摘要：某220kV变电站调试期间，GIS 弹簧机构断路器连续发生合后即分故障。本文通过设备异常现象和机构解体进行详细剖析，结合现场验证，准确到弹簧机构触发装置设计、工艺导致的异常因素。同时，根据现场改进经验，提出CT弹簧机构改进设计，为完善合后即分故障运维策略提供参考。 引言
高压断路器是交直流电网中不可或缺的关键组成之一，配合保护系统快速切除电网故障，保证系统安全运行，其可靠性是保证电力系统可靠运行的必要条件[1-2]。随着普罗大众在供电可靠性上提出越来越高的诉求，断路器误动和拒动显然是不能接受的。相关统计数据表明，在断路器故障中有 43%~45%是由机械故障引起的[3]。诚然，这对操动机构分合闸触发模块考验巨大，特别是现今国内主流厂家使用的弹簧机构大多在国外技术的基础上稍作改动而来。近期，网内时有断路器合闸不到位和合后即分现象发生，下面将对某站110 kV GIS弹簧机构断路器发生合后即分故障案例进行分析，排查、核实异常原因，并总结典型CT 弹簧操动机构合后即分检修经验，为提升断路器安装、验收、运行质量提供参考。
1案例概述
某站 110kV 出线 GIS 型号为GFBN12B，断路器型号BGT12-4B，操动机构型号为CTB-2，三相联动弹簧操动机构，于2017年3月生产。2018年4月基建站三级自检期间，在对该断路器调试过程出现合后即分故障。GIS及机构厂家派员到现场检查分析，初步判定引发故障的原因为合闸缓冲器压力不足，合闸末期的能量过大导致机构振动加强，合闸保持掣子和分闸掣子的振动导致断路器无信号自分现象。对故障机构更换缓冲器、分闸复位弹簧及合闸操作弹簧，更换后断路器经数次分合闸操作未发现异常。
2019年8月该断路器再次出现合后即分现象。鉴于故障仍旧复现，为保证设备可靠性，运行单位将该断路器操作机构返厂，对故障机构解体、关键零部件尺寸测量。拆解前对断路器进行分合闸负载力测量，数据符合厂家要求。在厂内关键零部件测量中发现四项问题，详列如下：
1.分闸脱扣器复位弹簧长度45.4mm，标称值48mm，偏差-5.42%；
2.位于机构本体铸件支架上的分闸脱扣器轴销一侧固定孔尺寸公差偏大；
3.机构外侧输出拐臂的输出连接孔尺寸公差偏大；
4.中间拐臂的六方孔尺寸公差偏大。
其中针对分闸脱扣器复位弹簧变形导致自由长度不合格问题，从物料中随机抽取2条合格弹簧增加不规范安装工艺的拆装试验，发现进行3次拆装后，其中2条弹簧已发生明显变形，其自由长度为46.4mm、46.7mm，较标准长度48mm明显缩短。
2拒动原因分析
结合故障经过及机构解体检查分析，认为可能导致断路器合后即分故障的原因主要有分闸掣子复位弹簧变形、拐臂六方孔公差偏大等，下面针对故障原因逐个予以分析说明。
2.1分闸掣子复位弹簧变形
问题机构的分闸掣子复位弹簧长度45.4mm，小于标准要求的48mm，为观察问题机构在分合闸操作过程中各部件的振动情况，采用高速摄像头对机构的分合闸操作过程进行视频监视，从拍摄到的视频中可以看出合闸保持失败过程，当合闸指令发出，拐臂逆时针转动，合闸保持掣子在与柺臂滚轮咬合时与不断震动，同时分闸掣子限位轴销亦在不断晃动，当振幅达到一定值后合闸保持掣子无法与分闸掣子配合锁扣，分闸输出拐臂带动开关分闸。在正常工况下当开关处于合闸位置时，分闸掣子复位弹簧把分闸掣子定位在限位轴销上，轴销无法轻易活动，与视频中拍到的轴销一直剧烈晃动不符。由此可见，当复位弹簧自由长度变小及变形时，会导致分闸掣子受力状态改变使复位速度偏慢，同时复位弹簧提供的防止分闸掣子振动的压紧力也不足，合位难以自保持而导致一合即分的现象。（与正常机构高速摄像头拍摄的正常合闸视频可看出在CT型弹簧机构在承受开关合闸震动期间，限位轴销短暂晃动后基本无可见震动。）
2.2分闸掣子轴销安装孔变大及不同轴
机通过测量分闸掣子轴销安装孔尺寸发现，竖直方向孔径偏差+0.07mm，水平方向测得孔径偏差+0.04mm，安装孔呈椭圆形，且加工公差超出设计图纸要求的0至+0.039的偏差范围。分闸掣子轴销孔变椭圆型，易造成分闸掣子在锁扣位置时受力发生变化，自锁功能随之减弱。而且轴孔匹配的虚位使冲击空间变大，分闸掣子复位时摆动幅度过大，可能导致故障机构合闸监视视频中所示的轴销一直剧烈晃动，最终使合闸保持掣子和分闸掣子无法保持，也可能引起断路器合后即分。
2.3拐臂六方孔超差
拐臂六方孔的三个对称边至中心公差为+0.12/+0.09/+0.08mm，图纸要求公差应为0至+0.062mm。该CTB-2型机构有两个拐臂，超差拐臂为中间拐臂，与凸轮及合闸保持掣子接触，另外一个是输出拐臂，通过拐臂轴连接中间拐臂，与断路器拉杆相连。中间拐臂加工精度超差将可能导致合闸保持掣子与拐臂上的销子（直径20mm）接合面会发生偏移，导致合闸保持掣子与分闸掣子受力变化，分闸掣子更容易受合闸过程中的振动影响；另外拐臂六方孔尺寸超差还可能使行程发生微小变化，导致缓冲器活塞不能运动到指定位置，缓冲效果不理想。合闸操作中输出功较大且剩余能量无法被缓冲器可靠吸收，从而导致机构整体振幅过大，导致合闸保持掣子与分闸掣子无法保持。
>锁扣
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