[学习]高压断路器的操动机构

SF6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。

2024年变电设备检修工专业知识考试题库及答案（含各题型）一．多选题1.减小导体电阻的方法有(____)。

A、采用电阻率较小的材料作导体B、减小导体接触电阻C、适当增大导体的截面积D、减少导体的截面积参考答案：ABC2.密度继电器校验台主要由(____)组成。

A、储气缸B、压力显示屏C、气路连接部分D、触点连接部分参考答案：ABCD3.消弧线圈验收细则油浸式消弧线圈到货验收中本体到货验收的油箱及附件验收标准有哪些？(____)。

A、油箱及所有附件应齐全。

B、无锈蚀及机械损伤，密封应良好。

C、油箱箱盖及封板的连接螺栓应齐全。

D、紧固良好，无渗漏。

参考答案：ABCD4.站用变当有载开关动作次数或运行时间达到制造厂规定值时，应进行检修并对开关的切换(____)进行测试A、程序B、时间C、逻辑D、灵敏度参考答案：AB5.开关柜正常运行时，柜内温度因负荷大而温度较高的是(____)。

A、主进柜B、分段开关柜C、分段隔离柜D、电容器柜参考答案：ABC6.电磁操动机构（或弹簧机构、液压（液压弹簧）操动机构、气动(气动弹簧）操动机构）巡视：对于分相操作断路器检查各相(____)相对位置一致。

A、连杆B、齿轮C、拐臂D、机构参考答案：AC7.以下内容中属于变压器渗漏油的原因的有(____)。

A、密封件损坏或老化B、密封件质量不符合使用要求C、密封件选用尺寸不当或位置不正D、在装配时，密封件没有压紧到位而起不到密封作用参考答案：ABCD8.下列(____)工作需填用变电站（发电厂）第二种工作票。

A、控制盘和低压配电盘、配电箱、电源干线上的B、高压设备上工作需要部分停电者C、二次系统和照明等回路上的工作，无需将高压设备停电者或做安全措施者D、高压电力电缆不需停电的参考答案：ACD9.室内母线分段部分、母线交叉部分及部分停电检修易误碰有点设备的，应设有(____)。

A、明显标志的永久性隔离挡板B、明显标志的永久性隔离护网C、临时隔离挡板D、临时护网参考答案：AB10.在室内高压设备上工作，应在(____)悬挂“止步，高压危险！”的标示牌。

高压开关操动机构简介一、综述1操动机构的分类1.1按用途分类：可分为断路器用操动机构和隔离开关、接地开关、负荷开关等高压开关电器类用操动机构两大类。

1.2按传动介质分类：可分为电动机构、手动机构、气动机构、液压机构、弹簧机构、电磁机构、永磁机构、爆炸机构等多种类型。

断路器最常用的机构类型有永磁机构、弹簧机构、气动机构、液压机构四种类型。

隔离开关、接地开关、负荷开关等高压开关电器类最常用机构的机构类型有电动机构、手动机构、电动弹簧机构和用于组合电器的电动三工位机构。

断路器最常用的永磁机构、弹簧机构、气动机构、液压机构特点比较及适用范围见表1。

隔离开关、接地开关、负荷开关等高压开关电器类最常用机构的机构类型有电动机构、手动机构、电动弹簧机构和用于组合电器的电动三工位机构见表2。

表12 设计要求2.1 材料及热处理、表面处理要求除液压机构、气动机构要求较高外，其余机构一般轴类零件选用中碳钢45号钢、热处理调质；销类零件用低碳钢热处理渗碳淬火；齿轮类零件用中碳钢热处理整体调质、齿面淬火。

表面处理主要有镀锌、磷化、油漆等。

2.2 传动件的外购件选用弹簧类常用有拉簧、压簧、扭簧；轴承类常用有滑动轴承和滚动轴承，滑动轴承类常用有不带挡边和带挡边两种DU型无油轴套、滚动轴承类常用各种滚针轴承。

3 制造要求除液压机构要求较高外，其余机构和一般机械类零部件的制造要求相似。

除常规加工机床外，一定要有几台加工精度较高的数控车、数控铣床和一两台加工中心；内、外圆磨床、无心磨床要用。

一般机构组装后重量不太重，一吨吊车就完全够用了。

外部协作方面除热处理、表面处理外，还要用到钢铸件、铝铸件甚至可能是铜铸件和塑料压制件的协作单位。

电磁铁线圈的制造也需要外协。

4 试验手段要求机构组装好后，要进行工频耐压试验、绝缘电阻测试、机械特性测试、机械寿命试验、噪声测试等一系列试验，要有相应的仪器和设备。

5 人员要求除机加工技术人员和技工外，应另外配备熟悉高压电器的设计人员两名、试验人员一人、装配工艺员一人、销售技术员一人。

高压开关柜断路器（电磁、弹簧、永磁）操作机构工作原理、优缺点与选型计算方法（一）、电磁操作机构结构。

⑴、电磁操作机构原理：电磁操作机构结构比较简单，机械组成部件数量约120个，它是利用通过合闸线圈中的电流产生的电磁力驱动合闸铁芯，撞击合闸连杆机构进行合闸的，其合闸能量的大小完全取决于合闸电流的大小，因此需要很大的合闸电流。

⑵、电磁操作机构的优点主要有：①、结构比较简单，工作比较可靠，加工要求不是很高，制造容易，生产成本较低；②、可实现遥控操作和自动重合闸；③、有较好的合、分闸速度特性。

⑶、电磁操作机构的缺点主要有：①、合闸电流大，合闸线圈消耗的功率大，需要配大功率的直流操作电源；②、合闸电流大，一般的辅助开关、继电器触点不能满足要求，必须配专门的直流接触器，利用直流接触器带消弧线圈的触点来控制合闸电流，从而控制合、分闸线圈动作；③、操作机构动作速度低，触头的压力小，容易引起触头跳动，合闸时间长，电源电压变动对合闸速度影响大；④、耗费材料多，机构笨重；⑤、户外变电所断路器的本体和操作机构一般都组装在一起，这种一体式的断路器一般只具备电动合、电动分和手动分的功能，而不具备手动合的功能，当操作机构箱出现故障而使断路器拒绝电动时，就必须停电进行处理。

（二）、弹簧操作机构。

⑴、弹簧操作机构结构：①、弹簧操作机构由弹簧贮能、合闸维持、分闸维持、分闸4个部分组成，零部件数量较多，约200个，利用机构内弹簧拉伸和收缩所储存的能量进行断路器合、分闸控制操作。

②、弹簧能量的储存由储能电机减速机构的运行来实现，而断路器的合、分闸动作靠合、分闸线圈来控制，因此断路器合、分闸操作的能量取决于弹簧储存的能量而与电磁力的大小无关，不需太大的合、分闸电流。

⑵、弹簧操作机构的优点主要有：①、合与分闸电流不大，不需要大功率的操作电源；②、既可远方电动储能，电动合、分闸，也可就地手动储能，手动合、分闸，因此在操作电源消失或出现操作机构拒绝电动的情况下也可以进行手动合、分闸操作；③、合与分闸动作速度快，不受电源电压变动的影响，且能快速自动重合闸；④、储能电机功率小，可交直流两用；⑤、弹簧操作机构可使能量传递获得最佳匹配，并使各种开断电流规格的断路器通用同一种操作机构，选用不同的储能弹簧即可，性价比优。

高压断路器组成部分
高压断路器基本结构
（1）开断元件：开断、关合电路和安全隔离电源；包括导电回路、动静触头和灭弧装置。

（2）绝缘支撑元件：支撑开关的器身，承受开断元件的操动力和各种外力，保证开断元件的对地绝缘；包括瓷柱、瓷套管和绝缘管。

（3）传动元件：将操作命令和操作动能传递给动触头。

包括连杆、拐臂、齿轮、液压或气压管道。

（4）基座：用来支撑和固定开关。

（5）操动机构：用来提供能量，操动开关分、合闸。

有电磁、液压、弹簧、气动等。

高压断路器主要组成部分详解
高压断路器从结构功能上分，可分为导电部分、灭弧部分、绝缘部分、操动部分等四大组成部分。

（1）导电部分
主要包括动、静弧触头和主触头或中间触头以及各种形式的过渡连接。

其作用是通过工作电流和短路电流。

（2）绝缘部分
主要包括油、真空或SF6气体等绝缘介质和瓷套、绝缘拉杆等。

其作用是保证导电部分对地之间、不同相之间、同相断口之间具有良好的绝缘状态。

（3）灭弧部分
主要包括动、静弧触头、喷嘴以及压气缸等。

其作用是提高熄弧能力，缩短燃弧时间。

既要保证可靠地开断大的短路电流，又要保证开断小电感性电流不截流，或产生的过电压不超过允许值；开断小电容性电流不重燃。

（4）操动部分
主要指各种型式的操动机构和传动机构。

它的作用是实现对断路器规定的操作程序，并使断路器能够保持在相应的分、合闸位置。

高压断路器的实物外形图。

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。