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真空断路器操动机构脱扣装置的参数改进分析.doc

1、真空断路器操动机构脱扣装置的参数改进分析教程来源: 作者: 点击:222 更新时间:2008-12-16 14:15:57文 摘 以一种多次发生拒动故障的真空断路器的 弹簧操作机构为分析对象,通过现场实验研究,对该机构的结构特征及某些参数提出了改 进建议,并提出了防止拒动的措施。关键词 真空断路器 操动机构 脱扣装置 参数 机械故障是真空断路器故障的主要原因,而操动机构是机械故障的多发区。据1997 年华北电 力集团公司高压开关事故统计(见“华北电力集团公司直属电网 1997 年高压开关总结”),1997 年,在全集团公司直属电网高压开关发生事故中,机构拒分事故占 33%,均为 10 kV 开

2、 关。在传动、调试中其他电压等级的断路器也有拒分、拒合现象;1997 年发生的 3次拒分障 碍也均在 10 kV 开关机构。 由此可见,高压开关操动机构拒分事故(故障)在整个高压开关事故(故障)中占有很 大的比例 。加强 10 kV 开关机构,特别是操动机构脱扣装置的维护管理,是一项十分重要的工作。近 年,特别是近 2 年来,我公司 10 kV 开关连续发生了几次由操动机构拒分而引起的越级掉 闸事故,发生了多次真空断路器操动机构拒动现象。为此,我们对有关真空断路器操动 机构进行了现场解体及试验,通过对试验结果及机械结构分析,对真空断路器操作机构的维 护及结构提出了改进方案。 1 实验过程 我们

3、对运行中发生过事故,在传动、试验中出现过拒动现象的真空断路器进行了机械特性及 机构分解检查。所选开关为 1996 年 6 月出厂、1997 年 3 月投运的 ZN-10 Q/1250 -25 型户内高压真空断路器(配专用弹簧储能操动机构),其部分技术参数如下: 合闸时间:75 ms; 分闸时间:65 ms; 分合闸线圈额定电压/电流:DC 220 V/1 A; 过电流脱扣器:5 A; 超行程:41 mm; 触头开距:111 mm; 平均合闸速度(最后 6 mm):0.90.3 m/s; 平均分闸速度(最后 6 mm):1.10.2 m/s; 分合闸线圈采用直流螺管式线圈。 在进行分闸时间试验时

4、,加入 80%100 % 额定电压,出现脱扣器拒动或延时动作现象,在 总计试验次数中,出现几率约为 10 %。断路器延时动作波形如图 1。 2 实验分析及对策 如图 1所示: tt1t24.19313.193 (s) t00.065 s ttt03.128 (s) 式中 t-断路器实际分闸时间; t0-断路器正常最大分闸时间; t-断路器延时动作时间。 当机构发出掉闸信号,自跳闸压板发出跳闸信号,到断路器接点(I-DL)通流 时间,结合 DL 空接点动作时间分析比较,断路器比正常跳闸延时约 3.1 s 动作。通过对机构解体 试验 分析,发现分闸线圈动铁心虽动作,但不能立即撞开脱扣元件进行“清脆

5、脱扣”,而是动铁 心吸附一段时间后才解脱分闸掣子进行分闸,甚至不分闸。 检查机构各部位(目测),均未发现机构本身有任何异常现象,但从结构分析看,分闸弹簧从 作用于主轴 至传动到开关导电杆的整个分闸过程需要经过 5 个轴销的转动(如图 2),转动摩擦力消耗了 较大的分闸功,致使传动效率降低;同时,现场观测某些分闸线圈距离分闸掣子较近,造成 铁心空程小,没有足够的加速冲力也会造成脱扣元件不释放;由于没有对有关部位元件 进行静力测量,考虑到传动装置调整不当,几何误差较大,也是致使传送效率不高、造成机 构拒分的重要因素。 通过试验分析,针对上述可能引发故障的因素,我们对有关真空断路器的操作机构采取 了

6、以下措施: 图 1 断路器延时动作波形 图 2 分闸弹簧传动示意图 (1) 考虑到直流电磁铁起动吸力小的缺点,为提高弹簧分闸功,增加分闸铁心冲击力; 同时 为了配合二次回路防跳继电器的选择以及考虑电源电压的波动,以防止分闸线圈上压降过低 而造成拒分,将分闸线圈(参数:直流 220 V、电阻小于 175 ,电流小于 1.5 A)更换为 直流 220 V,电阻 88 ,电流 2.5 A 的螺管式直流线圈。 (2) 重新进行分合闸低电压动作试验。 (3) 对弹簧合、分闸机构做分解检修,检查各部位间隙、掣子扣入深度,紧固各 部位螺钉、各转动部位加润滑油等。 3 结论 真空断路器及其所配操作机构,由于其机构简单,维护简便,适于频繁操作等优点,深受广 大用 户的青睐。在采用分闸弹簧的真空开关操动机构中,虽然在分闸过程中,操动机构所作的功 不是很大,其主要能量只是消耗在脱扣机构上,但适应于断路器可靠动作的要求,并考虑到 国产弹簧机构的现状,断路器的脱扣机构在满足设计要求的同时应该留有充分的裕度,也可 采取安装 2 个脱扣器的方式,保证机构可靠脱扣;在使用维护方面,不宜实行某些厂家所 提倡的长周期、高次数维护甚至免维护允诺,而应及时开展日常维护及周期项目检修工作, 以防因机构的卡涩或调整的不当而引起断路器的拒动现象发生。

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