CT20型彈簧機構具有可靠性高、機械壽命長、出力穩定等優點，目前在252kV及以下高壓斷路器操動機構中被廣泛運用。然而，隨著斷路器運行年限的增加，操作機構內部卡澀、油脂凝固、彈簧疲勞、連桿傳動軸斷裂等情況頻繁出現，引發斷路器拒分拒合故障，給電網帶來重大的安全隱患。

本文針對一起典型的配CT20型彈簧操動機構的斷路器拒分故障案例，結合該型機構的結構特點，詳細地分析了故障發生的原因，并針對CT20型彈簧機構斷路器的后續運維檢修提出合理化建議。

1 故障情況

2018年5月17日，當XX變電站XX斷路器進行分閘操作時出現A相拒分，后臺報送“非全相保護動作，兩副分閘控制回路斷線，儲能電機超時，保護裝置告警”等信號。現場檢查發現B、C相斷路器已分閘，A相斷路器處于合閘不到位的狀態（如圖1所示）。打開A相斷路器操作機構箱，發現A相斷路器兩套疊裝布置的分閘線圈均已燒毀，分閘電磁鐵頂桿燒蝕卡住（如圖2所示），分閘彈簧仍處于壓縮儲能狀態。

圖1 A相斷路器機構拒分后的位置圖

檢修人員在更換新的分閘線圈后，進行斷路器手動分合試驗，A相斷路器再次出現合閘不到位現象（后臺指示合閘到位），電機持續空轉直至儲能超時。同時，發現分閘保持摯子未到位，分閘脫扣器扣接位置異常，勾住分閘止位銷，分閘彈簧儲能無法釋放以完成斷路器的分閘過程。

故障設備為LW24-252型斷路器，配CT20型彈簧操作機構，2015年9月出廠，2015年12月投運。

圖2 A相斷路器兩套分閘線圈均燒毀

2 現場檢查

依據現場故障現象，判定斷路器拒分故障是因斷路器合閘不到位引起的，需要從電氣和機械兩方面對A相斷路器進行檢查。

2.1 電氣方面檢查

在對電氣控制回路進行檢查后發現：①控制回路電壓正常，分閘控制回路導通正常；②輔助斷路器觸點導通正常、切換無卡澀，無接觸不良狀況；③同時，分合閘線圈動作電壓性能正常，分合閘線圈鐵心頂桿無卡澀且行程到位。因此，判斷此次故障并非電氣性能原因。

2.2 機械方面檢查

CT20彈簧機構合閘彈簧在合閘過程中釋放的功主要用于4個方面：①帶動運動部件完成合閘運動，保證合閘特性；②給分閘彈簧儲能，保證進行分閘操作時所需的分閘操作功；③克服緩沖阻力所做的功；④克服運動過程中各種摩擦力做的功。因此，需要從機構合閘彈簧力、分閘彈簧力、機構內部卡滯等方面進行檢查。

1）機構內部摩擦力及卡滯情況檢查

對傳動機構內部進行裝配工藝檢查，彈簧機構本體與機構箱固定螺釘及輸出拐臂緊固螺釘無松動，分合閘觸發器、摯子、拐臂、輸出軸裝配位置正常，凸輪間隙在合格范圍內。同時，棘爪軸、凸輪軸和電機齒輪潤滑良好，無銹蝕。對機構進行慢分、慢合試驗，驗證了本體內部不存在嚴重卡澀。

2）分合閘彈簧輸出力檢查

現場對分合閘彈簧壓縮量及分合閘速度進行測量，合閘彈簧壓縮量及合閘速度均低于標準值，其性能測試結果見表1。

表1 分合閘彈簧性能測試結果

3 故障原因分析及改進措施

因操作機構合閘彈簧壓縮量不足而引起機構合閘輸出力不足以克服機構內部阻力和分閘彈簧的反向拉力，致使斷路器未能完全合閘到位，使其處于接近完成的合閘狀態。

此時，因儲能棘輪未完全釋放運動到位（棘爪無法嚙合棘輪齒輪旋轉儲能引起電機空轉），故未能帶動機構大拐臂運動到位從而有效勾住分閘脫扣器，使分閘脫扣器扣接位置異常，勾住了分閘止位銷（如圖3所示），致使分閘保持摯子未復位狀態。但是斷路器內部的行程開關已切換到合閘狀態，因此后臺保護裝置報送斷路器三相均已合閘的信號。

圖3 A相斷路器傳動機構現場狀態圖

因此，斷路器機構在收到分閘指令后，分閘電磁鐵頂桿無法敲擊到分閘保持摯子釋放分閘脫扣器，致使分閘彈簧未釋放，機構未能分閘，導致分閘線圈長期帶電而燒毀。

現場對合閘彈簧壓縮量進行調整，在將合閘彈簧壓縮量增加到32mm后，對斷路器進行多次分合試驗，斷路器分合均正常，且斷路器分合閘速度均達到標準要求。目前斷路器已恢復正常運行。

結論

• 1）對同批次和同型號的斷路器開展合閘不到位隱患問題的排查。
• 2）對故障斷路器的合閘彈簧進行拉力測試，對疲勞及不合格彈簧進行整體更換。
• 3）建議在合閘速度允許范圍內，略微調高合閘彈簧的壓縮量。
• 4）建議運檢人員在進行機械特性試驗時，同步檢查分合閘彈簧的壓縮量、凸輪間隙、分合閘動鐵心間隙等關鍵參數。
• 5）對斷路器機械特性進行在線監測，結合停電檢修檢測，跟蹤比較機械特性的變化情況，及時發現彈簧機構存在的隱患。