ZN12-10型真空斷路器常見故障原因分析及處理

摘 要:對ZN12 -10 型真空斷路器的整體結構的工作原理進行簡要介紹，對真空斷路器在實際運行中出現的故障進行詳細分析，并提出解決方案;最后提出了提高真空斷路器動作可靠性的措施。關鍵詞:斷路器; 故障; 故障分析; 故障處理

中圖分類號:TN919-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)22-0208-03

Common Fault Analysis and Processing of ZN12-10 Vacuum Circuit Breaker

HU Yan-bin

(Huitong Thermoelectricity Company， Yulin 719000， China)

Abstract: the working principle of the overall structure of ZN12-10 type vacuum circuit breaker is briefly introduced. A detailed analysis is given for the fault in the actual operation， and solutions are put forward. A reliable measurement of the vacuum breaker action is improved.Keywords: breaker; fault; analysis; process

ZN12 -10型系列真空斷路器為額定電壓10 kV、三相交流50 Hz的戶內高壓開關設備，該斷路器的操動機構為彈簧儲能式，可交流、直流操作，也可手動操作，是我國早期引進德國西門子公司技術制造的產品[1-2]。陜西華電蒲城發電有限責任公司No1機6 kV單元段共安裝北京開關廠生產的中置手車式該型號斷路器22臺，在2005年至今的維護和檢修工作中，成功處理了數起斷路器故障，不僅保證了斷路器的安全運行，而且積累了比較行之有效的檢修經驗。筆者的分析對該型及改進后的斷路器的檢修維護工作具有一定的借鑒意義。

1 斷路器的工作原理

斷路器的整體呈V 型“懸掛式”結構，如圖1 所示[3]，3只真空滅弧室通過鑄鋁合金的上、下出線端用6只環氧樹脂澆注的絕緣子懸掛在手車框架的前方。上出線端直接通過拐臂與上隔離觸頭相連，下出線端上裝有軟聯接，軟聯接的一端通過拐臂與下隔離觸頭相連，另一端直接固定在真空滅弧室動導電桿的導電夾上。在導電桿的底部裝有萬向桿端軸承，該桿端軸承通過軸銷與三角形變直杠桿相連，杠桿通過軸銷與3根絕緣拉桿相連，操動機構就是通過這3根絕緣拉桿經搖臂滑塊變直機構使斷路器分、合閘的。為了保證斷路器有較低的截流水平(3～4 A) ，真空滅弧室采用材料為鉻銅合金的杯狀觸頭。

圖1 操動機構動作原理圖

2 常見故障原因分析及處理[4]

2.1不儲能

儲能故障主要表現在電機不轉動。儲能電氣回路如圖2 所示，微動開關上的常閉觸點S1 、S2 或引線接線鼻子(此處鼻子為插接式)接觸不良，將造成儲能電機的電壓過低，使電機無法轉動。發現電機不轉動后，可用萬用表測量微動開關的常閉觸點S1 、S2 ，如電阻較大，則應對其進行清洗或更換;然后測量電機繞組的電阻，若電阻不正常，則應檢查電機繞組及微動開關的引線處是否脫焊，電機繞組是否燒壞。緊急情況下可先更換儲能電機備品，然后對換下的電機進行維修。

2.2拒合

2.2.1 原因分析

合閘成功的關鍵在于合閘電磁鐵能否可靠地釋放合閘彈簧的能量，及分閘掣子能否將分閘滾子可靠地鎖住。而引起斷路器拒合的原因較多，處理方法各不相同。此處，僅將出現頻率高的故障的原因及處理方法舉例如下:

(1) 控制回路故障。

合閘電氣控制回路如圖3所示，可見微動開關S3的常開觸點接觸不良、開關到位連鎖開關Z11的常閉觸點接觸不良以及各處插接式接線鼻松動都可能造成合閘電磁鐵HQ 的線圈無電壓或電壓過低，使斷路器拒合;遇到此類故障，應首先檢查控制電源是否正常，然后檢查微動開關S3 的常開觸點、輔助開關S的常閉觸點、開關到位連鎖開關Z11常開觸點及各處插接式接線鼻接觸是否良好，如有接觸不良現象，應對觸點進行清洗或更換;對引線接線鼻處進行壓緊處理。

圖2 儲能控制回路圖

圖3 合閘控制回路圖

(2) 合閘電磁鐵故障。

合閘電磁鐵燒壞、脫落，將直接造成斷路器合閘機構不動作。頻繁操作的斷路器合閘電磁鐵容易引起線圈燒壞;另外，由于斷路器在分、合閘操作中產生振動，長期的振動可使電磁鐵的固定螺絲產生松動，直至脫落。

應按下述步驟進行檢查處理: 用萬用表檢測合閘電磁鐵線圈的電阻，如電阻偏離正常值過大，則應更換合閘電磁鐵;檢查合閘電磁鐵有無松動和脫落現象，如松動、脫落則進行緊固;檢查合閘電磁鐵的動鐵心有無卡澀現象，如有則將合閘電磁鐵拆下，抽出動鐵心，用酒精擦洗電磁鐵內部和動鐵心上的污跡，然后看動鐵心端部有無彎曲現象，如彎曲則對其進行校正或更換新的合閘電磁鐵。

(3) 合閘滾子和合閘掣子由于長期的摩擦，表面難免有凹凸現象，這樣就使得合閘滾子和合閘掣子脫離時的摩擦力增大;另外，合閘滾子或合閘掣子因缺油或灰塵等原因，也會引起轉動困難。這些都可能造成合閘電磁鐵帶電保持而斷路器拒合。

(4) 分閘掣子或分閘滾子表面磨損量過大，或分閘掣子位置調整不當，使分閘滾子和分閘掣子間的扣入深度減少，或分閘掣子調整螺桿鎖緊螺母松動。當對斷路器進行合閘操作時，分閘滾子在主軸帶動下使分閘掣子抬起，而分閘掣子下落時產生的彈跳極有可能使分閘滾子在下落時失去支撐，造成斷路器合閘失敗。

(5) 合閘緩沖器安裝螺栓松動(在操動機構箱下部)。當機構合閘過程中，運動部件接觸緩沖瞬間，本應提供較小反力的緩沖器，反力過大，引起主軸反彈，斷路器瞬時合閘后又跳開。

(6) 真空滅弧室下護環松動，機構合閘過程中，易引起斷路器跳躍，開關合不上。

2.2.2處理

發現斷路器拒合，應按下述步驟進行檢查處理:

(1)檢查微動開關WK3 的常開觸點、防跳躍繼電器ZLC 的常閉觸點、輔助開關HK的常閉觸點、聯鎖限制開關WK8 常開觸點接觸是否良好，如有接觸不良現象，應對其進行清洗或更換。

(2)檢查機構箱內三角形杠桿上的滾針軸承(合閘滾輪) 是否損壞，如損壞則進行更換:首先拆去連桿與主軸拐臂間的軸銷，使連桿處于自由狀態，然后向前下方拉動連桿至易于更換軸承的位置，拆去舊軸承，在新軸承內部加適量潤滑油后，重新裝回，最后裝上連桿。

(3) 檢查合閘滾子及合閘掣子的表面有無裂痕及凹凸現象，合閘滾子轉動時有無卡澀和偏心現象。轉動時卡澀，可對其進行清洗、加油;如轉動時偏心或表面有裂痕及凹凸現象，則應更換相應部件。

(4) 檢查分閘掣子和分閘滾子:用撬棍輕輕撬動斷路器主軸，至合閘位置。檢查分閘掣子與分閘滾子的扣入深度是否在1/2～3/5的全碰面范圍之間，分閘掣子的位置是通過調節螺絲來調整的，旋進則扣入深度減少，旋出則扣入深度增加。

(5) 在操動機構箱下部檢查合閘緩沖器安裝螺栓，用管鉗緊固此處圓螺母。

(6) 檢查真空滅弧室下護環，發現有松動。拆下真空滅弧室，用環氧樹脂膠粘牢，放置24小時后，安裝好真空滅弧室。做機械特性試驗及低電壓試驗合格方可投運。

2.3拒分

2.3.1原因分析

分閘成功的關鍵在于分閘電磁鐵能否可靠地釋放分閘彈簧的能量。

(1) 控制回路故障:分閘電氣回路見圖4 ，輔助開關S(21-24)的常開觸點接觸不良，使分閘線圈TQ 上無電壓或電壓過低，將造成斷路器拒分。

(2)分閘電磁鐵卡澀、脫落、燒壞等，造成斷路器拒分。

(3)分閘滾子和分閘掣子的表面有凹凸現象或因缺油或灰塵等原因而轉動困難，使二者分離時的摩擦力增大，造成分閘電磁鐵帶電保持而分閘機構拒動。

圖4 分閘控制回路圖

2.3.2 處理

(1) 檢查分閘回路中輔助開關S的常開觸點是否良好，如接觸不良，應進行清洗或更換。

(2) 分閘電磁鐵的檢查處理同合閘電磁鐵。

(3) 檢查分閘滾子及分閘掣子組件:對表面有凹凸現象及裂痕的部件進行更換;對分閘滾子及分閘掣子轉動軸進行清洗、加油。

2.4 導電回路電阻超標

該型斷路器導電回路電阻檢修標準為30 μΩ。在對斷路器的檢修、試驗中，曾發現過數起導電回路電阻超標問題。經檢查發現，真空滅弧室上部的接觸面與上出線端之間僅有一顆固定螺栓，操作時產生的振動極易造成該螺栓松動;導電夾固定螺絲松動及觸頭拐臂與上、下出線端的接觸面氧化，從而使接觸電阻增大，最終造成導電回路電阻超標。

處理—對真空滅弧室上部的固定螺栓及導電夾固定螺絲進行緊固，如電阻仍然超標，則應將觸頭拐臂拆下，用金相砂紙將氧化層去除后，即進行去氧化處理。重新緊固即可。

2.5絕緣拉桿疲勞、斷裂

此類故障大多發生在絕緣拉桿與調節螺桿的連接處，由于操作過程中產生的振動，造成鎖緊螺母松動，致使絕緣拉桿與調節螺桿的連接處在分合閘操作后產生衰減式振動，最終導致絕緣拉桿疲勞，直至斷裂。此時應更換絕緣拉桿。

2.6真空滅弧室真空度降低

在對斷路器進行耐壓試驗時，發現有少數真空滅弧室斷口間的耐壓不合格。當拆去絕緣拉桿與變直機構相連接的軸銷，用手拉動真空滅弧室的動導電桿時，與新真空滅弧室相比，感覺拉力明顯減小。真空滅弧室波紋管的一端與下法蘭盤焊接，另一端與動導電桿焊接。當對斷路器進行分合閘操作時，波紋管隨動觸頭上下運動而被壓縮或拉伸。

隨著操作次數的增多，波紋管及其焊接處易產生金屬疲勞，造成輕微漏氣，真空滅弧室失效。此時應更換真空滅弧室。

3 結 語

高壓真空斷路器由于國產材料、元件和標準件的質量問題以及傳統的產品設計觀念，致使其機械可靠性和機械壽命還不夠十分理想。在檢修維護中，還需努力作到以下幾點[5-7]:

(1) 掌握真空斷路器的基本結構，熟悉其技術性能指標，合理選擇使用條件，密切與制造的信息聯系，準確地應用高壓真空斷路器先進技術功能;

(2) 認真做好高壓真空斷路器機械特性參數調試工作，保證各項參數均在合格范圍，才能保證其基本功能;

(3) 規范備品備件管理，保證備品備件的技術性能指標和質量的一致性、通用性和可靠性;

(4) 利用設備停運機會進行必要的清理(重點是絕緣件)、檢查(各部軸銷、擋圈齊全完好)、加油，防止機構轉動困難;加強對所有緊固件的檢查，防止緊固件松動;對控制、信號回路中各元件引線的插接式接線鼻的緊固情況進行檢查，發現松動及時處理;

(5) 對操作頻繁的設備，應適當縮短檢修周期;

(6) 注意對真空滅弧室磨損量標志點(陜西寶光集團有限公司生產的真空滅弧室標志點在滅弧室下護環上標注的紅點處)進行查看，防止磨損量超標;

(7) 做好高壓真空斷路器的運行記錄和事故分析，總結經驗，和生產廠家通力合作，不斷提高真空斷路器的可靠性。

參考文獻

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[8]孫強，尚勇，唐開宇.首批國產750 kV斷路器絕緣拉桿故障分析[J].電網與清潔能源，2009，25(5):5-7.

作者簡介: 呼延斌 男，1966年出生，陜西榆林人，工程師。主要研究方向為自動控制及dcs系統工程設計及應用。