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[摘 要]随着油田电网升压改造的不断推进，变电站一次设备也随之实现了更新换代，尤其是断路器所配操动机构的形式，也已由弹簧操动机构陆续取代了需大容量电源的电磁操动机构及维护工作量较大的液压操动机构。从而使其成为220kV及以下电压等级断路器主要配置。
[关键词]提高断路器弹簧机构动作 可靠性
中图分类号：TH135 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0385-01
一、前言
电力系统中作为电网控制、保护的主要元件——高压断路器，要求其在技术条件规定的各种自然环境、各种线路条件下都能可靠地开合电路，否则会给电力系统带来巨大的损失。由于断路器的操动机构是用来控制断路器跳闸、合闸和维持合闸状态的设备，因此其动作可靠性是极为重要的。
电力管理总公司主要负责东营地区及周边地区共计80余座变电站一次设备的检修及日常维护工作。小组成员在对2013年一次设备缺陷统计中发现，1—10月份处理断路器操动机构拒动故障57次，占同期各类故障缺陷总数的21.2%，累计停电时间228小时，造成直接经济损失64万元。针对这一现象，小组对断路器操动机构拒动故障类型进行了统计分析，得出造成断路器拒动故障的发生，主要是配备弹簧操动机构的断路器造成的。为此我们QC小组选取了《提高断路器弹簧机构动作可靠性》这一课题开展技术攻关，来降低拒动次数，提高供电可靠性。
二、造成问题的原因
我单位所管辖的80余座变电站中共有断路器约2213台，其中配备弹簧操动机构的断路器约为1041台，占断路器总数的47%。这样2013年28起配备弹簧操动机构的断路器故障则占所管辖变电站全部弹簧操动机构断路器故障率为：28/1041=2.7%。
在上述调查统计的基础上我们又对断路器弹簧机构拒动的原因进行了逐一的分析和统计，并编制了调查表，根据表做出了断路器弹簧机构拒动原因的排列图，从排列图中可以看出，造成断路器弹簧机构拒动问题的主要问题是断路器分闸不到位和电气回路故障。
三、原因分析
由关联图可看出因断路器弹簧机构拒动而造成其动作可靠性低的末端因素有七个，分别是：（1）分闸弹簧老化；（2）油缓冲器卡涩；分闸连杆卡涩；（3）辅助开关接触不良；（4）整流桥易烧坏；（5）复位弹簧老化；（6）分闸传动杆动作卡涩（7）开关外拐臂锈蚀。
根据关联图我们得出的7条末端影响因素，為了找出哪些是真正的主要原因，小组制订了要因确认表。
3.1 要因确认
（1）末端因素一：分闸弹簧老化
断路器分闸弹簧是用来保证断路器的分闸速度及机构的可靠复位。为验证该因素是否是要因，小组成员进行了调查。
（2）末端因素二：油缓冲器卡涩
油缓冲器主要用来吸收断路器分闸后剩余动能，同时起到限位的功能，因此在油缓冲器卡涩后开关机构将无法正确复位，导致断路器再次合闸时出现拒动情况，为此我们对经常出现拒动故障的断路器油缓冲器进行了现场的检测，通过对油缓冲器卡涩情况的现场检测及分解检查未发现异常，因此油缓冲器卡涩，不是造成断路器弹簧机构动作主要原因。
（3）末端因素三：辅助开关接触不良
辅助开关接触不良将导致电气回路不通，无法实现电气控制。
（4）末端因素四：整流桥易烧坏
整流桥烧坏将导致电气回路的电源中断，造成断路器无法实现电气操作。
（5）末端因素五：复位弹簧压力不足
复位弹簧压力不足将导致储能机构中的棘爪与棘轮或挚子与滚
轮配合不当而引起断路器拒动。
（6）末端因素六：分闸传动杆动作卡涩
分闸连杆卡涩将使分闸半轴无法复位，继而无法实现断路器的再次合闸。
3.2 通过验证，共找出4个要因
分闸弹簧老化、整流桥烧坏、复位弹簧压力不足、分闸连杆卡涩。四、制定对策及解决问题措施
根据活动目标和4条主要原因，制定对策如下：
措施：（一）分闸弹簧老化
分闸弹簧老化会造成弹簧初始拉力不足，继而引起机构未完全复位，造成拒合故障的发生。
在实际中发现断路器在分闸位置时，弹簧表面锈蚀，用手拍动弹簧，无紧绷感，说明弹簧无初始拉力。因此也就无法保证断路器在分闸快结束时，用分闸弹簧初始拉力去克服操动机构内油缓冲器的反作用力，将缓冲器打到底，至此造成弹簧操动机构中的扇形板无法复位，档住分闸半轴，因此断路器无法合闸。
针对断路器分闸弹簧初始拉力不足的问题。
1.调整断路器三相分闸弹簧的初始拉力，确保断路器在分闸的最后阶段还有动能去克服弹簧操动机构中分闸油缓冲器的反作用力；
2.针对腐蚀严重的弹簧进行更换并重新调整拉力；
3.加强断路器底部及分闸弹簧的日常防腐、保养工作，即弹簧表面涂抹黄油。
措施：（二）整流桥易烧坏
因为该控制电路是根据交流操作电源设计，而我们油田电网的变电站都有专用的直流系统，致使在操作分、合闸过程中，因断开的分、合闸线圈是电感电路，回路中易产生较高的过电压而将整流桥击穿。
因此控制回路中的整流桥不仅无用，反而成了问题多发点，鉴于这种情况我们对整个变电站的控制回路进行集中优化改进，分别将合闸、跳闸、电机储能、闭锁回路中的四个整流桥去掉。
措施：（三）复位弹簧压力不足
弹簧机构储能不停：主要因复位弹簧压力降低或冬季润滑脂粘稠，导致棘爪扣不住齿轮。
针对机构储能不停：通过增加垫块提高弹簧压力并通过冬季及时打开加热器，提高机构箱内温度，以降低润滑脂的粘稠度。
措施：（四）分闸传动杆动作卡涩
针对手动分闸可调节杆螺纹与分闸板上圆孔直角边的卡涩问题。我们通过将圆孔直角边沿进行圆滑处理，从而避免调节连杆与分闸板卡涩而阻止半轴的正确复位的问题。
五、检查效果
5.1 活动效果检查
我们利用今年春检机会对哨头变、田庄变、王岗变内的LW8-35型断路器分闸弹簧进行了初始拉力的调整；对上述断路器其所配备的CT14型弹簧机构分闸板上的圆孔直角边进行了圆滑处理；对哨头变的哨头线、城西变的城西线所配弹簧机构中的复位弹簧通过增加垫块提高复位弹簧压力；对锦华变、莱东变、辛六变等变电站内的中置式开关整流板板内的整流桥进行了改造，应用后断路器弹簧操动机构动作可靠性得到大幅提高。
依据电力管理总公司《电网检修质量管理办法》和《电网事故考核办法》，小组制定了本次活动目标值：即将弹簧操动机构断路器故障率由活动前的2.7%降至1.3%以下。
5.2 取得的效果或效益
经济效益分析预测：我们以2014年同期断路器弹簧操动机构拒动较2013年同期减少19次为例，电费0.67元/度，负荷平均为100A，停电时间为6小时为例，而由此造成损失计算如下：√3×35（kV）×100A×0.67元/度×6小时×19=46.3万元。
由此可见，本课题的研究成功可大幅度地提高电网安全运行水平，确保油田电网的安全稳定运行，并具有极高的经济效益。
六、巩固措施及下一步打算
为了巩固本次活动取得的成果，我们将以下有效措施报总公司进行了标准化。
（1）“断路器配弹簧操动机构检修细则”增加弹簧初始拉力、压力的校验、及弹簧的日常防腐处理；
（2）“中置式断路器订货技术条件”中明确说明断路器采用单一的直流操作机构。
（3）本次QC攻关中，小组成员团结协作，各展所长，完成了预定目标，小组成员在责任意识、个人能力、QC知识、攻关信心和团队精神方面都得到了有效提高。
（4）小组打算将“降低中置式开关柜故障率”作为下一次的活动内容。
[关键词]提高断路器弹簧机构动作 可靠性
中图分类号：TH135 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0385-01
一、前言
电力系统中作为电网控制、保护的主要元件——高压断路器，要求其在技术条件规定的各种自然环境、各种线路条件下都能可靠地开合电路，否则会给电力系统带来巨大的损失。由于断路器的操动机构是用来控制断路器跳闸、合闸和维持合闸状态的设备，因此其动作可靠性是极为重要的。
电力管理总公司主要负责东营地区及周边地区共计80余座变电站一次设备的检修及日常维护工作。小组成员在对2013年一次设备缺陷统计中发现，1—10月份处理断路器操动机构拒动故障57次，占同期各类故障缺陷总数的21.2%，累计停电时间228小时，造成直接经济损失64万元。针对这一现象，小组对断路器操动机构拒动故障类型进行了统计分析，得出造成断路器拒动故障的发生，主要是配备弹簧操动机构的断路器造成的。为此我们QC小组选取了《提高断路器弹簧机构动作可靠性》这一课题开展技术攻关，来降低拒动次数，提高供电可靠性。
二、造成问题的原因
我单位所管辖的80余座变电站中共有断路器约2213台，其中配备弹簧操动机构的断路器约为1041台，占断路器总数的47%。这样2013年28起配备弹簧操动机构的断路器故障则占所管辖变电站全部弹簧操动机构断路器故障率为：28/1041=2.7%。
在上述调查统计的基础上我们又对断路器弹簧机构拒动的原因进行了逐一的分析和统计，并编制了调查表，根据表做出了断路器弹簧机构拒动原因的排列图，从排列图中可以看出，造成断路器弹簧机构拒动问题的主要问题是断路器分闸不到位和电气回路故障。
三、原因分析
由关联图可看出因断路器弹簧机构拒动而造成其动作可靠性低的末端因素有七个，分别是：（1）分闸弹簧老化；（2）油缓冲器卡涩；分闸连杆卡涩；（3）辅助开关接触不良；（4）整流桥易烧坏；（5）复位弹簧老化；（6）分闸传动杆动作卡涩（7）开关外拐臂锈蚀。
根据关联图我们得出的7条末端影响因素，為了找出哪些是真正的主要原因，小组制订了要因确认表。
3.1 要因确认
（1）末端因素一：分闸弹簧老化
断路器分闸弹簧是用来保证断路器的分闸速度及机构的可靠复位。为验证该因素是否是要因，小组成员进行了调查。
（2）末端因素二：油缓冲器卡涩
油缓冲器主要用来吸收断路器分闸后剩余动能，同时起到限位的功能，因此在油缓冲器卡涩后开关机构将无法正确复位，导致断路器再次合闸时出现拒动情况，为此我们对经常出现拒动故障的断路器油缓冲器进行了现场的检测，通过对油缓冲器卡涩情况的现场检测及分解检查未发现异常，因此油缓冲器卡涩，不是造成断路器弹簧机构动作主要原因。
（3）末端因素三：辅助开关接触不良
辅助开关接触不良将导致电气回路不通，无法实现电气控制。
（4）末端因素四：整流桥易烧坏
整流桥烧坏将导致电气回路的电源中断，造成断路器无法实现电气操作。
（5）末端因素五：复位弹簧压力不足
复位弹簧压力不足将导致储能机构中的棘爪与棘轮或挚子与滚
轮配合不当而引起断路器拒动。
（6）末端因素六：分闸传动杆动作卡涩
分闸连杆卡涩将使分闸半轴无法复位，继而无法实现断路器的再次合闸。
3.2 通过验证，共找出4个要因
分闸弹簧老化、整流桥烧坏、复位弹簧压力不足、分闸连杆卡涩。四、制定对策及解决问题措施
根据活动目标和4条主要原因，制定对策如下：
措施：（一）分闸弹簧老化
分闸弹簧老化会造成弹簧初始拉力不足，继而引起机构未完全复位，造成拒合故障的发生。
在实际中发现断路器在分闸位置时，弹簧表面锈蚀，用手拍动弹簧，无紧绷感，说明弹簧无初始拉力。因此也就无法保证断路器在分闸快结束时，用分闸弹簧初始拉力去克服操动机构内油缓冲器的反作用力，将缓冲器打到底，至此造成弹簧操动机构中的扇形板无法复位，档住分闸半轴，因此断路器无法合闸。
针对断路器分闸弹簧初始拉力不足的问题。
1.调整断路器三相分闸弹簧的初始拉力，确保断路器在分闸的最后阶段还有动能去克服弹簧操动机构中分闸油缓冲器的反作用力；
2.针对腐蚀严重的弹簧进行更换并重新调整拉力；
3.加强断路器底部及分闸弹簧的日常防腐、保养工作，即弹簧表面涂抹黄油。
措施：（二）整流桥易烧坏
因为该控制电路是根据交流操作电源设计，而我们油田电网的变电站都有专用的直流系统，致使在操作分、合闸过程中，因断开的分、合闸线圈是电感电路，回路中易产生较高的过电压而将整流桥击穿。
因此控制回路中的整流桥不仅无用，反而成了问题多发点，鉴于这种情况我们对整个变电站的控制回路进行集中优化改进，分别将合闸、跳闸、电机储能、闭锁回路中的四个整流桥去掉。
措施：（三）复位弹簧压力不足
弹簧机构储能不停：主要因复位弹簧压力降低或冬季润滑脂粘稠，导致棘爪扣不住齿轮。
针对机构储能不停：通过增加垫块提高弹簧压力并通过冬季及时打开加热器，提高机构箱内温度，以降低润滑脂的粘稠度。
措施：（四）分闸传动杆动作卡涩
针对手动分闸可调节杆螺纹与分闸板上圆孔直角边的卡涩问题。我们通过将圆孔直角边沿进行圆滑处理，从而避免调节连杆与分闸板卡涩而阻止半轴的正确复位的问题。
五、检查效果
5.1 活动效果检查
我们利用今年春检机会对哨头变、田庄变、王岗变内的LW8-35型断路器分闸弹簧进行了初始拉力的调整；对上述断路器其所配备的CT14型弹簧机构分闸板上的圆孔直角边进行了圆滑处理；对哨头变的哨头线、城西变的城西线所配弹簧机构中的复位弹簧通过增加垫块提高复位弹簧压力；对锦华变、莱东变、辛六变等变电站内的中置式开关整流板板内的整流桥进行了改造，应用后断路器弹簧操动机构动作可靠性得到大幅提高。
依据电力管理总公司《电网检修质量管理办法》和《电网事故考核办法》，小组制定了本次活动目标值：即将弹簧操动机构断路器故障率由活动前的2.7%降至1.3%以下。
5.2 取得的效果或效益
经济效益分析预测：我们以2014年同期断路器弹簧操动机构拒动较2013年同期减少19次为例，电费0.67元/度，负荷平均为100A，停电时间为6小时为例，而由此造成损失计算如下：√3×35（kV）×100A×0.67元/度×6小时×19=46.3万元。
由此可见，本课题的研究成功可大幅度地提高电网安全运行水平，确保油田电网的安全稳定运行，并具有极高的经济效益。
六、巩固措施及下一步打算
为了巩固本次活动取得的成果，我们将以下有效措施报总公司进行了标准化。
（1）“断路器配弹簧操动机构检修细则”增加弹簧初始拉力、压力的校验、及弹簧的日常防腐处理；
（2）“中置式断路器订货技术条件”中明确说明断路器采用单一的直流操作机构。
（3）本次QC攻关中，小组成员团结协作，各展所长，完成了预定目标，小组成员在责任意识、个人能力、QC知识、攻关信心和团队精神方面都得到了有效提高。
（4）小组打算将“降低中置式开关柜故障率”作为下一次的活动内容。