550 kV斷路器操作機構軸銷的斷裂原因分析

孫明道, 劉 喜, 郭國芳, 劉曉鋒

(平高集團 河南平芝高壓開關有限公司, 平頂山 467013)

550 kV斷路器操作機構軸銷的斷裂原因分析

孫明道, 劉 喜, 郭國芳, 劉曉鋒

(平高集團 河南平芝高壓開關有限公司, 平頂山 467013)

在斷路器1 000～2 000次機械操作試驗中，30CrNi3合金鋼滲氮軸銷發生斷裂。通過化學成分分析、斷口分析、低倍檢驗、金相檢驗、力學性能測試的方法，對軸銷的斷裂原因進行了分析。結果表明：該軸銷的斷裂性質為雙向彎曲疲勞斷裂；軸銷材料滲氮層存在脈狀氮化物,內部存在疏松、大尺寸夾雜物和氣泡缺陷，降低了材料的力學性能；在周期性旋轉彎曲力作用下，軸銷表面缺陷處出現裂紋并不斷擴展，最終導致軸銷疲勞斷裂。

30CrNi3合金鋼；軸銷；機械操作試驗；缺陷；雙向彎曲疲勞斷裂

氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)具有裝置結構緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、便于安裝、使用周期長、維護工作少等特點，廣泛應用于高壓輸電系統。GIS斷路器進行機械操作試驗是為了保證開關裝置滿足規定的操作條件且機械聯鎖工作正常。依據相關標準應對GIS斷路器進行機械開斷特性出廠試驗，以驗證開關裝置在操動機構的電源電壓和操作壓力規定的范圍內是否能夠正確地合閘和分閘[1]。

圖1 軸銷裝配、斷裂位置與受力示意圖Fig.1 Schematic diagram of the assembly, fracture location and force of the axis pin

在某550 kV斷路器1 000～2 000次機械操作試驗中，操作機構中連接拐臂與操作桿的軸銷在開閘和合閘周期運動中發生斷裂，其軸銷裝配、斷裂位置及受力情況如圖1所示。……