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ZN12—10型断路器操动机构常见问题分析
作者：杜立辉
来源：《西部论丛》2018年第11期
摘 要：根据故障现象，将ZN12-10型断路器操动机构常见故障分为储能故障、合闸故障和分闸故障三类，对三类故障不同的表现现象和故障原因进行了分析和总结，有针对性的提出了对应缺陷的处理方法，对故障现场的消缺工作提供一定的指导和帮助作用。 关键词：ZN12-10型断路器 操动机构 电网 0 前言
ZN12-10型系列高压真空断路器为额定电压10kV、三相交流50Hz的户内高压开关设备，是引进德国西门子公司技术制造的产品，在10kv开关柜设备中得到广泛使用。该断路器的操动机构为弹簧储能式，可以用交流或直流操作，亦可用手动操作。本文通过对操动机构运行中常见的问题进行总结和分析，力图为实现故障的快速定位和消除提供帮助。 1 操动机构动作原理
本断路器的操动机构主要由储能机构、锁定机构、分闸弹簧、开关主轴、缓冲器及电器控制部分组成。
储能操作：接通储能电机电源，电机通过减速箱内的蜗轮蜗杆带动轴套转动，当轴套上的棘爪进入凸轮的缺口时，带动储能轴转动，合闸弹簧被拉起完成储能动作；合闸操作：接通合闸电磁铁电源或用手按压合闸电磁铁，合闸掣子解脱合闸滚子，合闸弹簧释放能量使储能轴逆时针转动，凸轮压在三角形杠杆的滚针轴承上，通过连杆机构使主轴逆时针旋转约60°，安装在主轴拐臂上的分闸滚子被分闸掣子锁住，合闸完成，同时实现分闸弹簧的储能；分闸操作：接通分闸电磁铁电源或用手按压分闸电磁铁，分闸掣子解脱分闸滚子，主轴在分闸弹簧力和预压缩弹簧力的作用下顺时针旋转，拉动绝缘拉杆使断路器分闸。 2 常见问题及原因分析
断路器在正常运行过程中，通过电气控制回路和机械操动机构来实现运行方式的切换，任何一个环节出现问题都有可能导致拒合或者拒分。由于高压断路器最基本、最重要的功能就是通过准确动作来切除电网故障、消除电网隐患，因而断路器发生拖动或误动，将对电网安全构成重大威胁。本文将对断路器机械操动机构部分的常见故障进行展开分析。
2.1 储能异常。储能机构异常通常表现为：储能电机故障、储能电机运转而弹簧不储能、弹簧储能结束而储能电机未正常停转以及分闸与合闸操作后电机均启动储能等。情况一可能是因为电机电源未接通、电机电源保险或内部碳刷烧毁或者电机线圈烧毁；情况二可能是棘爪的
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压紧弹簧疲劳、折断或脱落导致棘爪与凸轮缺口接触不良，不能实现电机轴套与储能轴的有效连接，或者是减速箱内的蜗轮、蜗杆等部件出现故障；情况三可能是储能轴曲柄上的小连杆裕量不足或者微动开关出现问题；情况四可能是合闸掣子发生变形或者合闸掣子与合闸滚子间磨损量超标导致合闸掣子与合闸滚子间的扣入深度过小，不能维持分闸状态，分闸时产生的振动，使合闸滚子脱扣，而此时断路器处于半分半合状态，凸轮转动时压不到三角形杠杆的滚针轴承上，致使合闸弹簧释放能量而连杆机构不动作，外部现象就是断路器分闸，储能电机动作。
2.2 合闸异常。合闸机构异常通常表现为：按下合闸按钮无响应，按下合闸按钮机构动作但未合闸成功，出现即合即分现象。情况一可能是合闸电磁铁烧坏、脱落或者卡涩；情况二可能是合闸滚子与合闸掣子间由于变形、缺油或灰尘存在卡涩从而导致转动困难，或者弹簧做功不够及拉杆过短导致凸轮砸压三角形杠杆上的滚针轴承时所产生的动作量不足以使主轴连杆旋转至合闸位置；情况三可能是分闸掣子与分闸滚子间的扣入深度不足，导致合闸不能自保持。 2.3 分闸异常。分闸机构异常通常表现为：按下分闸按钮无响应，按下分闸按钮机构有响声但未分闸成功。情况一可能是分闸电磁铁烧坏、脱落或者卡涩；情况二可能是分闸滚子及分闸掣子组件卡涩，不能正常分离或者凸轮一直压在三角形杠杆的滚针轴承上，即合闸弹簧力一直作用于机构，使得分闸滚子不能正常回落，无法分闸。 综合上述问题，断路器操动机构常见问题如下图2所示。 3 常见问题的处理方法
根据不同的故障现象快速定位到问题模块，对不同的故障部位采用不同的处理方法才能实现故障的快速消除，保障电网的安全稳定运行。
针对储能异常中的电机故障现象，应首先检查电机电源及保险和碳刷，如均无异常而电机不能启动，可更换电机；针对电机运转而弹簧不储能现象，应检查棘爪部件及与凸轮缺口的相对位置，不满足要求的应予以调整更换，如减速箱的轴套抱死，应对减速箱进行更换；针对分合闸后均储能的现象，应检查合闸掣子与合闸滚子间能否实现自保持，不合格的应予以调整更换。
针对合闸异常中的按下合闸按钮无响应现象，应首先检查电磁铁是否卡涩，如有则将合闸电磁铁拆下，抽出动铁芯，用酒精擦洗电磁铁内部和动铁芯上的污迹，然后观察动铁芯端部有无弯曲现象，如弯曲则对其进行校正或更换新的合闸电磁铁，并且检查电磁铁的固定位置是否合适，如有松动应涂胶紧固；其次测量合闸线圈电阻是否在合格范围，不合格的予以更换。 针对合闸动作但不到位的现象，应首先对操动机构各转动部位进行加油润滑，对出现问题的部件进行更换，观察凸轮是否已通过三角形杠杆上的滚针轴承：如已通过应调长连杆，通过加大主轴的旋转角度来完成合闸动作；如未通过，则应首先拆下绝缘拉杆与万向杆端轴承间的
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轴销，调短预压缩簧，在合格范围内尽量降低触头超行程，减少合闸弹簧的做功输出，如仍无法成功，则说明弹簧机械性能降低，做功不够，需更换合闸弹簧。此时连杆两端均有欠量，调节连杆作用并不明显。
针对即合即分现象，应首先检查分闸滚子和分闸掣子间能否维持标准的扣入深度，如存在问题应通过调整分闸掣子上部的调节螺丝或更换配件来消除；其次应检查连杆的长度能否使主轴旋转约60°，如无法实现应调整连杆长度。
针对分闸异常中的按下分闸按钮无响应现象，与合闸异常中的情况一相似，对分闸电磁铁进行对应的检查、测量和更换。针对按下分闸有响声但不成功现象应首先对开关各转动部件进行润滑，观察合闸掣子是否到位，如合闸已到位，则应调短连杆长度，使凸轮能通过三角形杠杆上的滚针轴承；如合闸不到位，则与上述合闸动作但不到位且凸轮未通过三角形杠杆的滚针轴承现象相同。
对断路器操动机构进行上述的消缺处理后，必须对该断路器进行机械特性和直阻试验，结果合格后方能投入运行。 4总结
ZN12-10型高压真空断路器广泛应用于现行设备，机械操动机构相互连接比较复杂，出现故障需要在现场逐步排查，消缺的约束条件也比较多，容易浪费宝贵的恢复时间。本文以故障现象为依据将机械操动机构的常见缺陷分为储能、合闸和分闸回路故障，对具体的故障现象和原因进行了分析，并针对不同类型的故障提出了对应的处理措施，期望对现场消缺工作提供一定的帮助。