摘要

國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司、國網(wǎng)江蘇省電力公司泰州供電公司的研究人員王肖、董德勇等，在2018年第9期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，ABB生產(chǎn)的LTB245E1系列斷路器是現(xiàn)代變電站常用開關(guān)設(shè)備之一，采用彈簧自能式SF6滅弧裝置。

本文介紹了LTB245E1型斷路器的基本結(jié)構(gòu)及動作原理，分析了一起由合閘拐臂斷裂導(dǎo)致開關(guān)合閘不成功，操作幾次后仍未成功合閘的故障案例，以及一起由于斷路器電機在儲能過程中BW小輪（儲能限位滾輪）固定板松動引起偏移、變形，進而造成操動機構(gòu)過儲能，致使卷簧工作狀態(tài)受到一定影響，造成儲能電機無法完成儲能的故障案例。

兩起案例均是操動機構(gòu)箱內(nèi)由于機械故障導(dǎo)致斷路器無法合閘的典型案例。通過對故障原因分析，可為變電運檢人員日常維護提供借鑒，同時為相關(guān)廠家設(shè)計人員設(shè)備升級提供參考。

隨著對現(xiàn)代電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求的不斷提升，即便短暫的停電也會給經(jīng)濟社會發(fā)展和國民生活產(chǎn)生極大影響[1-3]。因此，對于供電系統(tǒng)的工作人員來講，熟悉斷路器的運行性能，掌握典型斷路器的結(jié)構(gòu)和常見故障，對維護檢修相關(guān)開關(guān)設(shè)備顯得尤為必要。

ABB生產(chǎn)的LTB245E1斷路器是現(xiàn)階段220kV變電站常用的開關(guān)設(shè)備之一，采用彈簧自能式SF6滅弧裝置[4-5]，由3個獨立極柱組成，每個極柱又由機械操作部分、支柱絕緣瓷瓶和滅弧室三部分組成。

滅弧室內(nèi)的動觸頭由保護套管中的絕緣拉桿傳動分合構(gòu)成斷路器的電氣分合主回路，極柱內(nèi)部充有SF6氣體作為滅弧介質(zhì)，20℃時氣體的絕對壓力為0.7MPa，下部操作機構(gòu)由合閘彈簧、分閘彈簧和驅(qū)動單元組成[6-7]。合閘操作后驅(qū)動單元給合閘彈簧儲能，一次操作可以完成斷路器分-合-分操作，通過給分、合閘線圈加以對應(yīng)操作電源，可實現(xiàn)對斷路器的分合閘控制[8-10]。

1  事故現(xiàn)場

1.1B相機構(gòu)合閘不成功，三相不一致動作

2016年11月4日11時15分，運行操作人員在保護屏上對220kV白馬變電站220kV白興4658斷路器操作時發(fā)現(xiàn)機構(gòu)箱出現(xiàn)異響，該斷路器B相出現(xiàn)開關(guān)合閘不成功現(xiàn)象，隨即三相不一致繼電器動作，A、C兩相跳閘，重復(fù)操作3次后仍未能成功，運行人員完成相關(guān)安全措施后，檢修人員及廠家人員現(xiàn)場檢查后，打開B相機構(gòu)箱發(fā)現(xiàn)合閘拐臂斷裂痕跡，機構(gòu)箱底部存在有合閘拐臂震碎殘片，合閘緩沖器存在一定的滲漏油痕跡。

1.2儲能指示不成功，電機回路無法斷開

2016年3月2日14時05分，泰州運維站變電檢修人員在對220kV生祠變電站220kV母聯(lián)2610斷路器進行分、合閘操作試驗時，發(fā)現(xiàn)母聯(lián)2610斷路器儲能電源開關(guān)合上后，A相機構(gòu)箱內(nèi)在儲能過程中發(fā)出“咯噠咯噠”異常響聲，儲能指示未成功，儲能電機持續(xù)處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，儲能回路無法切斷，斷路器無法正常分合操作，B、C兩相儲能電機工作正常，儲能指示無異常，機構(gòu)箱內(nèi)無燒焦異味。

圖1事故現(xiàn)場狀態(tài)

2  現(xiàn)場勘查

2.1分閘拐臂及分閘摯子斷裂

檢修人員到達現(xiàn)場后，經(jīng)過勘查發(fā)現(xiàn)：220kV白興4658斷路器機構(gòu)箱內(nèi)拉桿存在新的受合閘拐臂斷裂時磕碰的痕跡，彈簧處于正常儲滿能狀態(tài)，儲能限位開關(guān)小輪在儲滿能位置，與儲滿能位置線對齊無異常，斷路器處于分閘狀態(tài)，斷路器控制選擇開關(guān)已處于就地位置，儲能電機空開在合閘位置，合閘緩沖器在開關(guān)動作時，有明顯滲漏油跡象，合閘彈簧檢查未發(fā)現(xiàn)異常，現(xiàn)場檢查接線，除BG1-19線松脫外，其他接線均未被發(fā)現(xiàn)有松動跡象。

對分合閘摯子檢查，未見明顯異常，現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)開關(guān)本體及機構(gòu)其他配件存在異常，地腳螺栓、支架固定螺栓、機構(gòu)與支架固定螺栓未見有松動跡象。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況判斷，進行如下操作：檢修人員更換了白興4658斷路器B相合閘拐臂，清理了機構(gòu)箱內(nèi)緩沖器油污，隨后對該斷路器三相機械特性進行測試，測試數(shù)據(jù)顯示分閘2時間偏大。相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

2.2儲能限位滾輪脫落

檢修人員對220kV生祠變電站220kV母聯(lián)2610斷路器A相機構(gòu)箱現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)：經(jīng)測試儲能電機電壓為217V、電阻值為8.7?，儲能回路無異常，開關(guān)儲能電機外表無明顯燒黑痕跡，無燒焦氣味，發(fā)現(xiàn)彈簧過儲能，機構(gòu)箱內(nèi)BW小輪固定板變形，儲能行程開關(guān)上固定BW小輪的一顆螺絲掉落。

根據(jù)現(xiàn)場檢查情況判斷，進行如下操作：檢修人員確認(rèn)將220kV母聯(lián)2610斷路器A相儲能電源分開，將控制選擇開關(guān)切換到就地位置，開關(guān)操作電源在斷開狀態(tài)，手動確認(rèn)操動機構(gòu)彈簧能量已釋放完畢，拆卸行程開關(guān)工作部件，并在機構(gòu)箱底部找到脫落的固定螺絲，將已經(jīng)受力變形的BW小輪固定板復(fù)原到正常工作狀態(tài)，將脫落螺絲回裝到固定板BW小輪上并復(fù)緊，檢修人員將復(fù)原后固定板BW小輪回裝至開關(guān)操動機構(gòu)箱相應(yīng)位置，隨后對220kV母聯(lián)2610斷路器三相機械特性進行測試，測試數(shù)據(jù)顯示合閘速度偏低。相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。

3  事故原因分析

3.1短時間內(nèi)頻繁操作

根據(jù)對白興4658斷路器故障描述和現(xiàn)場勘查，結(jié)合以往此類拐臂斷裂的原因判斷有5種可能因素：

1）機構(gòu)過儲能，拐臂受過載沖擊而斷裂。檢查機構(gòu)的儲能微動開關(guān)正常，儲能回路接線可靠無松動現(xiàn)象；核查機構(gòu)儲能位置，符合出廠設(shè)置，基本排除了機構(gòu)過儲能故障。

2）零件內(nèi)部存在沙眼等鑄造缺陷。經(jīng)過現(xiàn)場檢查肉眼未見明顯鑄造缺陷，放大鏡下檢查存在少許縮孔。

3）無延時分合開關(guān)，分合閘拐臂相互撞擊斷裂。開關(guān)在做無延時操作時，合閘拐臂與分閘拐臂相向運動，會互相撞擊，導(dǎo)致拐臂在最薄弱處斷裂。

4）空合斷路器時，合閘拐臂強烈撞擊分閘拐臂，導(dǎo)致斷裂。二次空合操作的時候，合閘拐臂與扣在分閘摯子上的分閘拐臂存在接觸并發(fā)生硬碰硬的撞擊的可能。造成的后果是使分閘拐臂在最薄弱處斷裂。

5）操作不規(guī)范。如果存在短時間內(nèi)頻繁操作的現(xiàn)象，那么兩次合閘時間間隔短，多次儲能結(jié)束就立即操作。斷路器的標(biāo)準(zhǔn)操作時間為分—0.3s—合分—180s—合分，如多次合閘時間間隔過短，不符合操作要求，受斷路器內(nèi)部氣體平衡、緩沖器回油、機械震動及儲能時間等因素的影響，頻繁操作就會對傳動零件造成損傷。

造成合閘緩沖器滲漏油跡象的原因經(jīng)分析是在合閘指令發(fā)出后，合閘線圈動作，帶動合閘摯子和拐臂運動，此時合閘拐臂斷裂，強大的合閘能量作用在合閘緩沖器上使其短時間回油。更換完合閘拐臂之后，重新操作斷路器，緩沖器工作正常。

綜合以上5種原因分析，造成本次白興4658斷路器無法合閘，三相不一致動作的直接原因是：運維人員對斷路器操作過于頻繁，未在一次斷路器操作結(jié)束后180s后進行再次操作，加之合閘拐臂自身工藝存在缺陷，造成本次合閘拐臂受力斷裂。

3.2BW小輪松動、偏移、變形

220kV生祠變電站220kV母聯(lián)2610斷路器A相操動機構(gòu)彈簧過儲能故障原因，經(jīng)分析是操動機構(gòu)內(nèi)部緊固儲能限位行程開關(guān)其中一個螺絲（實際兩個固定螺絲）由于斷路器長期操作振動掉落，造成開關(guān)電機在儲能過程中儲能限位滾輪BW小輪固定板在電機轉(zhuǎn)動的強大扭力下存在偏移、變形，進而造成A相操動機構(gòu)過儲能，引起儲能電機完成儲能后無法有效切斷，不滿足斷路器合閘條件。同時卷簧本身由于過儲能操作工作狀態(tài)受到一定影響，斷路器合閘速度不符合標(biāo)準(zhǔn)。

4  測試數(shù)據(jù)分析

1）經(jīng)過檢修人員對220kV白馬變電站白興4658斷路器B相分合閘拐臂及分閘摯子進行更換后，在現(xiàn)場用開關(guān)測試儀器操作開關(guān)3次，測試數(shù)據(jù)顯示分閘2操作電源動作電壓在合格范圍內(nèi)，分閘2時間略微偏長，相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

檢修人員隨即現(xiàn)場調(diào)整分閘2線圈動作行程后，縮短重新對開關(guān)三相動作特性進行測試，5次操作后各項參數(shù)均顯示正常，相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。

表1調(diào)試前后開關(guān)機械特性參數(shù)

表2調(diào)試前后開關(guān)機械特性參數(shù)

2）經(jīng)過檢修人員對220kV生祠變電站220kV母聯(lián)2610斷路器A相機構(gòu)箱內(nèi)儲能限位板矯正并將復(fù)原固定螺絲后，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)220kV生祠變母聯(lián)2610斷路器A相合閘速度為7.1m/s，不符合正常工作標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。經(jīng)過重新校準(zhǔn)合閘彈簧彈力后，母聯(lián)2610斷路器A相合閘速度為7.5m/s，符合斷路器工作標(biāo)準(zhǔn)，其他機械特性數(shù)據(jù)均在合理范圍內(nèi)，彈簧彈力調(diào)試合格。相關(guān)數(shù)據(jù)見表4。

表3調(diào)試前后開關(guān)機械特性參數(shù)

表4調(diào)試前后開關(guān)機械特性參數(shù)

根據(jù)以上幾個步驟的測試數(shù)據(jù)顯示，開關(guān)各項動作特性均在正常范圍以內(nèi)，檢修人員針對220kV生祠變220kV母聯(lián)2610斷路器A相故障予以排除。檢修人員相繼對母聯(lián)2610斷路器A、B、C相依次進行6次分、合閘操作，3相儲能電機均無異常響聲，儲能時間在合理范圍以內(nèi)，電機未見過儲能現(xiàn)象，開關(guān)分合、閘指示正常，現(xiàn)場無遺留問題。

結(jié)論

1）開關(guān)機構(gòu)儲能回路正常，而拐臂自身材料以及斷路器傳動過程中運維人員頻繁操作是導(dǎo)致合閘拐臂損傷斷裂的最大可能因素。

2）開關(guān)操作中，運維人員應(yīng)注意在分、合儲能開關(guān)時，識別開關(guān)操動機構(gòu)有無異響，定期對機構(gòu)內(nèi)部進行檢查，防止重要部件松動和脫落。

3）開關(guān)的修試過程中，檢修人員應(yīng)注重對儲能電機異響識別能力，發(fā)現(xiàn)電機出現(xiàn)老化、卡澀等現(xiàn)象，必須及時處理并加強對其的保養(yǎng)，并應(yīng)當(dāng)緊固重要部件的螺絲。