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《诚博娱乐》 爽子 2015-10-12 16:43
诚博娱乐讯:
赖文德1,林向宇 2
(1.福建电力职业技术学院,福建 泉州  362000;2.泉州电业局,福建 泉州  362000)
[摘要]  针对10kV VS1手车式断路器在运行中存在的故障进行分析和处理,并提出相应的防范措施和建议。
关键词  VS1断路器 合闸故障 防范措施

0 引言
10kV真空断路器具有结构简单、机电寿命长、维护量小、无火灾危害、适宜频繁操作等优点,已广泛应用于中压电力系统中。及时查找出真空断路器的故障点,并采取积极的故障防范措施,对于提高电网供电的可靠性具有重大意义。 
1 VS1手车式断路器简介
10kV VS1手车式断路器主要由手车底盘、真空灭弧室、操动机构及绝缘筒等组成,常与金属铠装中置开关柜(如KYN28A-12型)配套使用。其操作机构如图1所示(合闸故障时)。
1—储能保持掣子;2—滚轮;3—凸轮;4—合闸传动拐臂;5—合闸电磁铁;6—合闸闭锁电磁铁;7—手动合闸板;8—合闸弹簧;9—行程开关;10—储能轴;11—储能传动轮;12—合闸脱扣装置
图1  VS1型手车式断路器操作机构
断路器合闸能量由合闸弹簧提供,弹簧储能可由外部电源驱动电机或用储能手柄手动完成。储能完成后,合闸脱扣装置上的储能保持掣子与储能传动轮上的滚轮互扣;当合闸电磁铁线圈通电撞击(或手动)合闸时,二者脱扣,合闸弹簧释放能量收缩并向下拉动储能轴上的凸轮沿顺时针方向转动,进而推动合闸传动拐臂来驱动连杆机构进行合闸;同时,压缩分闸弹簧为断路器分闸提供能量。
VS1手车式断路器未在工作位置或试验位置时,手车底盘丝杆带动机械联锁板闭锁断路器而不能合闸,同时手车底盘上的行程开关接点断开闭锁合闸电气回路。只有在手车到位后,行程开关接点才能闭合接通合闸闭锁电磁铁回路,使线圈通电铁芯吸合,从而解除合闸的电气联锁和机械闭锁。
2 故障简介
某变电站10kV电容器VS1手车断路器处在热备用状态,其储能机械指示和显示灯均在已储能状态。投运时,断路器不能合闸,现场检查发现断路器控制回路断线,控制电源空开跳开;送上空开后,控制回路仍断线。手动合闸断路器也无法成功。
3 故障分析
断路器控制回路如图2所示,在工作位置合闸时,S9(辅助开关)、QF、S2、S1、K0(触点)应处于接通状态,并且闭锁线圈回路应完好并通电。为了找出故障原因,将断路器转冷备用并检查其控制回路,发现上述二次元件均已接通,电路板无异常,合闸线圈被烧毁。

图2  VS1型手车式断路器控制回路原理图
打开断路器检查操作机构,发现机构储能保持掣子与滚轮已松开,储能轴上的凸轮与合闸传动拐臂上的滚轮卡住,无法顺时针转动,造成合闸储能弹簧无法释放能量,使断路器不能合闸。
综上,合闸线圈烧毁的原因是:合闸线圈通电撞击手动合闸板,储能保持掣子与滚轮脱扣,但因储能轴上的凸轮与合闸传动拐臂上的滚轮卡住,合闸储能弹簧无法释放能量而不能合闸断路器,同时断路器辅助开关无法切断合闸回路,造成合闸线圈因长时通电而烧毁。
更换烧毁的合闸线圈后,发现断路器合闸回路的直流电阻值偏大。经查,断路器航空插头由于长期运行及电容器开关频繁分合闸而松动,导致插头接触部位氧化,同时合闸回路二次元件的触点也被氧化,这些因素累加起来造成阻值偏大。
重新插好断路器航空插头后,用电压测试仪测试断路器合闸较低动作电压。先从额定直流电压(220V)的30%开始冲击,之后以每增加5V左右进行冲击,直至155V时断路器的操作机构才动作合闸,但合闸电磁铁连杆由于受到多次冲击,使储能保持掣子在滚轮中的扣入深度逐渐变浅,而断路器合闸是瞬间一次性完成的,因此上述得到的155V电压并不是断路器合闸的较低动作电压。分闸断路器,再次测试其合闸较低动作电压。直接将动作电压加到155V,断路器未合闸,手动合闸断路器后再分闸,继续加大电压。反复几次后,当动作电压加到180V时,断路时才一次合闸成功。
虽然180V动作电压才超出规定值4V(按照规定,动作电压应在电源额定值的30%~80%),但由于开关频繁分合闸振动使航空插头松动,导致合闸回路直流电阻值增大,在开关合闸时,合闸线圈电压降减少,随着断路器操作次数的增加,磨损、卡涩等原因使得储能保持掣子与滚轮之间及其它合闸传动间的摩擦,使合闸电磁铁铁芯冲力不足,致使储能保持掣子与滚轮打开迟滞(打开过程不顺畅),合闸弹簧无法瞬时完全释放,储能轴上的凸轮无法获得足够的能量推动合闸传动拐臂进行合闸,反而造成储能轴上的凸轮与合闸传动拐臂上的滚轮卡住。另外,由于断路器不能合闸,断路器的辅助开关就无法切换(切断合闸回路),使合闸线圈长期通电,造成线圈烧毁。
4 处理措施
从降低合闸线圈较低动作电压、调整合闸电磁铁连杆的冲程出发,采取以下处理措施。
(1)对合闸电磁铁进行改造。拧下合闸电磁铁连杆的铜质顶帽,将其磨短一点,并将铜质顶帽的并紧螺母压扁一点,以增大连杆的冲程,也就增大了连杆对合闸弯板的冲击力。
(2)从节约成本出发,只更换合闸电磁铁复位弹簧并清理铁芯与线圈的间隙。合闸电磁铁复位弹簧因长时间暴露在空气中,弹簧生锈、疲劳,弹性降低,导致电磁铁铁芯复位不到位。同时,空气中的灰尘也会侵入铁芯与线圈的间隙,导致铁芯生锈卡涩。这些因素都会影响断路器合闸线圈的合闸。
处理后,再次测试断路器的合闸动作电压,当电压达到145V时,断路器一次合闸成功,较低动作电压下降明显,表明措施有效。VS1合闸线圈见图3所示。

1—铜质顶帽;2—并紧螺母;3—复位弹簧
图3  VS1手车式断路器合闸线圈
5 防范措施
检修VS1手车式断路器时,应注意以下几点:
(1)着重检查其合闸回路和合闸闭锁回路中二次元件接点接触情况以及接线螺丝松紧情况,包括继电保护接线、开关柜端子室接线及断路器操作机构二次元件和端子。
(2)测量分合闸回路直流电阻,并对分合闸回路及合闸闭锁电磁铁线圈作低动作电压试验,以掌握电磁铁铁芯在低压下的动作情况。
(3)着重检查机构弹簧及机械传动部位,并加润滑油。这有助于减轻分合闸时断路器的机械振动,减小二次元件接点因振动而造成接触不良的影响。
(4)合闸弹簧在运行中始终处于储能状态,长时间容易疲劳而使弹性不足,影响断路器合闸,因此建议定期更换。
6 结束语
VS1手车式断路器在运行或操作过程中,难免产生一些故障,尤其是在频繁开断电容器时。为此,在处理这类故障时,要深入分析故障原因,总结经验,采用相应的防范措施,尽量把故障消灭在萌芽状态,降低设备的故障率,保证电网安全可靠运行。
参考文献
[1]GB 3906—2006 3.6~40kV交流金属封闭开关设备和控制设备[S]
  1. 《诚博娱乐》2013年8月刊
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