(泰安泰山高压开关有限公司 山东泰安 271000)
摘要：此次拒动主要原因是二级脱扣系统中分闸保持掣子销轴与防空合掣子均存在一定窜动，导致运动过程中偶尔存在接触卡滞，引发挡块与分闸保持掣子间摩擦力异常增大，造成分闸脱扣时传动系统阻力增大而拒分。
关键词：断路器 储能 拒分
一、问题描述及处理
2018年 9月实施=F1母线接地开关漏气检修，在退役倒负荷操作过程中，220kV母联=F8 间隔B相断路器拒分。
现场检修人员迅速制定详细抢修方案并紧急组织抢修物资，检修人员检查分闸线圈，发现没有烧损，手动分闸无效，撞击储能拉杆也无效。随后手动顶开分闸锁栓，同时拉起分闸保持掣子，分闸成功。现场更换了三相机构，特性调试合格。试验完毕后=F8 母联间隔恢复送电。更换下来的三相机构封存，返厂分析。
二、动作原理
弹簧机构断路器由断路器本体（含灭弧室）、机构箱、弹簧机构、传动连杆等元件组成，断路器分合闸操作由机构输出功通过传动连杆作用在断路器灭弧室实现。弹簧机构主要分为电机储能系统、主轴系统，输出轴系统，分合闸脱扣系统，合闸弹簧装配和分闸弹簧装配等部分。
断路器用弹簧操动机构的主要功能是带动本体实现合闸动作、分闸动作和重合闸动作，同时还起到限位的作用，确保本体稳定的处于分闸位置或者合闸位置。弹簧机构原始状态处于分闸位置，合闸弹簧未储能状态，带动本体动作原理如下：
储能操作：在分闸位置，合闸弹簧未储能状态，当断路器合闸操作完毕时，限位开关将储能电机接通，电机带动棘爪推动棘轮旋转，通过拉杆将合闸弹簧储能，棘轮过死点后，在合闸弹簧力的作用下棘轮受到旋转的力矩，但合闸脱扣器将棘轮上的合闸止位销锁住，从而将弹簧操动机构保持在合闸预备状态。
合闸操作：弹簧操动机构处于分闸位置且合闸弹簧已储能。当合闸电磁铁受电动作后，合闸脱扣器释放棘轮上的合闸止位销，从而在合闸弹簧的作用下，棘轮通过主轴带动凸轮旋转，凸轮又推动主拐臂上的磙子，再带动主拐臂和通过拉杆带动传动拐臂旋转，拐臂带动拉杆装配和外拐臂向下运动，推动绝缘拉杆，实现断路器本体动触头装配和静触头装配的合闸，并对分闸弹簧储能。当断路器合闸到位后，分闸脱扣器又将主拐臂上的分闸止位销锁住，从而保持断路器本体在合闸位置和分闸弹簧在压缩储能状态，为下一次分闸准备。
分闸操作：弹簧操动机构处于合闸位置并且分闸弹簧被压缩储能时，当分闸电磁铁受电动作后，分闸脱扣器释放主拐臂上的分闸止位销，从而在分闸弹簧的作用下，传动拐臂通过拉杆带动主拐臂转动，拐臂带动拉杆装配和外拐臂向上运动，推动绝缘拉杆，实现断路器本体动触头装配和静触头装配的分闸，并由分闸弹簧的预压缩力将其保持在分闸位置。
三、试验验证及问题分析
根据以上分闸原理介绍，开关在得到分闸命令时，电磁铁受电，撞杆将一级分闸锁闩打开，二级锁扣系统受力平衡被打破，在分闸弹簧力作用下，分闸保持掣子将沿着挡块向右运动，主拐臂销轴和轴承转动，拐臂将转动使本体分闸。
现场反馈的情况，开关拒分后，手动进行分闸操作，一级锁扣分闸锁闩转动无异常，但二级锁扣未正常打开，强制打开二级 分闸保持掣子后，开关分闸，说明二级锁扣存在卡滞。
结合以上分析，编制拒分相关因素试验验证方案，对机构进行试验验证和解体分析。
具体相关验证如下：
1.操作试验验证
对B、C两相机构进行 500 次分合闸试验，每 50 次测试机械特性和动作电压，试验数据满足要求；C相机构 1000 次分合闸试验后试验数据满足要求。可以判定机构在手动分闸后整个传动系统没有明显异常。
2.电磁铁间隙进行验证
弹簧操动机构分闸电磁铁设定行程值为 3mm，空程值为1mm，为保证断路器正常分闸，需保证顶针推程（推程=行程-空程） 大于 1.5mm，可实现断路器正常分闸操作。
若弹簧操动机构安装或者调试过程中，未严格按照生产厂家工艺技术规范执行，分闸电磁铁行程或者推程间隙调整不到位，导致顶针推程≤1.5mm，无法满足正常分闸要求。
调整分闸电磁铁行程（以主分为例）至2.8，空程逐步调大或调小进行试验，实际对B相电磁铁间隙进行测量，实际测量B相行程 3.1mm, 空程 0.9mm,推程为 2.2，满足设计裕度要求。且对间隙进行验证，在合格范围内，机构正常分闸。因此，电磁铁间隙不是此次机构拒分的原因。
3.分闸传动系统关键零部件转动情况解体和计量验证
在机构分闸运动过程中，若相关零部件硬度不足，会造成零部件变形，且转动不灵活，导致分闸传动卡滞，不能分闸。
解体机构后，对主拐臂销轴、轴承及分闸保持掣子转动情况进行查看，转动灵活；并对主拐臂销轴、分闸保持掣子和分闸锁闩硬度进行计量，均合格。因此，零部件硬度和转动影响不是此次机构拒分的原因。
4.主拐臂挡块与销轴间隙验证
主拐臂装配中，主拐臂销轴与挡块间需存在一定间隙，保证装配完毕后销轴能够灵活转动。为了防止动作过程中销轴与挡块挤死，设计要求装配时销轴与挡块间隙控制在 0.7±0.1mm。若间隙过小，弹簧机构合闸后由于主拐臂销轴受力较大，可能会导致主拐臂销轴与挡块紧紧压在一起，致使主拐臂销轴分闸时无法转动，可能会造成分闸脱扣失败。
调整主拐臂销轴与挡块间隙，在范围内，逐步调小进行试验，实际对主拐臂销轴与挡块间隙进行测量，B相为 0.7，且对间隙进行验证，在主拐臂销轴转动灵活时，对机构分闸无影响。因此，主拐臂挡块与销轴间隙不是此次机构拒分的原因。
5.试验验证及解体发现问题
在整个过程中，发现B相机构挡块背面有明显异常摩擦痕迹，且防空合掣子端部有明显磨损痕迹，防空合掣子和分闸保持掣子上销轴存在一定窜动间隙，在合闸位置时，分闸保持掣子圆柱销与防空合掣子存在干涉的情况。
当分闸保持掣子圆柱销与防空合掣子存在异常干涉情况时，理论核算，两个零部件在尺寸公差累积极限相近偏差的情况下，存在 0.8mm 的干涉量，分闸保持掣子不能有效的脱扣，且分闸保持掣子与挡块的摩擦也会增大，会造成分闸系统卡涩，阻力增大。
综上所述，结合现场拒动实际情况，并根据以上试验验证，分闸一级脱扣没有问题，引起拒分问题存在于二级脱扣系统。因此，此次拒动主要原因是二级脱扣系统中分闸保持掣子销轴与防空合掣子均存在一定窜动，导致运动过程中偶尔存在接触卡滞，引发挡块与分闸保持掣子间摩擦力异常增大，造成分闸脱扣时传动系统阻力增大而拒分。
参考文献：
[1]宋庆环,高志,才卫国.高压开关电磁操动机构动态仿真研究[J].煤炭工程,2018,000(005):101-103.
[2]李乃涛,蒋萌萌,冯海雪.浅析110kV GIS开关安装检修技术[J].电子制作,2018(20):93+92.
[3]张梦,尹彬,王雷.电力系统高压电气试验中技术问题分析[J].科技资讯,2018,16(22):44-45.