数：直流220V、电阻小于175Ω，电流小于1.5A)更换为直流220V，电阻88Ω，电流2.5A的螺管式直流线圈；

(2) 重新进行分合闸低电压动作试验； 　　

(3) 对弹簧合、分闸机构做分解检修，检查各部位间隙、掣子扣入深度，紧固各 部位螺钉、各转动部位加润滑油等。 

3、结论：

高压真空断路器及其所配操作机构，由于其机构简单，维护简便，适于频繁操作等优点，深受广大用户的青睐。在采用分闸弹簧的真空开关操动机构中，虽然在分闸过程中，操动机构所作的功不是很大，其主要能量只是消耗在脱扣机构上，但适应于断路器可靠动作的要求，并考虑到国产弹簧机构的现状，断路器的脱扣机构在满足设计要求的同时应该留有充分的裕度，也可 采取安装2个脱扣器的方式，保证机构可靠脱扣；在使用维护方面，不宜实行某些厂家所提倡的长周期、高次数维护甚至免维护允诺，而应及时开展日常维护及周期项目检修工作，以防因机构的卡涩或调整的不当而引起断路器的拒动现象发生。