断路器弹簧储能机构常用拉簧或卷簧构成。卷簧具有结构紧凑，性能稳定、操作功低等优点。ABB公司的LTB245E1型断路器采用的就是BLK222型“涡卷”式弹簧操动机构，其主要特点是：成套性高、组件数量少、动作迅速。但是，工艺要求高、结构复杂。

2011年底，1台恢复送电的220 kV LTB245E1型断路器在送电过程中机构发生弹簧未储能故障，在处理过程中发现产品因装配工艺等原因存在质量隐患，在厂家技术人员的指导下检修人员及时进行了处理。

1、故障经过

2011年，220kV榕揭乙线停电进行保护定检，期间保护短时间内频繁传动开关多次。定检结束后，恢复送电。合上开关控制电源后大概一分钟后，运行人员发现后台“弹簧储能空开跳闸”光字牌亮，同时发现“弹簧未储能”光字牌一直高亮，没有复归。

运行人员立即停止操作到现场查看，发现C相弹簧机械指示未到储能满位置，打开机构箱发现储能电机空开已跳开，运行人员怀疑电机短路造成空开跳闸，于是用万用表测量电机相间电阻无异常后，再次合上储能电机空开，正常情况下储能在10S左右就应完成，现场却发现储能电机一直有运转声，声音沉闷异常，储能指示一直无法到达“储能满”位置。

几十秒后，储能空开过负荷跳开。运行人员无法处理故障，随即汇报调度将开关转检修。继保和检修人员到现场后，初步怀疑是储能位置继电器故障造成电机无法自动切断回路，造成电机堵转。根据电机储能回路分析，电机储能控制是由储能位置辅助接点直接控制的，与开关分合闸状态无关，及BLK222型机构在分合闸位置时均能储能。

2、故障分析

BLK222型操作机构利用“涡卷”式合闸弹簧直接驱动断路器的连杆，不需要任何中间凸轮盘，连杆或轴。卷簧由一个交流电机储能，所有动力元件都安装在一根由箱体支撑的主轴上。分闸缓冲器用于缓冲触头系统在行程末期的运动，分闸和合闸掣子相同，具有速动和防震的特点[1]。其结构如图1所示。

图1 BLK222型“涡卷”式弹簧操动机构结构图

在厂家技术人员的指导下，检修人员对C相开关机构箱进行了解体，发现储能位置辅助接点继电器功能是正常的，但是储能限位挡板并未到位，继续解体才发现合闸弹簧间的白色衬垫已发生严重变形。

该“涡卷”式弹簧操动机构中，断路器在合闸过程中就先完成了对分闸弹簧的储能。涡卷弹簧装于弹簧盒内，其内外端有钩环，分别与主轴和弹簧盒连接，弹簧盒外圆有齿轮。

储能时主轴不动，电机带动弹簧盒旋转，使涡卷弹簧储能，储能到位后，由合闸掣子闭锁，弹簧储能继电器限位开关动作切断储能回路。当合闸线圈接收到合闸指令脉冲后，使合闸掣子脱扣，合闸弹簧释放能量，由合闸驱动轴带动驱动拐臂，再经驱动拐臂牵引偏心拐臂传递给断路器的拉杆和分闸弹簧，断路器合闸，此后电机对合闸弹簧再次储能。

牵引偏心拐臂由分闸掣子闭锁，合闸驱动拐臂由合闸掣子闭锁，断路器保持在合闸位置 。在这次定检中，由于保护人员传动断路器，使得合闸弹簧层间的白色衬垫发生了位移，在短时间内多次传动后，由于最内圈卷簧不断收紧，留给衬垫的空间越来越小，随着衬垫逐渐向弹簧内部移动，最终衬垫受到卷簧的挤压导致变形，使卷簧无法正常储能到位。

该衬垫在弹簧外侧主要是为均衡弹簧各部分受力的作用。衬垫的固定主要是依靠装配时卷簧首端的夹紧件，夹紧件的功能就是调整卷簧与衬垫之间的空隙与受力大小的。

当过紧时，卷簧与衬垫空间太小，衬垫受的摩擦力明显增大，特别是最内圈衬垫受力最大，容易发生变形；当过松时，容易在释能过程中发生位移，如果向内圈移动则与过紧时一样效果。所以，夹紧件的压紧量有严格规定，只有在正常范围才能保证卷簧的正常工作。

此次故障，就是由于C相机构夹紧件过松导致的，在运行初期衬垫刚开始位移，卷簧的变形量还能够保证正常储能，随着定检传动次数增多，白色衬垫逐步受挤压使弹簧行程受到限制，储能行程挡板无法到位，造成无法切断储能回路，从而电机堵转过负荷跳开储能空开。

3、措施及原因分析

由于线路受运行方式影响不能长时间停电，调整夹紧件须有专门工具，厂家人员决定暂时采取临时措施，决定切割掉已变形的白色衬垫，使卷簧可以储能到位，等新的机构箱运到以后再进行更换，旧的机构箱返厂维修。并对此批次断路器随停电进行检查来杜绝隐患。图2为衬垫切割前后对比图。

图2 衬垫切割前后对比图

通过机构解体和动作原理分析，可以判断此次机构故障的原因是由于夹紧件装配工艺质量问题导致合闸弹簧层间白色衬垫位移，厂家事后对此次故障发来确认函，认为是由于装配工艺不当造成的，本身卷簧无问题。

值得注意的是，此次故障也不是第一次出现，在2010年也出现过一起类似故障，当时白色衬垫位移和变形没有那么厉害，厂家人员只是重新调整了衬垫位置并没有采取切割方式就解决了问题，由于问题不是很大当时并没有引起重视。

对于此批次的断路器怀疑可能均有此问题，但由于不能一一解体检查无法确定。此批断路器由北京ABB高压开关厂2008年2月生产，一共14组42相，编号为136000596701-136000596714。对于在恶劣雷雨天气下断路器可能发生多次单相重合的情况下发生断路器拒合故障，影响电网安全稳定运行。

4、结论

BLK弹簧机构采用瑞士生产的卷簧机构，成套性高，维护量小，整体运行可靠性较高。对于储能回路的问题，大部分是发生在电气回路，例如储能电机短路、行程开关失灵或受潮短路引起，机械故障也多发生于卷簧质量不佳导致断裂所致，而此次故障是由卷簧的辅料造成比较罕见。

事实表明，BLK机构发生程度较严重衬垫位移时，合闸成功率达不到100％。弹簧机构的多种优良特性使得市场占有率近年来增长迅速。虽然弹簧机构检修维护量小，但对它的维护工作仍需引起检修人员的高度重视，弹簧机构一旦出现故障，很容易发生开关拒动造成事故范围扩大。

对于本文所述故障，日常巡视中很难发现，其最直观的影响是储能机械指示不到位，因为指示是与储能卷簧连动的，与正常储能相比有小偏差。但是由于偏差行程很小，难以判断。故对断路器预试定检后检查储能指示，并与工作前对比，最好工作前后拍照进行对比。其次，如果发生电机堵转，没有发现其他问题时，应解体对弹簧进行分析。

在定期检修维护中，弹簧机构的检查，限于无法进行解体检查，主要进行目测检查、定期润滑等工作，并且继保定检时不应频繁传动，尽量降低对断路器的机械冲击，确保弹簧机构的运行可靠性。

本文编自《电气技术》，标题为“一起断路器弹簧储能故障分析与处理”，作者为刘滨涛、肖建华 等。