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浅谈空气隔离开关弹簧拒绝闭合的缘由及改进

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1、浅谈空气隔离开关弹簧拒绝闭合的缘由及改进摘要：本文针对110kV组合电器空气隔离开关弹簧在操作中频繁拒绝闭合的实际情况，详细分析了造成拒绝闭合的原因并提出改进方案。关键词：隔离开关弹簧机构拒绝闭合110kV空气隔离开关的型号为120-GL-20C配电动弹簧操作机构。运行时，陆续发现隔离开关的电动弹簧操作机构出现操作拒绝闭合等问题，其现象均为电动合闸过程中机构拉杆在运行中过拐臂死点而停止运动，造成合闸不到位。由于组合电器带电导体与外壳绝缘之间的距离很小，均在500600 mm之间，如果合闸不到位，设备将严重影响系统的安全，给运行及检修人员带来潜在的事故隐患。一、拒绝闭合的缘由分析某企业110 kV组合电器共有空气隔离开关123组。经统计，截止到2010年发生拒绝闭合现象的空气隔离开关有10组，其拒动组数占空气隔离开关总数的8.1%。弹簧机构如此大规模的拒绝闭合，是产品质量问题还是弹簧机构本身存在此问题？针对这些问题，笔者从拒绝闭合发生的现象机理进行分析、研究并提出相应的改进方案，并对弹簧操作机构应用在开关设备上的实际情况进行了验证。1、空气隔离开关拒绝闭合数据统计2、对于拒绝闭合现象

2、的初步分析根据对CTG1型弹簧机构操作原理初步分析，初步判定有可能是机构内的储能弹簧发生形变或硬度不符合制造标准，使机构在合闸时速度发生变化导致拒绝闭合。其现场临时解决的方案是对弹簧进行再压缩，使其产生较大的动能，从而完成合闸过程。为了验证推断，2009年8月17日以抽检的方式在设备制造厂家对弹簧按设计检验标准进行了全部特性测试，如下表所示。根据以上测试结果，排除了操作机构拒绝闭合的原因是由于弹簧参数不对或特性改变所致。随后在现场根据设计参数对未运行的122-17及123-2隔离开关进行实地测量，检测是否隔离开关仓内的运动摩擦力偏大导致在操作中出现异常。首先将CTG1机构拆下，保留连接机构，在传动主轴上用数字显示的力矩扳手测试力矩，此时测试的主要为隔离开关的反力矩，测试结果如下：122-17数据：压缩弹簧长度为227228 mm，合闸和分闸缓冲垫为四个，隔离开关刚刚接触的力矩值为59.9 Nm、63.7 Nm、57.9 Nm、55 Nm。合闸到位时最大力矩为98 Nm、98.9 Nm、98.7 Nm、103.4 Nm、104.9 Nm。123-2数据：压缩弹簧长度为247248 mm，

3、合闸和分闸缓冲垫为四个，隔离开关刚刚接触的力矩值为：44.8 Nm、38.3 Nm、35.3 Nm、36.7 Nm。合闸到位时最大力矩为85.5 Nm、79.3 Nm、79.6 Nm、80.9 Nm。从测试结果看，力矩测试数据基本满足厂内制造规范不大于100 Nm的要求。其弹簧压缩长度也满足设计要求。但对分合闸速度特性的测量，根据测量曲线进行对比，终于发现了该站弹簧机构存在的拒绝闭合问题的根本原因，速度曲线下图所示。产品出厂时,根据设计要求，制造厂偏重于良好的缓冲特性，强调缓冲曲线而增加缓冲垫,忽略了缓冲特性对机构到位的影响，缓冲较强致使机构刚合、刚分点速度偏低，刚合、刚分点速度一旦偏低 ,阻碍了机构合、分到位，出现合、分不到位的位置大概都在刚合和刚分点附近，此点正为拉杆过死点位置，所以造成拒绝闭合。测量机构弹簧的压缩量，发现普遍偏于要求值的下线。隔离开关机构摩擦阻力随环境条件、时间的推移等正常因素的影响略有变化时，再加上机构弹簧压缩量偏小或弹簧压缩量正处于临界状态，是机构合不到位的另一个原因。制造企业追求缓冲曲线，造成装配不当，影响弹簧机构正常动作。检测发现：123-2机构仅装一根大

4、弹簧而没装小弹簧，与企业提供的机构弹簧装配图纸不相符。经核实，其原始设计没有改变，后经查阅示波图及与厂内检验人员核实，当时出厂检验项目规定：合闸速度应在1.72.5 m/s范围内，当速度不满足要求时，可拆小弹簧，试验合格后方可出厂。123-2机构装2根弹簧开关速度超过了2.5 m/s，按规定拆下小弹簧，速度为2.32 m/s。所以出现了有的机构只装一根弹簧的问题，从原理上是不符合设计要求的。二、弹簧机构拒绝闭合的解决方案根据以上分析，可以得出：空气隔离开关弹簧操作机构出现拒绝闭合现象，是由于设备在出厂试验时对速度及缓冲曲线的要求，导致调整分、合闸缓冲时增加了较多的缓冲垫，致使机构在合闸当中速度偏低，在机构过死点时由于速度不足导致拒绝闭合，其拒绝闭合原因与弹簧本身质量和设计没有关系。为了解决这一问题，应首先提高刚合、刚分点速度。为此，根据分析结果制定的改进方案如下：1、凡装一根大弹簧的机构，均加装小弹簧进行操作,找出机构刚能合、分到位的状态，同时测量在此状态下的弹簧外圈两端的长度H1。2、装两根弹簧的机构，要找出机构刚能合、分到位的状态，同时也要测量在此状态下的弹簧外圈两端的长度H1。3、减少调整缓冲性能的垫圈，按设计要求保留12个垫圈。H1的允许范围为：248236 mm。例如：H1小于236 mm时，可更换大小弹簧处理。三、改进结果从2010年9月开始，笔者经过按上述分析试验的结果进行改进，空气隔离开关的操作情况有了很大的改观。改进后的机构在操作中没有出现拒动现象，且对机构特性进行测量，改进后的机构在弹簧压缩量和速度曲线上均满足制造厂的设计标准，从而在技术上彻底解决了改型号隔离开关拒绝闭合的技术原因，保证了检修和运行人员的人身安全，提高了电网的安全系数，同时也验证了弹簧机构在开关设备上使用的合理性。

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