断路器操作机构-资料

　　断路器操作机构-资料_幼儿读物_幼儿教育_教育专区。高压断路器操动机构 1、机构介绍 ?高压SF6断路器的操动机构包括弹簧操动机 构、气动机构、液压机构、液压弹簧机构 等。 ?操动机构是高压断路器的重要组成部分， 它由以下几部分组成： – 储能单元

　　高压断路器操动机构 1、机构介绍 ?高压SF6断路器的操动机构包括弹簧操动机 构、气动机构、液压机构、液压弹簧机构 等。 ?操动机构是高压断路器的重要组成部分， 它由以下几部分组成： – 储能单元 – 控制单元 – 力传递单元 各种机构特点比较 机构类型 比较项目 储能与传动介质 适用的电压等级 出力特性 弹簧机构 螺旋压缩弹簧/机械 40.5KV—252KV 硬特性，反应快，自调 整能力小 气动—弹簧机构 压缩空气/弹簧 压缩性流体/机械 126KV—550KV 软特性，反应慢，有一 定自调整能力 液压机构 氮气/液压油/碟簧//压 缩 性流体/非压缩性流体 126KV-550KV 硬特性，反应快，自调 整能力大 反应，阻力特性 环境适应性 人工维护量 相对优缺点 反应敏感，速度特性受 反应较敏感，速度特性 反应不敏感，速度特性 影响大 在一定程度上受影响 基本不受影响 强，操作噪音小 最小 较差，操作噪音大 较小 强，操作噪音小 小 无漏油、漏气可能；体 积小，重量轻 稍有泄露不影响环境； 空气中水分难以滤除， 易造成锈蚀 制造过程稍有疏忽容易 造成渗漏，尤其是外渗 漏；存在漏油、漏液 2、操动机构 ?弹簧操动机构 ?气动操动机构 ?液压操动机构 2.1弹簧操动机构 ?弹簧操动机构是一种以弹簧作为储能元件 的机械式操动机构。 ?弹簧的储能借助电动机通过减速装置来完 成，并经过锁扣系统保持在储能状态。开 断时，锁扣借助磁力脱扣，弹簧释放能量， 经过机械传递单元使触头运动。 2.1.1弹簧操动机构原理介绍 ?分合闸操作采用两个螺旋压缩弹簧实现。 储能电机给合闸弹簧储能，合闸时合闸弹 簧的能量一部分用来合闸，另一部分用来 给分闸弹簧储能。合闸弹簧一释放，储能 电机立刻给其储能，储能时间不超过15s 。 ?运行时分合闸弹簧均处于压缩状态，分闸 弹簧的释放与合闸弹簧没有关系，可满足 O-0.3 sec -CO-180 sec -CO操作循环。 2.1.2弹簧操动机构动作原理 ? 分闸动作过程 ? 图1所示状态为开关处于合闸位置，合闸 弹簧已储能（同时分闸弹簧也已储能完 毕）。 ? 此时储能的分闸弹簧使主拐臂受到偏向分 闸位置的力，但在分闸触发器和分闸保持 掣子的作用下将其锁住，开关保持在合闸 位置。 2.1.2弹簧操动机构动作原理 －分闸操作 ?分闸操作（图1、2） ? 分闸信号使分闸线圈带电并使分闸撞杆撞 击分闸触发器，分闸触发器以顺时针方向 旋转并释放分闸保持掣子，分闸保持掣子 也以顺时针方向旋转释放主拐臂上的轴销A， 分闸弹簧力使主拐臂逆时针旋转，断路器 分闸。 2.1.2弹簧操动机构动作原理 ? 合闸操作过程 ? 图2所示状态为开关处于分闸位置，此时 合闸弹簧为储能（分闸弹簧已释放）状态， 凸轮通过凸轮轴与棘轮相连，棘轮受到已 储能的合闸弹簧力的作用存在顺时针方向 的力矩，但合闸触发器和合闸弹簧储能保 持掣子的作用下使其锁住，开关保持在分 闸位置。 2.1.2弹簧操动机构动作原理 －合闸操作 ? 合闸操作（图2、3） ? 合闸信号使合闸线圈带电，并使合闸撞杆撞击合 闸触发器。合闸触发器以顺时针方向旋转，并释 放合闸弹簧储能保持掣子，合闸弹簧储能保持掣 子逆时针方向旋转，释放棘轮上的轴销B。合闸弹 簧力使棘轮带动凸轮轴以逆时针方向旋转，使主 拐臂以顺时针旋转，断路器完成合闸。并同时压 缩分闸弹簧，使分闸弹簧储能。当主拐臂转到行 程末端时，分闸触发器和分闸保持掣子将轴销A 锁住，开关保持在合闸位置。 2.1.2弹簧操动机构动作原理 －合闸弹簧储能过程 ? 合闸弹簧储能过程 ? 图3所示状态为开关处于合闸位置，合闸弹簧释放 （分闸弹簧已储能）。断路器合闸操作后，与棘 轮相连的凸轮板使限位开关闭合，磁力开关带电， 接通电动机回路，使储能电机启动，通过一对锥 齿轮传动至与一对棘爪相连的偏心轮上，偏心轮 的转动使这一对棘爪交替蹬踏棘轮，使棘轮逆时 针转动，带动合闸弹簧储能，合闸弹簧储能到位 后由合闸弹簧储能保持掣子将其锁定。同时凸轮 板使限位开关切断电动机回路。合闸弹簧储能过 程结束。 2.1.2弹簧操动机构动作原理 －机械防跳原理 ?断路器防跳性能可以通过两个方面实现的： ? 第一是操动机构本身实现机械防跳； ? 第二是在操动机构的合闸回路中设置的 “防跳”回路来实现。 ?下图介绍了机械防跳装置的原理，其动作 过程如下: 2.1.2弹簧操动机构动作原理 －机械防跳原理 ? 图a所示状态为开关处于分闸位置，此时合闸弹簧 为储能（分闸弹簧已释放）状态，凸轮通过凸轮 轴与棘轮相连，棘轮受到已储能的合闸弹簧力的 作用存在顺时针方向的力矩，但合闸触发器和合 闸弹簧储能保持掣子的作用下使其锁住，开关保 持在分闸位置。 ? 当合闸电磁铁被合闸信号励磁时，铁心杆带动合 闸撞杆先压下防跳销钉后撞击合闸触发器。合闸 触发器以逆时针方向旋转，并释放合闸弹簧储能 保持掣子，合闸弹簧储能保持掣子顺时针方向旋 转，释放棘轮上的轴销。合闸弹簧力使棘轮带动 凸轮轴以逆时针方向旋转，使主拐臂以顺时针旋 转，断路器完成合闸。 ? 滚轮推动脱扣器的回转面，使其进一步转动。从 而，脱扣器使脱扣杆顺时针转动(见图b)，从防跳 销钉上滑脱，而防跳销钉使脱扣杆保持倾斜状态 (见图c). ? 断路器合闸结束，合闸信号消失电磁铁复位(见图 d). ? 如果断路器此时得到了意外的分闸信号开始分闸， 在分闸在这一过程中，只要合闸信号一直保持， 脱扣杆由于防跳销钉的作用始终是倾斜的，从而 铁心杆便不能撞击脱扣器，因此，断路器不能重 复合闸操作(见图e)实现防跳功能。 ? 当合闸信号解除时，合闸电磁铁失磁，铁心杆 通过电磁铁内弹簧返回，则铁心杆和脱扣杆均处 于图a状态，为下次合闸操作作好了准备。 弹簧机构的断路器在运行中的故障处理 分类 不正常现象 估计主要原因 1.1 电源不良 1.2 电气控制系统不良 1.不能电气 1.3 SF6气体压力不足,压力 合闸 开关动作闭锁 分合 动作 的异 常 1.4弹簧未储能故障 1.5 其它 2.1电源不良 2. 不能电气 分闸 2.2电气控制系统不良 2.3 SF6气体压力不足,压力 开关动作闭锁 2.4其它 SF6 3.SF6气体 气压 压力下降 异常 漏气 调查事项及对策 检查控制电压U80%Ue 控制线断线,端子松,合闸线圈故障,辅助开关 接点故障 补气到额定压力 电机回路电源故障，检查回路电压 U85%Ue 电机过流或储能过时报警 电机或机械系统故障 手动关合合闸电磁铁,合闸,检查电磁铁间隙 检查控制电压U60%Ue 控制线断线,端子松,分闸线圈故障,辅助开关 接点故障 补气到额定压力 手动关合分闸电磁铁,分闸,检查电磁铁间隙 补气至额定压力,参考充气作业要领,查找漏 气点,消除漏点 2.2气动操作机构 ? 气动操动机构是一种以压缩空气做动力进行分闸 操作，辅以合闸弹簧作为合闸储能元件的操动机 构。所以该机构确切应为气动-弹簧操动机构。 ? 压缩空气靠断路器自备的压缩机进行储能，分闸 过程中通过气缸活塞给合闸弹簧进行储能，同时 经过机械传递单元使触头完成分闸操作，并经过 锁扣系统使合闸弹簧保持在储能状态。合闸时， 锁扣借助磁力脱扣，弹簧释放能量，经过机械传 递单元使触头完成合闸操作。 2.2.1气动操动机构原理介绍 ?分闸操作靠压缩空气做动力，控制压缩空 气的阀系统为一级阀结构。合闸弹簧为螺 旋压缩弹簧。运行时分闸所需的压缩空气 通过控制阀封闭在储气罐中，而合闸弹簧 处于释放状态。这样分，合闸各有一独立 的系统，可满足O-0.3sec-CO-180sec-CO 操作循环 。 2.2.2气动操作机构组成 ?气动-弹簧操动机构的组成 ? 气动-弹簧操动机构见图4。气动-弹簧操动 机构是由活塞和气缸组成的驱动机构，还 包括控制压缩空气的控制阀，由电信号操 纵的合闸和分闸电磁铁、以及合闸弹簧， 缓冲器，分闸保持掣子、脱扣器等其它零 部件。 图4 2.2.3气动操作机构动作过程 －分闸动作过程 ? 分闸动作过程 ? 图4所示状态为开关处于合闸位置，由控制 阀内弹簧在连板上产生的顺时针方向的力 矩被掣子在连板上产生的逆时针方向的力 矩抵消，使控制阀不能动作，控制阀将压 缩空气封闭在储气罐中，使压缩空气罐内 的空气不能通过．产品在合闸弹簧作用下 保持合闸位置。 图5 图6 2.2.3气动操作机构动作过程 －分闸操作（1） ? 分闸操作（图4，5，6） ? a.分闸信号使分闸电磁铁通电 ? b.分闸电磁铁的动铁芯向下运动,撞击掣子。掣子 由两个连杆和三根短轴组成,白色轴连接着两个连 杆，两根黑色轴将两个连杆分别连在机架上。掣 子右侧的连杆在铁芯的撞击下顺时针旋转，左侧 的连杆反时针旋转，因而连板和掣子的约束被释 放。 ? c.连板顺时针转动，使控制阀在其内部弹簧力的 作用下打开。 2.2.3气动操作机构动作过程 －分闸操作（2） ? d.压缩空气罐内的压缩空气进入气缸。 ? e.压缩空气推动活塞向下与活塞相连的动触 头被带动，断路器分闸。 ? f.在分闸操作的最后阶段，连板被与活塞相 连的凸轮下压，使控制阀又回到合闸位置 状态。气缸内的空气通过排气口排出。最 后轴“A被分闸保持掣子锁住，断路器分 闸操作完成。在分闸操作时，合闸弹簧由 活塞作功储能。 2.2.3气动操作机构动作过程 －合闸操作过程 ? 合闸操作过程 ? 图6所示状态为开关处于分闸位置。在分闸位置， 断路器是由通过连接在机架上的分闸保持掣子在 机械上锁住。分闸保持掣子受到由合闸弹簧力产 生的反时针方向的力矩作用，此时其又与脱扣器 和自身轴销构成“死点”结构产生顺时针方向力 矩，保持产品的分闸状态。 ? 触头合闸需要的功是从合闸弹簧取得的。当轴 “A”3被释放，活塞由合闸弹簧驱动向上经传动系 统使动触头闭合。 2.2.3气动操作机构动作过程 －合闸操作 ? 合闸操作： ? a.合闸信号使合闸电磁铁通电。 ? b.合闸电磁铁的铁芯向下撞击脱扣器． ? c.脱扣器和分闸保持掣子之间的“死点’状 态解除． ? d.分闸保持掣反时针转动，轴“A”从分闸保 持掣于的约束中释放。 ? e.活塞和动触头由合闸弹簧驱动向上完成合 闸。 2.2.3气动操作机构动作过程 －重合闸 ?重合闸操作： ? 断路器的重合闸操作是依靠断路器分闸后， 其气动机构的传动系统与控制回路能迅速 地恢复到准合闸状态，然后在重合闸继电 器的控制下断路器再次合闸。如果短路故 障已经解除，则重合闸成功，断路器继续 正常运行，如果短路故障尚来解除，则关 合后立即(但不小于40ms)分闸，进行一次 不成功的重合闸操作。 分类 合闸 动作 的异 常 分闸 动作 的异 常 气压 系统 异常 气动机构的断路器在运行中故障的简单处理 异常现象 估计主要原因 1.1 电源不良 1. 不能电 气合闸 1.2 电气控制系统不良 1.3 空气或SF6气体压力不 足,压力开关动作闭锁 1.4 其它 2.1电源不良 2. 不能电 气分闸 2.2电气控制系统不良 2.3空气或SF6气体压力不 足,压力开关动作闭锁 2.4其它 3.空气压 3.1 漏气 力下降 3.2 空压机停止运转 调查事项及对策 检查控制电压U80%Ue 控制线断线,端子松,合闸线圈故障, 辅助开关接点故障 补气到额定压力 手动关合合闸电磁铁,合闸,检查电 磁铁间隙 检查控制电压U60%Ue 控制线断线,端子松,分闸线圈故障, 辅助开关接点故障 补气到额定压力 手动关合分闸电磁铁,分闸,检查电 磁铁间隙 查找漏气原因,消除漏点 检查电机电源,电机控制回路 2.3液压操作机构 ? 液压机构主要包含合分控制的驱动单元、 油泵以及蓄能器。 ? 根据储能器的不同可以分为液压氮气操动 机构和液压弹簧操动机构。 ? 液压碟簧操动机构的工作原理: 当贮能电机接通时，油泵将低压油箱的油压 入高压油腔，三组相同结构的贮能活塞在 液压的作用下，向下压缩碟簧而贮能。 液压弹簧储能机构 液压氮气储能机构 图8（a）未贮能，分闸状态 图8（b）已贮能，分闸状态 1—低压油箱 2—油位指示器 3—工作活塞 杆 4—高压油腔 5—贮能活塞 6—支撑环 7—碟簧 8—辅助开关 9—注油孔 10—合闸节流阀 11—合闸电磁阀 12—分闸电磁阀 13—分闸 节流阀 14—排油阀 15—贮能电机 16—柱塞油泵 17—泄压阀 18—行程开关 图8（c）已贮能，合闸状态 2.3.1液压操作机构动作过程 ?合闸操作 ? 当合闸电磁阀线圈带电时，合闸电磁阀动 作，高压油进入换向阀的上部，在差动力 的作用下，换向阀芯向下运动，切断了工 作活塞下部原来与低压油箱连通的油路， 而与储能活塞上部的高压油路接通。这样， 工作活塞在差动力的作用下，快速向上运 动，带动断路器合闸。 A1: 换向轴的左端面积, A2: 换向轴的右端面积, A3: 换向活塞杆 右端的面积 , 面积关系: A3 A2 (分闸)，A1 + A2 A3 (合闸) 合闸操作差压工作原理： ?施加压力的面积: A1， A2 和 A3， A1 + A2 A3 ?合闸后，由于差压原理，工作活塞和换向活塞均处于合闸闭锁状 态 合闸前级阀 换向阀 A1 A3 A2 分 闸 P ZT 合闸调速 调 PZ T 速 2.3.1液压操作机构动作过程 ?分闸操作 ? 当分闸电磁阀线圈带电时，分闸电磁阀动 作，换向阀上部的高油压腔与低压油箱导 通而失压，换向阀芯立即向上运动，切断 了原来与工作活塞下部相连通的高压油路， 而使工作活塞下部与低压油箱连通失压。 工作活塞在上部高压油的作用下，迅速向 下运动，带动断路器分闸。 分闸操作 差压工作原理： 施加压力的面积: A2 和 A3 ， A3 A2 A3 A1 A2 PZT 2.3.2液压操作机构动态分析 ?工作原理简化示意 （以液压碟簧机构为例） 图示位置为分闸位置且碟簧已 贮能，换向阀将油缸下端高压 通道封闭、低压回油通道接通。 ? 准备合闸 图示位置为分闸 位置且碟簧已贮能， 换向阀在电磁阀作 用下换向将油缸下 端高压通道接通、 低压回油通道封闭。 ? 合闸过程 图示位置为正在合 闸的过程，油缸上下端 均为高压油、由于截面 差产生了压力差，在压 力差的作用下，油缸活 塞带动断路器合闸。 ? 合闸位置 图示位置为合闸已完 成，处于合闸保持状态。 油缸上下端均为高压油、 由于截面差产生了压力差， 在压力差的作用下，油缸 活塞使断路器可靠地保持 在合闸位置。 ? 准备分闸 图示位置为合闸状 态准备分闸的过程，接 到分闸命令电磁阀使换 向阀换向，封闭油缸下 端的高压通道、接通油 缸下端的回油通道，在 油缸活塞上端高压油的 作用下，油缸活塞开始 带动断路器进行分闸。 ? 分闸完成及贮能 图示位置为正在分闸的过 程，换向阀封闭油缸下端的高 压通道、接通油缸下端的回油 通道，在油缸活塞上端高压油 的作用下，分闸到底后使断路 器可靠地保持在分闸位置。因 为分（合）闸过程消耗能量， 所以每次动作油泵都要重新启 动补充能量。 2.3.2我站OM-3型液压操作机构 ? 我站断路器液压机构型号为OM-3，其工作 原理与上述类型基本相同； ? 正常情况下，在合闸位置靠活塞上下两端 油压差（均为高压油）维持在合闸状态， 所以为了防止在高压油迅速泄漏的情况下 造成断路器慢分，加装机械防慢分装置； 3.断路器的定期检查 ? 分为一般性检查和大修性检查。一般性检 查是指仅对操作机构箱及机构、空气压缩 机系统进行的维护和对损坏的零部件进行 更换。一般性检查可在运行现场进行。 ? 大修性检查是指对于操作机构操作次数超 过3000次应对操作机构进行彻底检修。 ? 对于开断能力为63kA的断路器，切断该短 路电流16次后应该进行大修，更换弧触头。 运行应注意中的几个问题（1） ? 弹簧操作机构润滑脂（在运行了六年后， 一些润滑脂需重新涂敷 ） ? 机构行程的检查和凸轮间隙的确认 ? 电磁铁间隙的检查和调整 ? 对于气动操作机构还必须定期更换密封阀， 进行机构箱的密封检查，防潮检查，压缩 机油位检查和定期排水等工作。 运行应注意中的几个问题（2） ? 油泵频繁打压的具体原因有：（1）储压筒 活塞杆漏油。（2）高压油路漏油。（3） 微动开关的停泵、起泵距离不合格。（4） 放油阀密封不良。（5）液压油内有杂质。 （6）氮气损失。