ZW7-40.5型真空断路器所配的CT19型弹簧操 作机构由于具有能快速重合闸、电源容量小、交直 流均可使用、暂时失去电源仍可操作等优点，被广 泛使用在巴彦淖尔电业局各变电站内的35 kV出线 间隔上。2011年在春查检修期间，进行该类型断路 器传动试验时发现，由于合闸弹簧疲劳造成断路器合闸速度较慢以及二次合闸故障^[1]。断路器触头运 动速度慢将会造成以下后果：引起触头合闸震颤， 预击穿时间过长；使电弧燃烧时间过长，致使断路 器内压力增大，轻者烧坏触头使断路器不能继续工 作，重者将会引起断路器爆炸；造成越级跳闸，扩大 停电范围。国家电网公司《十八项电网重大反事故 措施》^[2]中明确要求：弹簧操作机构断路器应定期进 行机械特性试验，测试其行程曲线是否符合厂家标 准曲线要求；对运行10 a以上的弹簧机构可抽检其 弹簧拉力，防止因弹簧疲劳，造成开关动作不正 常。因此必须利用停电机会对运行年限较长的 ZW7-40.5型断路器进行特性检查，及时更换不合格 的合闸弹簧，避免安全事故的发生。

弹簧操动机构固定在断路器的基座上，同电气 控制部分共用1个箱体，操作所需的能量由三相共 用的合闸弹簧和分闸弹簧提供。操动机构储能时， 采用两级齿轮减速机构，电动机从齿轮轴的一端输 入功率，齿轮带动驱动爪，驱动爪在运行过程中与 驱动块咬合后带动储能轴转动，实现合闸弹簧储 能。储能达到要求时摇臂推动行程开关并切断电 动机电源，此时断路器合闸弹簧被拉伸做好合闸准 备，合断路器的同时，合闸弹簧能量一部分用于提 高合闸动触头的运动速度，另一部分则作为分闸弹 簧拉伸所需要的功（分闸储能）。因此，断路器的 分、合闸弹簧之间是相互作用的，这也是合闸弹簧 在分闸未储能状态下仍有约20 mm拉伸量的原因。

在春、秋查期间，对巴彦淖尔电业局合闸速度 不合格的断路器进行了统计，统计结果见表 1 所 示。从表 1可以看出：2个变电站的5台断路器存在 合闸速度慢故障，需要更换合闸弹簧。

表 1(Table 1)

表 1 合闸速度不合格断路器统计情况

表 1 合闸速度不合格断路器统计情况

更换合闸弹簧时发现，该项工作费时、费力，目 前现场更换合闸弹簧的平均时间为2～3 h。在全站 停电的情况下，个别断路器由于问题发现时间较晚 与工作结束时间发生冲突，为消缺需进行工作票延 期，造成了延误送电，降低了供用电可靠性。

目前在现场采用的更换弹簧方法为：2人同时 进行操作，1人使用大号一字螺丝刀将弹簧撑开缝 隙，另1人及时在撑开的弹簧缝隙内插入垫片，以此 类推，逐渐撑开合闸弹簧，直至合闸弹簧达到预定 位置后，将合闸簧挂在断路器操作机构上，挂上的 弹簧见图 1所示。

图 1(Figure 1)

图 1 目前更换合闸弹簧方法示意图

现场更换合闸弹簧操作时存在的问题如下：

（1） 插垫片时垫片数量无法确定，因为需要在 弹簧两侧同时插入垫片，且弹簧的拉伸长度是凭经 验人为拉伸，无法一次拉伸到位，这样就需要多次 拉伸合闸弹簧，造成时间上的延误，操作时间在150 min左右。

（2） 新员工对此项操作不熟练；

（3） 垫片插入后有迸飞的可能，构成设备、人 身安全隐患。

通过分析，更换合闸弹簧速度慢的原因主要有 2方面：弹簧自身应力大，弹簧不能达到预定位置而 无法挂上；对操作技能要求较高，检修人员操作不 够熟练造成更换时间长。

针对上述问题，设计、加工了更换合闸弹簧专 用工具。

根据合闸弹簧的结构、形状，设计并绘制了更 换弹簧专用工具的结构图^[4]，经过多次修改，确定专用工具由把手、支架、传动连杆、上固定环、下固定 环、轴销构成，工具结构示意图见图 2。

图 2(Figure 2)

图 2 专用工具结构示意图

由于市场上未见有生产、销售的专门针对电力 行业使用的弹簧更换专用工具，也没有可直接借鉴 的产品，而断路器合闸弹簧拉伸强度较高，这就要 求专用工具的材质必须满足设计要求。因此，利用 从汽车上更换下来的配件进行加工，例如轴承，由 于其材质标号高，完全能够满足弹拉伸力的要求。

由于专用工具各部件功能不同，受力强度、应 力等不同，需要不同材质的材料进行加工，因此针 对工具各个部件进行了不同选材，表 2为原材料的 选材情况。

表 2(Table 2)

表 2 专用工具原材料选材

表 2 专用工具原材料选材

专用工具的把手是凹下30°左右形状，以水管 为主要材料，经加热弯曲加工制成；支架为长方体 形状，以空心四方钢为材料，经机床切割制成；传动 连杆为长方体弯曲15°形状，以实心铁为材料，经弯 曲加工制成；上下固定环为半圆形，以钢制轴套为 材料，经机床加工制成；轴销为圆柱体形状，以实心 钢为材料。加工的成品见图 3所示。

图 3(Figure 3)

图 3 专用工具原材料

新型专用工具形状及结构符合断路器操作机 构合闸弹簧结构特点，操作时将专用工具上、下固 定环卡在合闸弹簧外两端的金属部位上，按压专用 工具把手，把手向下运动，把手与传动连杆通过轴 销连接，传动连杆固定在支架内向上运动，此时被 固定环卡住的合闸弹簧受到拉伸。将把手按压到 底合闸弹簧最大行程可达到3 cm，操作示意图见图 4所示。

图 4(Figure 4)

图 4 专用工具操作示意图

在班组库房内1台废旧断路器操作机构上进行 了该工具的试用，不同工作班组成员对合闸弹簧分 别进行了拆装，情况如下：

（1） 所有班组成员均能快速、安全地完成操 作；

（2） 在现场进行的拆除与安装弹簧的全过程 中，对左右2个弹簧的操作均能够轻松完成；

（3） 更换弹簧的操作时间在20 min内。

试用情况证明，该工具使用方法简单、便捷，班 组成员均能够熟练操作，且更换时间短，效果较好。

为验证更换时间在20 min内，从试用小组中抽 出5名成员，进行了如下现场操作流程：拆下固定合 闸弹簧的2颗螺丝，用专用工具把合闸弹簧卡好；按 压专用工具把手，调整弹簧长度使合闸弹簧达到预 定长度，挂上或取下合闸弹簧。分别对更换时间进 行了统计。统计结果显示：平均更换时间在15 min 左右，这个时间远远低于目标值的20 min。

2012年10月秋季检查期间，对那林套海变电站 内电容器341断路器进行特性试验，发现其合闸时 出现合闸速度慢（在合闸过程中不能一次到位，中 间出现缓冲现象）的情况，原因为该断路器机构合 闸弹簧疲劳。采用更换合闸弹簧专用工具及时进 行了更换，现场更换时间为16 min，更换后该断路器 的分合闸特性达到规定要求。

由于断路器合闸弹簧疲劳造成断路器特性下 降，更换合闸弹簧费时、费力、不安全，因此研制了 更换合闸弹簧的专用工具，使弹簧更换时间由之前 的2～3 h缩短为20 min内，在提高工作效率的同时 保证了工作人员的人身安全，取得了较好的效果。