真空斷路器操動機構脫扣裝置的參數(shù)改進分析

文　摘　以一種多次發(fā)生拒動故障的真空斷路器的 彈簧操作機構為分析對象，通過現(xiàn)場實驗研究，對該機構的結構特征及某些參數(shù)提出了改 進建議，并提出了防止拒動的措施。關鍵詞　真空斷路器　操動機構　脫扣裝置　參數(shù)　　機械故障是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(fā)區(qū)。據1997 年華北電 力集團公司高壓開關事故統(tǒng)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(fā)生事故中，機構拒分事故占 33%，均為 10 kV 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(xiàn)象；1997 年發(fā)生的3次拒分障 礙也均在 10 kV開關機構�！　∮纱丝梢�，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 10 kV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 10 kV開關連續(xù)發(fā)生了幾次由操動機構拒分而引起的越級掉 閘事故，發(fā)生了多次真空斷路器操動機構拒動現(xiàn)象。為此，我們對有關真空斷路器操動 機構進行了現(xiàn)場解體及試驗，通過對試驗結果及機械結構分析，對真空斷路器操作機構的維 護及結構提出了改進方案。1　實驗過程　　我們對運行中發(fā)生過事故，在傳動、試驗中出現(xiàn)過拒動現(xiàn)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(shù)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(最后 6 mm)：0.9±0.3 m/s；　　平均分閘速度(最后 6 mm)：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(xiàn)脫扣器拒動或延時動作現(xiàn)象，在 總計試驗次數(shù)中，出現(xiàn)幾率約為 10 %。斷路器延時動作波形如圖1。2　實驗分析及對策　　如圖1所示：　　t′＝t1－t2＝4.193－1＝3.193 (s)t0＝0.065 sΔt＝t′－t0＝3.128 (s)式中　t′--斷路器實際分閘時間；t0--斷路器正常最大分閘時間；Δt--斷路器延時動作時間�！　‘敊C構發(fā)出掉閘信號，自跳閘壓板發(fā)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 3.1 s動作。通過對機構解體 試驗 分析，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)機構本身有任何異�，F(xiàn)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(xiàn)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�！　⊥ㄟ^試驗分析，針對上述可能引發(fā)故障的因素，我們對有關真空斷路器的操作機構采取 了以下措施： 圖1　斷路器延時動作波形 圖2　分閘彈簧傳動示意圖　　(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(shù)：直流 220 V、電阻小于 175 Ω，電流小于 1.5 A)更換為 直流 220 V，電阻 88 Ω，電流 2.5 A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　　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(yōu)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)象發(fā)生。