高壓斷路器合閘緩沖器故障分析論文
摘要：針對一起５００ｋＶ斷路器合閘緩沖器滾輪碎裂案例，從斷路器儲能，到合閘命令完成，最終到剩余動能釋放，對整個合閘過程進行分析，明確造成合閘緩沖器滾輪碎裂的主要原因是彈簧儲能離合裝置的過沖角度過大，而手動按儲能電機接觸器進行儲能是造成儲能離合器過沖角度過大的最根本原因，在后期的檢修過程中嚴禁手動按儲能電機接觸器儲能，并增加對儲能離合裝置過沖角度檢查環節。
關鍵詞：合閘；合閘緩沖器；過沖角度
引言
合閘緩沖器作為斷路器的重要部件，在斷路器合閘結束時可吸收斷路器合閘彈簧的剩余能量，保護斷路器機構免受太大的沖擊。合閘緩沖器一旦故障就會造成緩沖效果減弱或失去，斷路器合閘后的剩余動能將作用于斷路器機構本身，對斷路器的特性造成影響，為斷路器的正常運行埋下隱患。
１案例背景
２０１７年，某５００ｋＶ變電站進行主變Ｃ級檢修后，驗收發現其中一個開關機構箱底部散落少量金屬碎片，疑似某部件碎裂。通過與圖紙對比，判斷金屬碎片由合閘緩沖器滾輪碎裂后形成。發生異常的是某公司型號為３ＡＰ２－ＦＩ的斷路器，該斷路器為三相交流斷路器，帶絕緣噴嘴滅弧室，雙斷口，采用彈簧機構分相操作，于２００９年１１月投運。當日，進行主變檢修驗收時，打開其中一個開關機構箱后門，發現少量碎片和圓柱狀金屬短桿，疑似斷路器機構某部件碎裂。查看該機構外觀，未見明顯異常，判斷該部件原本位置應在斷路器機構內部，碎裂后掉出。由于斷路器機構構造緊密，現場人員無法對機構內部進行查看，因此不能確定損壞部件具體位置。查看該型號斷路器操作手冊并與廠家聯系后確認，碎裂部件為斷路器機構內與合閘緩沖器相連的一個滾輪，如圖１中１８．４１．１所示。由于Ｃ級檢修時，開關特性試驗和二次傳動工作都會對開關進行多次分合閘操作，因此無法判斷具體是何時造成該滾輪的.碎裂。
２原因分析
此類型斷路器采用彈簧機構，在完成合閘命令后還有部分剩余動能需要釋放。滾輪的作用即是在斷路器完成合閘后，聯合合閘緩沖器將合閘完成后剩余的動能緩慢釋放。具體動作過程為：在合閘過程的結尾，合閘緩沖器１８．４１上的滾輪１８．４１．１沿凸輪１８．１９運動并傳遞其剩余動能到合閘緩沖器１８．４１，如圖２所示。最后，滾輪１８．４１．１跳至凸輪１８．１９后，防止儲能軸１８．１４回擺，如圖３所示。該滾輪碎裂會導致合閘緩沖器啟動時間延遲，造成緩沖效果減弱。斷路器合閘后的剩余動能作用于斷路器機構本身，久而久之會對斷路器特性造成影響，對斷路器的正常運行埋下隱患。造成滾輪碎裂最主要的原因為合閘彈簧儲能結束時，由于電機本身慣性，在彈簧儲能到位后，儲能離合裝置還有一個過沖角度。這個過沖角度在一定范圍內（小于１２０°）對于斷路器機構來說都是安全的，但當過沖角度過大時，合閘彈簧下次儲能時會造成凸輪反打，對合閘緩沖器滾輪造成一定損壞。儲能離合器的工作原理如圖４所示，儲能軸１８．１４在儲能電機１８．１和齒輪１８．２的驅動下轉動，合閘彈簧儲能。儲能離合器１８．３使儲能軸１８．１４上的凸輪轉動，直至其停在上中心點。儲能結束時，固定在基座上的凸輪１８．２０將儲能離合器１８．３從儲能軸１８．１４上解開。由此儲能軸１８．１４與齒輪１８．２分離，電機自動停機，傳動裝置停轉，如圖５所示（ａ角即為儲能離合器過沖角）。造成離合器過沖角度過大一般有以下原因：設備本身原因，導致電機沒有在正確位置停轉，造成過沖角度過大；直接用手按壓儲能電機接觸器來儲能，依靠目測來判斷儲能到位與否，易使電機停轉滯后，造成過沖角度過大。經確認，二次傳動過程中發生過開關機構無法正常儲能情況，現場檢修人員采用了手動按壓儲能電機接觸器的違規操作方式來儲能，這是合閘緩沖器滾輪發生碎裂的最可能原因。
３結語
由于合閘緩沖器滾輪碎裂無法更換，因此需更換整個斷路器機構。更換該斷路器機構后，特性試驗和二次傳動試驗均合格，主變得以順利復役。這次事故表明：檢修工作中，嚴禁直接頂儲能電機接觸器來進行儲能；可增加儲能離合器過沖角度檢查項目，過沖角度大于１２０°時應及時聯系廠家進行處理。