浅谈断路器的操动机构

高压断路器操动机构定义：独立于断路器本体以外的机械操动装置，通过它可以对断路器进行操作。

通常与断路器分开装设。

特点：一种型号的操动机械可以配用不同型号的断路器，同一型号的断路器也可以配装不同型号的操动机构。

作用：将其它形式的能量转换成机械能，使断路器准确地进行分、合闸。

一、操动机构的产品型号含义特征数字派生标志设计序号结构形式产品名称第一部分：用大写字母C表示操动机构。

第二部分：表示操动机构的操动方式：S-手动；D-电磁；J-电动机；T-弹簧；Q-气动；Y-液压；Z-重锤第三部分：表示设计系列的顺序号，用数字表示。

第四部分：其它的标志，G-改进型；X-操动机构带箱子第五部分：特征数字：若操动机构为电磁、液压、弹簧和手动型的，这部分通常用最大合闸力矩来表示。

若操动机构为气动式的，这部分一般以它的活塞直径来表示。

如CY3表示设计序号为3的液压操动机构。

二、操动机构的组成1、合闸结构即能量转换部分，对于电磁操动结构是合闸电磁铁及相应组件；对于弹簧操动机构，是指蓄能弹簧和相应的蓄能机构以及合闸脱扣装置等元件；对于液压操动机构是指油泵、储压筒、合闸阀及合闸电磁铁等部件。

2、保持结构对于机械传动式操动机构是指维持支架或其他维持装置；对于液压操动机构，是指保持阀及相应的高压油补充回路。

3、分闸机构是指能快速脱扣分闸的结构。

对于机械式操动机构，是指分闸脱口装置及相应的连杆系统；对液压或气动操动机构，是指分闸阀及相应的阀系统。

4、输出装置它是指电磁、弹簧操动机构的主轴或液压、气动结构的活塞杆等。

5、辅助设备主要是由辅助开关、中间继电池、接触器等辅助元件组成的信号和保护回路。

三、操动机构逻辑框图操动机构的组成逻辑框图如图1—8所示，包括如下及部分。

图1—9 操动机构逻辑框图1、提升机构它是断路器内的传动装置。

其作用是通过传动机构传递过来的能量，带动断路器的导电杆的运动，从而使断路器的触头分断或者接通。

2、缓冲器其作用是，在高压断路器的合闸活分闸过程中，在某些特定的位置，要求有规定的速度。

浅谈断路器的操动机构1、操动机构的作用操动机构是高压断路器的重要组成部分。

带触点的开关电器，只有通过触头的分、合闸动作才能达到开断与关合电路的目的，因此必须依靠一定的机械操作系统才能完成。

断路器的操作机构由储能单元、控制单元和力传递单元组成。

传统的高压断路器都是带触头的电器，通过触头的分、合动作达到开断与关合的目的，因此必须依靠一定的机械操作系统才能完成。

在断路器本体以外的机械操动装置称为操动机构，操动机构与断路器动触头之间连接的传动部分称为传动机构和提升机构。

2、操动机构的分类根据操动机构合闸能量来源不同，操动机构可为、手动操动机构、电磁操动机构、弹簧储能操动机构、压缩空气操动机构、液压操动机构。

（1）手动操动机构用于小容量断路器，它采用手动合闸。

故障时自动跳。

其装设点的冲击短路电流最大值不超过30kA。

手动操动机构的优点是构造简单，缺点是不能远距离进行合闸操作。

（2）电磁操动机构利用电磁铁的作用力进行合闸，构造简单可靠。

缺点是合闸线圈需要很大的电流，一般合闸线圈都由直流供电，需要装设大功率直流电源。

至于交流操作机构。

由于尺寸较大，特别是电网内发生故障时，电压降低，使交流操作机构不能可靠动作，因此还没得到广泛应用。

（3）弹簧储能操动机构利用功率不大的电动机预先使合闸弹簧储能，当要合闸时，再使合闸弹簧的储能在短时间内释放出来使机构动作。

优点是本身取用的功率小，缺点是结构较复杂。

（4）压缩空气操动机构利用储气箱内的压缩空气，推动活塞来带动断路器合闸。

其优点是构造简单，工作可靠，进行合闸时没有剧烈的冲击，且合闸速度快。

缺点是必须具有压缩空气设备，压缩空气断路器都利用压缩空气进行操作。

（5）液压操动机构利用功率不大的电动油泵把油强迫压进蓄压器内，使里面的氮气压缩而蓄能。

需要合闸时，只要打开控制阀门，高压气体就可进入活塞缸使活塞运动，驱动断路器分台闸，主要是利用液体不可压缩原理。

其优点是断路器动作反应短，噪音小，但工艺要求高，价格较贵。

断路器弹簧操动机构的设计断路器作为电网主要保护和控制元件其运行可靠性十分重要。

弹簧操动机构是断路器的关键部件，其动作可靠性直接影响到断路器的运行质量，因此，选择和设计出优质可靠的弹簧操动机构一直是断路器研发工作者努力目标。

断路器作为电网主要保护和控制元件，其运行可靠性十分重要。

断路器该动时不时，不该动时乱动，都会造成线路故障，给电力系统带来巨大损失。

弹簧操动机构是断路器的关键部件，其动作可靠性直接影响到断路器的运行质量。

弹簧操动机构零件多，结构复杂，制作精度要求高，是断路器中机械技术含量最高的部件，同时也是断路器中故障多发部件，据统计，断路器中大约60%~70%的故障来自于弹簧操动机构。

因此，各国断路器研发人员一直致力于提高弹簧操动机构的可靠性，研发、寻找优质可靠的弹簧操动机构。

本文以能量—力矩（力）—强度的设计思路，可尽快设计出优质、实用的弹簧操动机构。

1能量计算弹簧操动机构输出能量即断路器的合闸功，是指操动机构储能弹簧储能后的能量。

目前，弹簧操动机构的设计多是借鉴现在机构技术，通过连杆作为桥梁与触头系统相连。

在设计弹簧操动机构时，必须先根据一次回路电压、电流等参数确定触头弹簧能量，再通过分闸过程分折，如根据分闸时触头的运动速度、运动件重量和摩擦阻尼等，计算得到分闸时能量，最后计算得到弹簧操动机构的输出能量。

弹簧操动机构的输出能量一般分配于触头弹簧能量、分闸弹簧能量、合闸时的电动力和运动件摩擦阻力所做的功以及动动件重力所做的功。

正常情况下，负载能量（触头能量和人闸弹簧能量）为机构输出能量的30%~50%，根据操动机构结构形式不同，所占比例有所差别。

一个操动机构的输出能量（也叫输出功），可通过储能弹簧的参数计算而得式中E—操动机构输出功，N·mm;K—弹簧刚度，N/mm;若为组合弹簧，则机构总输出功为各弹簧储能能量之和。

有时，为了方便计算操动机构的输出能量，也可按在依据输出功设计、选择机构时，必须特别注意的一点是：储能弹簧的预储能量（即P1时弹簧能量）不可太小，即储能弹簧的P1值不可太小。

断路器弹簧操动机构介绍一、断路器弹簧操动机构的组成1.弹簧：弹簧是断路器弹簧操动机构的核心部件，通过对弹簧的张紧储备一定的弹能，当需要断开电路时，通过释放弹簧的弹性能量来实现快速断开。

2.手动机构：手动机构是用于对弹簧进行张紧和释放的机构，主要包括手动动作机构和手动存储弹簧机构。

手动动作机构通过手动操作杆或手轮来对弹簧进行张紧或释放，而手动存储弹簧机构则用于将手动张紧的能量储存在一个可释放的机构中，以方便在需要时快速释放。

3.动作机构：动作机构是连接弹簧和断路器断开触点的部分，通过弹簧操动机构的动作来实现断路器的闭合和断开。

动作机构一般采用连杆机构，通过转动轴让触点运动实现闭合或断开。

4.控制电磁铁：控制电磁铁是断路器弹簧操动机构的辅助部件之一，通过对电磁铁的控制来控制断路器的闭合和断开动作，以实现对电路的控制。

二、断路器弹簧操动机构的工作原理断路器弹簧操动机构的工作原理是利用储存在弹簧中的弹性能量来实现断路器的快速关闭。

在正常情况下，断路器的弹簧被手动机构张紧，这时断路器处于断开状态，当电路发生故障时，控制电磁铁被触发，电磁铁产生磁力将断路器的触点吸合，然后释放弹簧的弹性能量，通过动作机构的传动将触点迅速拉开，从而实现断路器的闭合动作。

当电路故障排除后，人工操作手动机构将弹簧重新张紧，断路器恢复至断开状态。

三、断路器弹簧操动机构的特点1.快速断开能力：断路器弹簧操动机构通过弹簧的释放来实现快速断开电路，能够在电路故障发生时快速将电路切断，保障电力设备和人员的安全。

2.高可靠性：断路器弹簧操动机构采用高强度的材料制造，具有较高的机械强度和抗疲劳性能，能够保证长时间使用的可靠性。

3.灵活性：断路器弹簧操动机构采用手动机构和控制电磁铁相结合的方式进行操作，可以根据需要手动或自动控制断路器的闭合和断开动作。

4.操作简便：断路器弹簧操动机构的手动机构设计简单，操作方便，能够满足不同场合的需求。

5.自动重合闸功能：有些断路器弹簧操动机构还具有自动重合闸功能，在电路故障排除后，能够实现自动闭合电路，提高电能的利用效率。

高压断路器的操动机构操动机构是高压断路器的重要组成部分，它由储能单元、控制单元、和力传递单元组成。

高压SF6断路器的操动机构有多种型式，如弹簧操动机构、气动机构、液压机构、液压弹簧机构等。

根据灭弧室承受的电压等级和开断电流的差异，SF6产品选用弹簧机构、气动机构或液压机构。

弹簧机构、气动机构、液压机构各自的特点比较见表1。

表1一．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。

第6单元第六讲高压断路器的操动机构操动机构是带动高压断路器传动机构进行合闸和分闸的机构。

一、操动机构的分类和基本要求（一）操动机构的分类根据断路器合闸时所用能量形式的不同，操动机构可分为以下几种。

（１）手动机构（CS型）。

指用人力进行合闸的操动机构。

（２）电磁机构（CD型）。

指用电磁铁合闸的操动机构。

（３）弹簧机构（CT型）。

指事先用人力或电动机使弹簧储能实现合闸的弹簧合闸操动机构。

（４）电动机机构（CJ型）。

指用电动机合闸与分闸的操动机构。

（５）液压机构（CY型）。

指用高压油推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。

（６）气动机构（CQ型）。

指用压缩空气推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。

（二）操动机构的基本要求（1）具有足够的操作功率。

（2）具有维持合闸的装置。

（3）具有尽可能快的分闸速度。

（4）具有自由脱扣装置。

所谓自由脱扣，是指在断路器合闸过程中如操动机构又接到分闸命令，则操动机构不应继续执行合闸命令而应立即分闸。

（5）具有“防跳跃”功能。

（6）具有自动复位功能。

（7）具备工作可靠、结构简单、体积小、重量轻、操作方便、价格低廉等特点。

二、操动机构的结构和动作原理（一）电磁操动机构（CD型）电磁操动机构是用电磁铁将电能变成机械能作为合闸动力。

它的优点是：结构简单，工作可靠，能用于自动重合闸和远距离操作。

缺点是：合闸线圈消耗的功率太大，机构结构笨重，合闸时间长。

CD10型是一种户内壁挂式电磁操动机构。

由自由脱扣机构、维持机构、电磁系统和缓冲系统等组成。

可以电动合闸、手动合闸、非正常手动合闸，也可以进行自动重合闸。

操动电源采用直流220V 或110V。

1. 结构原理（1）合闸电磁系统。

电磁系统在操动机构的中、下部，主要由合闸线圈、合闸铁芯、铸铁支架、内圆筒、外铁筒、缓冲法兰及复位弹簧等组成。

铸铁支架的水平部分、外铁筒和缓冲法兰的上部经铁芯组成一个闭合磁路。

为了防止铁芯吸合时粘附在磁轭上，特加一黄铜垫圈和压缩弹簧，以保证铁芯在合闸终了时迅速落下。

七、高压断路器的操动机构一、简答题1．高压断路器的操动机构由几部分组成，它们的作用是什么？操动机构的组成和它们的作用如下：(1)能量转换机构它把执行操作的赋能变成机械能，使操动机构按规定的目的发生机械运动，这种机构如电磁铁、电动机、液压转动工作缸、压缩空气工作缸等。

当然，最简单的是人力，但随着断路器容量的加大及自动化水平的提高，依靠人力操作已不能满足运行工作的要求了。

(2)联动机构它把能量转换机构所变成的机械运动能用来促使断路器的动触头发生按操作目的的规定动作。

这种机构多由四边形连杆机构、拐臂、拉杆等组成。

(3)保持机构它使操动机构完成的操作得以保持，不因瞬时命令信息的消失而不能完成规定目标的任务，这种机构由动作灵活的机械卡销等组成。

(4)释放机构它接受操作人员和继电保护系统的命令信息，对保持机构进行反作用，即解除保持。

从而使断路器的跳闸弹簧释放能量，使断路器分闸。

它由电磁线圈推动可动铁芯，由可动铁芯打动保持卡销使保持解除，或者由电磁阀启动分闸油路或气路来实现。

2．断路器操动机构按工作能量形式的分类有几种？根据能量形式不同分以下几类（1）CS：手动操动机构（2）CD：电磁操动机构（3）CT：弹簧操动机构（4）CJ：电动操动机构（5）CQ：气动操动机构（6）CY：液压操动机构3．论述断路器各种操动机构特点？断路器的操动机构主要有电动弹簧储能机构、电磁操动机构和液压操动机构。

对于机械电动弹簧储能机构，它所暴露出来的缺点是机械结构十分复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，产品的可靠性不易保证。

对于电磁操动机构，其结构复杂程度和工作可靠性比电动弹簧储能机构要有所改善，但其致命的问题是合闸线圈消耗功率太大，要求配置价格昂贵的蓄电池组，以及电磁机构结构笨重，动作时间较长。

液压机构致命的缺点是密封问题。

统计资料表明：设备故障中有70％－90％以上为操动机构的机械故障。

因此必须对操动机构进行改进，以提高断路器的可靠性和免维护水平，以及实现开关设备的自动化、远动化和智能化。