一、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。 弹簧操动机构结构简单，可靠性高，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（储能电机采用交直流两 用电机）。运行时分合闸弹簧均处于压缩状态，而分闸弹簧的释放有 一独立的系统，与合闸弹簧没有关系。这样设计的弹簧操动机构具有 高度的可靠性和稳定性，既可满足 O-0.3 sec -CO-180 sec -CO 操作循 环，又可满足 CO-15sec-CO 操作循环，机械稳定性试验达 10000 次。 1.1 CT20 弹簧操动机构动作原理 CT20 型弹簧操动机构（图 1、图 2、图 3）利用电动机给合闸弹 簧储能，断路器在合闸弹簧的作用下合闸，同时使分闸弹簧储能。储 存在分闸弹簧的能量使断路器分闸。 1.1.1 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。 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。 1.1.2 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。 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，分闸触发器和合闸保持掣子将轴销 A 锁住，开关保持在 合闸位置。 1.1.3 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 33HB 闭合，磁力开关 88M 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 33HB 切断电动机回路。合闸弹簧储能过程结束。 1.2 机械防跳原理 图 4 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”线 介绍了机械防跳装置的原理，其动作过程如下: 1）. 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。 2）. 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。 3）．滚轮推动脱扣器的回转面，使其进一步逆时针转动。从而， 脱扣器使脱扣杆顺时针转动(见图 4b)，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 4c). 4）.断路器合闸结束，合闸信号消失电磁铁复位(见图 4d). 5) .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 4e)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 4a 状态，为下次合闸操作作好 了准备。 1.3 弹簧操作机构的组成 弹簧操作机构主要由箱体、二次控制部分、机构芯架组成。 图6 1.4）弹簧机构的技术参数 1.4.1 机构的参数见表 2 表2 1 弹簧机构活塞杆行程 100 .0 ?0.0 ? 3.0 mm 2 拐臂滚子和机构凸轮之间间隙 1.4±0.3 断路器处于分闸状 合闸弹簧定位螺母与定位杆距 12.0～47.0 态 合 闸 弹 簧 已 储 3 离 能。见图 8 合闸电磁铁行程 C 4 触发器与脱扣器间隙 D C－D 5.0～5.5 2.0～2.5 3.0～3.5 断路器处于分闸状 态。见图 9 触发器与防跳杆间隙 E 分闸电磁铁行程 F 5 触发器与脱扣器间隙 G F－G 1.0～2.5 2.8～3.2 0.8～1.2 1.6～2.4 断路器处于合闸状 态 。见图 10 控制回路与辅助回路参数 表3 序号 项目 单位 数据 备注 1 分、合闸线 按订货 V AC220 合同 5 电机功率 W 300 6 电机转速 r.p.m 750 7 电机电流 A 5.5 2.7 8 电压 V 220 加热器 功率 W 100 1.4.3 SF6 气体压力参数 SF6 气体压力参数随所配的产品，表 4 以 LW25-126 为例 表 4 （20℃） 序号 项目 单位 数据 1 额定充气压力 MPa 0.50 0.40* 2 补气报警压力 MPa 0.45±0.03 0.35±0.03 3 断路器闭锁压力 MPa 0.40±0.03 0.30±0.03 注：带*0.40 为低温使用开断电流 31.5kA 1.5 配弹簧机构的断路器在运行中的故障处理见表 5 表5 分 类 不正常现象 估计主要原因 调查事项及对策 1.1 电源不良 检查控制电压 U80%Ue 1..不能电气合闸 关 合 动 作 的 异 常 1.2 电气控制系统 控制线断线,端子松,合闸线 不良 圈故障,辅助开关接点故障 1.3 SF6 气体压力 补气到额定压力 不足,压力开 关动作闭锁 1.4 弹簧未储能故 电机回路电源故障，检查回 障 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 1.5 其它 2.1 电源不良 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 2.2 电气控制系统 控制线断线,端子松,分闸线 不良 圈故障,辅助开关接点故障 2. 不能电气分闸 2.3 SF6 气体压力 补气到额定压力 不足,压力开 关动作闭锁 2.4 其它 手动关合分闸电磁铁,分闸, 检查电磁铁间隙 气 压 控 3.SF6 气 体 压 力 下 制 降,63GA 发出补气报警 系 统 异 常 漏气 补气至额定压力,参考充气作 业要领,查找漏气点,消除漏 点 1.6）现场使用中几个问题 1.6.1）弹簧操作机构润滑脂的使用 弹簧操作机构的传动零件较多，而其本身又对传动摩擦等反力 特别敏感，所以出厂时对诸如轴销，轴承，齿轮，弹簧筒等转动 和直动产生相互摩擦的地方涂敷低温 2#润滑脂。在运行了六年 后，一些润滑脂需重新涂敷。注意棘轮齿面部和大小棘爪与棘轮 接触处一定不要涂抹低温 2#润滑脂，以防影响机构动作的准确 性。具体涂敷见图 7。 图7 1.6.2)机构行程的检查和凸轮间隙的确认 手动慢分，慢合机构可以测量机构行程和本体行程见图 8，测 量值应符合表 2 的技术要求。行程不够时，首先测量凸轮间隙， 凸轮间隙越大，行程越小。 1.6.5 合闸弹簧手动储能的方法 当电机回路失去电源时，合闸弹簧可手动储能其方法见图 12 将套杆 12－1 和套板手 12－3 插入棘爪轴的六角头内，顺时针方向旋 转套筒板手 12－3 就可将合闸弹簧储能 12-11 操动机构 B1 12-10 12-9 12-8 12-1 12-12 B2 12-3 12-2 12-7 12-6 G3=1. 4±0. 3 12-5 12-4 合 分 图 12 手动操作装置安装 12－1 套杆； 12－2 棘爪轴； 12－3 套板手； 12－4 套筒板手； 12－5 套 管； 12－6 盖板； 12－7 机构箱； 12－8 起重杆； 12－9 螺母； 承； 12-10 轴 12－11 拐臂； 12-12 合闸弹簧储能示意
