高压断路器的操动机构

关于电力继电保护中断路器压力闭锁的探讨摘要：目前电力系统中的高压SF6断路器操动机构主要采用弹簧储能操动机构、液压操动机构和气动操动机构，操动机构是完成断路器分、合闸操作的动力能源，操动机构性能的好坏，直接影响着断路器的工作。

继电保护装置的正确动作和断路器顺利完成分、合闸过程与断路器的操动机构压力是否正常密切相关，因此继电保护和断路器双方在满足各自任务的前提下密切配合显得尤为重要。

关键词：电力继电保护；断路器；压力闭锁一、继电保护的任务当被保护的元件发生故障时，该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度的减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。

继电保护装置能反映电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动进行调整，或将那些会引起事故的电气设备予以切除。

二、断路器操动机构的分类弹簧储能操动机构是由电动机将弹簧拉紧或者是压缩弹簧储能，合闸时弹簧释放，将断路器合上。

气压操动机构和液压操动机构是利用气压或液压储能操作断路器分、合闸。

当气压或者液压低于规定值时，启动气泵或者油泵电动机储能，气压或者液压高于规定值时，气泵或者油泵电动机停止。

任何一个完好的断路器操动机构至少能够完成一次“分—合—分”的操作循环过程。

当液压操动机构和气压操动机构由于某种原因造成气（液）压力降低，不能保证断路器正确分、合时，按照贮压缸内剩余压力由高到低依次闭锁重合闸、闭锁合闸、闭锁跳闸以及禁止操作。

三、断路器压力闭锁与继电保护的配合重合闸压力闭锁接点必须引入继电保护装置，主要原因如下：第一，若系统内发生永久性故障，保护装置动作跳开相关断路器后，断路器进行一次重合闸，然后加速再次跳开该断路器，此时断路器完成一次“分—合—分”的循环过程，断路器操动机构的压力会降低，如果压力值降低至闭锁合闸的范围，就会断开合闸回路，断路器操作箱内的TWJ（跳位继电器）就会失磁返回，保护装置就会认为断路器在合位（因为现在多数微机保护装置都是以TWJ 接点返回来判别断路器在合位），重合闸开始充电。

• 由电动机8与齿轮泵 1产生的高压力油直 接推动活塞3，用来 操作速度不高、操 作功率不大的传动 轴
液压机构原理
LW 10B-252
型断路器的液压
操动方式为分相 操作，三相分别 配有相同的液压 机构，组成元件 如图所示。
液压机构的动作过程
五、液压弹簧操动机构 液压弹簧操动机构是液压与弹簧机构的组合。 工作模块 充能模块 储能模块 控制模块 检测模块
六氟化硫断路器的总体结构
1. SF6断路器的结构有瓷瓶支柱式和落地 罐式两大类。
（1）瓷瓶支柱式的总体结构和常规的瓷瓶
支柱式空气断路器与少油断路器相同，属积木
式结构。现代灭弧室容器多用电工陶瓷，布置
成“T”型、“Y”型、“I”型。
优点：耐压水平高，结构简单，运动部件 少，系列性好。 缺点：重心高，抗震能力较差，使用场合 受到一定限制。 电流互感器要单独装在自己的绝缘支柱上 ，通过空气绝缘的连接线连于断路器上。
四、液压操动机构
1、液压操动机构是用液压油作为能源来进行
操作的机构。其输出力特件与断路器的负载特性 配合较为理想，有自行制动的作用，操作平稳， 冲击震动小，操作力大，需要控制的能量小，较 小的尺寸就对获得几吨或几十吨的操作力。
除此之外，液压机构传动快、动作准确，是当
前高压和超高压断路器操动机构的主要品种。
7、缺点：
a、为使触头分开、电弧刚产生时就有较好的气 吹条件，单压式灭弧室的压气腔应该有一段预压缩 过程，使压气腔中的气压提高后，再打开喷口进行 吹弧。预压缩行程的存在会增大断路器分闸时间。 分断过程中，当操动机构带动动触头系统向下运动 时，压气腔内气体的压力将增高、并从喷口处向外 排出，产生和双压式灭弧装置类似的吹弧效应。 b、为满足压气的要求，需配置大功率的操动机 构。

高压断路器操作方法一、高压断路器的基本概念高压断路器是电力系统中用于控制和保护电气设备的关键装置，它能够在电路中断时迅速切断电流，以保护电气设备免受电流过载和短路等故障的损害。

高压断路器的操作方法对于电力系统的安全稳定运行至关重要。

二、高压断路器的结构高压断路器一般由控制部分、断路部分和操作机构等组成。

控制部分主要包括触发器、释放器等，用于控制断路器的开关动作。

断路部分则包括固定触头、动触头和隔离触头等，用于实现电路的断开和闭合。

操作机构则是用于操作断路器的手柄、按钮或电气信号等。

三、高压断路器的操作步骤1. 检查断路器的状态：首先要检查断路器的位置是否正常，确认其处于分闸状态，且没有被锁定或损坏。

2. 检查电气系统：在操作断路器之前，要先检查电气系统的运行状态，确认没有故障或异常情况。

3. 做好安全措施：在操作断路器之前，要戴好绝缘手套和绝缘靴，以免触电事故发生。

4. 打开断路器：根据操作手册或标识，使用操作机构将断路器的手柄或按钮转到分闸位置，使断路器打开。

5. 检查断路器状态：确认断路器已经打开，并观察断路器的指示灯或显示屏等，确认其状态正常。

6. 进行操作或维护：在断路器打开的状态下，可以进行电气设备的操作、维护或检修工作。

7. 关闭断路器：在操作或维护工作完成后，使用操作机构将断路器的手柄或按钮转到合闸位置，使断路器关闭。

8. 检查断路器状态：确认断路器已经关闭，并观察断路器的指示灯或显示屏等，确认其状态正常。

9. 恢复电气系统：在断路器关闭后，要检查电气系统的运行状态，确认没有故障或异常情况。

10. 撤销安全措施：在操作断路器完成后，要撤销安全措施，将绝缘手套和绝缘靴脱下，放回指定位置。

四、高压断路器操作的注意事项1. 操作人员应经过专门培训，熟悉断路器的结构和操作方法，并且要按照操作规程进行操作。

2. 在操作断路器之前，要确保周围环境的安全，避免有可燃或易爆物质存在。

3. 操作人员要注意自身的安全，戴好绝缘手套和绝缘靴，并且不要将手伸入断路器内部。

断路器操动机构动作低电压测试摘要:本文介绍了断路器操动机构动作低电压测试的原理和意义,分析和指出了低电压测试的方法,并结合笔者检修工作重点分析了典型的低电压测试案例，阐明了低电压测试对状态检修工作的开展和提高设备运行可靠性的关键作用。

关键词:断路器合闸分闸最低动作电压1 概述作为断路器特性测试的一个重要的内容，断路器操动机构动作低测试主要是为了验证断路器线圈是否灵敏和可靠，并且还能够测试整个操作机构在非额定动作电压下的性能。

操动机构可靠的合闸的时候，通常操动机构的电压是保持在（ 85%-110％）un的范围之内的；断路器分闸的电压是大于65％un；另外当断路器的电压小于30％un的时候，断路器是不能够分闸的。

最额定操作电压的30％到65％之间是高压断路器操动机构分、合闸电磁铁线圈的最低动作电压,在这个范围之内能够保证断路器的正常的运行，并进行可靠动作.而规定的下限30％主要是考虑的其中的误差值。

由于二次直流系统在绝缘不良，高阻接地的情况下，会在断路器分合闸线圈两端引入一个数值不大的直流电压,当线圈动作电压过低时，会引起断路器误分闸，俗称“偷跳”。

还有可能会发生分闸的现象，比如当动作电压比较低，断路器在强电的环境下，很容易造成强电磁的干扰，并发生分闸。

而有的时候断路器失灵,在事故发生的时候失去保护作用，不能够进行正确的动作，这主要是因为电压过高造成的。

断路器在电网的作用是开断、关合和承载运行中的正常电流，并在规定的时间内关合或开断规定的短路电流。

要使断路器能达到这些要求，其操动机构必须长期保持可靠动作，并且动作的速度和时间要满足灭弧特性的要求。

但是这几年来操动机构分合闸脱扣器出现的拒动和误动的故障频发，有的已严重影响断路器的正常运行，所以应当引起检修工作人员的足够重视。

在2011年的春季预防性试验工作中，将动作低电压测试作为断路器特性试验的必测项目，排除了数次事故隐患。

2 最低动作电压umin的理解和分析最低动作电压umin一般都在断路器分、合闸回路的两端测试，而《电气设备预防性试验规程》中规定的umin明显是指线圈两端的电压,且umin应是线圈两端而非分、合闸回路两端的额定电压。

S3——当压力继续下降时，重合闸装置闭锁
S4——当压力再下降时，合闸闭锁 S5——当压力下降这时，跳闸也闭锁
特点——靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。
（1）开关油的作用：灭弧、触头间的绝缘。 （2）特点：用油量少、体积小、结构简单、节 省钢材、防火防爆的特点，但检修周期短，在户 外使用时，受大气条件影响大，而且配套性差。 （3）分类： 35KV以下：户内式 35KV以上：户外式 35KV：户内、户外式 SN10系列 SW6系列 SN10系列 SW6系列
合闸状态
分闸状态
特点——断路器的液压操动机构利用压缩气体储能， 用压力油作为传递动力的介质，并借助各种操作油阀 进行控制，全面实现操动机的各项要求。该类操作机 构比较复杂，制造工艺和密封要求高。但动作迅速， 体积小，噪声和冲击力都很小，不需要大功率合闸电 源，短时失去电源仍可进行合分闸。在110KV及以上 的断路器配套中得到广泛应用。
外形： 均压电容 支持瓷瓶 底 座 单柱双断口 双柱四断口 110KV 220KV
灭弧室：两个 对称组成V形
机构箱
三柱六断口
330KV
配置CY12液压操作机 构
（1）开关油的作用：灭弧、触头间的绝缘和对地绝缘。 （2）缺点：体积大，用油多，增加了爆炸和火灾的危险 优点；配套性强，在户外使用受气候影响小，检修周 期较长。
高压电器中的电弧
(1)电弧的形成：
热电子发射 强电场发射
加速
阴极区
磁撞游离 温度 热游离 电弧
阳极区
弧柱
阴极发射（起因）→碰撞游离（重要因素）→击穿（量变到质 变）→热游离（主要因素）→维持发展
(2)电弧的特点：
电弧的放电现象是一种气体自持放电。

早期的SF6断路器都用双压式灭弧装置 ，由于其结构复杂，所需辅助设备多，维 护不便，已逐渐为单压式灭弧装置所取代 。（灭弧室有活塞，原理类似于打气筒）
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单压式灭弧装置
1、只有一种压力（一般为304-808kPa) 。在开断过程中，灭弧室所需的吹弧压力 由动触头系统运动时的压气活塞产生；
2、图11-2为单压式单向灭弧室的原理图 。图中，喷嘴2、压气罩3及动触头（导电 杆）4机械上为一体。
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储能模块
主要由储能活塞缸、储能 活塞、碟型弹簧组成.在液压 油的作用下通过储能器活塞压 缩碟形弹簧并将液压能长期存 储在储能活塞缸内，为断路器 分、合闸操作做好必要的能量 储备。
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碟簧
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控制模块
主要由电磁阀、换 向阀组成，通过主控室 给出的电信号命令使相 应电磁阀打开阀口，使 换向阀换向从而达到分 闸或合闸的目的。
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监测模块
主要由行程开关、安 全阀组成，通过对碟簧的 压缩量的监测带动行程开 关凸轮旋转来断开或闭合 微动开关触点达到为主控 室报警及自动闭锁的目的 。当压力高于规定值时泄 压阀自动开启达到保护机 构的目的。
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以上五个模块通过连接管连接后，可与工作 缸组成一个紧凑的整体，实现可靠的动作，其结 构特点具有以下几个优点： 1. 模块式结构具有结构简单紧凑，零件量少，通 用性强，性能可靠且便于检查。 2. 液压集成回路具有无外部油管，损耗小，传动 效率高，泄漏量低。 3. 优质碟簧储能器具有不存在氮气泄漏，系统压 力稳定，应力松弛小，寿命长，可靠性高 4. 优良的液压缓冲系统具有操作平稳，无反跳， 噪音低，易与和调速系统不同断路器适配。
2
(2)保护作用。当电力系统某一部分发生 故障时，它和保护装置、自动装置相配合， 将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电 范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气 设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运 行。

110kV高压断路器为何多采用三相机械联动摘要：高压断路器是电力系统中的重要元件之一，在电力系统运行方式调整及对系统中故障的隔离起重要作用。

高压断路器按操动机构配置分三相机械联动操作和分相操作两类：三相机械联动断路器三相共用一台操动机构，相间通过机械连杆连接，实现三相断路器的同时分合；分相操作断路器每相配置独立操动机构，可实现分相操作，若在汇控箱中增加联动操作继电器同时用电缆将三相操动机构连接起来，可实现三相电气联动操作。

目前我国电网中110kV及以下系统均采用三相机械联动断路器；220kV及以上系统中线路单元高压断路器因考虑系统联网运行可靠性以及线路故障中单相故障占比高等因素，多采用分相操作断路器；对于母线、变压器、电抗器等不允许非全相运行的元件则需采用三相联动断路器。

三相联动断路器有三相机械联动与三相电气联动之分，220kV及以上电压等级的高压断路器极间距较长，因加工安装工艺复杂等原因三相机械联动方式可靠性稍低，现场应用的三相电气联动断路器较常见。

关键词：110kV高压断路器；三相机械联动1故障分析2016年4月，在某330kV变电站新增110kV间隔断路器安装过程中，在分相进行断路器本体吊装过程时，断路器厂家技术指导人员图安装方便，在现场工程安装负责人不知情的前提下，将断路器中相固定拐臂的螺栓私自拆除，造成断路器中相出厂拐臂位置发生变化。

在断路器组装完成后，在对断路器进行机械特性实验时，发现断路器刚分、刚合速度以及断路器分、合同期数值始终不能满足断路器要求实验数值，在对断路器本体与操动机构进行多次调整后，各项试验数值也只能满足断路器要求数值的临界值。

对此现场安装技术人员认为ll0kV断路器设备也应像220kV断路器一样选用本体与机构直接连接的三相电气联动操动机构来替代现有的三相机械联动机构。

那么在110kV电压等级断路器设备中，三相电气联动机构的故障率是否就低于三相机械联动的机构呢。

下面对ll0kV电压等级时两种机构可能出现的故障进行分析。

机械 与设备
２ ２ ０ ｋ Ｖ断路器操动机构 性 能及检修探析
刁 群
（ 重庆大唐 国际石柱 发电有限责任公司 ，重庆 ４ ０ ９ １ ｏ ６）
【 摘 要】 在 断路 器 中最重要的组成部分就是操动机构 。操动
第 四 ，液 压操 动机 构 大 多 数 可 以活 动 的 零 件 都 浸 泡 在 航 空液 压
机 构 是 为 电路 器 提 供 能 量 的 分 电路 ，是 影 响 断路 器结 构 性 能的 最 重 要 原因 ，同时在 断路 器的检修过程 中，对于操动机构的检修是检修
操动 机 构 不 能 自行储 能 。经 常见 到 的产 品有 ， 西 门 子 的 ３ Ａ Ｔ ／ ３ Ａ Ｑ液 压油泵机构不 能打压 ，或是打压时间过长；西高的 Ｌ Ｗ １ ５气动操 动机 操动机构在 断路器 的组成 结构中具有十分重要 的作用 ，其是操 构在 内部压力 降低到气泵最小值时 ，不 能自行补压 ； 作合 闸动力 ，也 是断路器 完成 分闸的动力 。按照操动机构主要 的作 第 二，操 动机 构的密封产生缺陷 。其主要变现为 ，因为 密封存 用 是 按 照 相 关 国家 和 Ｉ Ｅ Ｃ 标 准 的 规 定 顺 序 来 操 动 断 路 器 实 现 分 合 在漏缝 ，或是密封物 老化 ，导致液压操动机构和气动操动机构 的高 闸，并使其一直保持在相对应的合、分 闸位置上 ， 操动机构 的性能 、 油压的 回路产生漏油 、漏气现 象。经常见到 的操动机构包括 Ｌ Ｗ Ｉ ５的 精度、可靠性 ，决 定了断路器 的工作 状态和实际效果 。现阶段 ，根 气动操动机构其机构的放水闸 、分 闸阀、高压底板等部位的漏气 ； 据不同断路器 电压等级对 操动机 构进行配置 ，按照能量储存方式 的 第三 ，操动机 构的信 号产生 异常。其主要表现为 ，因为操动机 不同分为三种，包括：弹簧机构、气动机构 、液压机构。 构的微开关 、压力开关或是与继 电器有 关的接触 点连接不 良或是元 １弹簧操动机构 的结构与特点 件破损等，导致操动机构发送信息产生异 常，或是不能将信息放送 弹 簧 操 动 机 构 其 工 作 原理 是 ：根 据 电 动 机 对 合 闸 具 有 一 定 的 储 出去 。经常见到 的操动机构包括 ，３ Ｔ Ａ 液压操 动机构错误发 出氦气 能能力，具体来讲弹簧 的储能通过 电动 机减 速装置来完成 ，并经过 泄露的警报；弹簧操动机构到达储能位置后，指示灯没有亮起等 ； 闭锁 系统保持在储能状态 。分 闸时，通 过分 闸按钮 锁使扣借助磁力 第四 ，操动机构控制 回路 的线路 断开 。其 具体表现为，操动机 脱扣 ，分闸弹簧释放能量 ，经过机械传递单元使动触 头运 动。分合 构的回路产生异常，导致分 闸、合 闸的回路线路 断开 ，开关没有起 闸弹簧是两个独立的螺旋式高压缩型弹 簧，电机 给合闸弹簧储能后 到分闸、合 闸的作用 。经常见到 的现象有操动机 构的合闸、分 闸线 在合 闸过程 中，除 了合 闸释放能量还会给分 闸弹簧储 能，合闸弹簧 圈被烧 毁；回路接线 的端 口产生脱落或是松动 ；气压 或是油压开关 释放 ，储 能电机立刻给其储能 。操动机构整体性 强， ． 不 用配备附 的 接触 点 产生 故 障 等 ； 第五，操动机构本身所产生 的机械故 障。其具体表 现为，设备 属设施 ，并且不 受周围环境温度影响 ，性能好 、运行 效率 高。然 而 因为其 结构较为复杂，对施工技术 的要求相对较 高。 目前，弹簧机 受到震 动、或转动部位的润滑条件受到变动 、生锈 、腐蚀 等因素的 械系统 已经逐渐取代液压机构 ，在 ２ ２ ０ ｋ Ｖ Ｓ Ｆ ６型号 的断路器 中，可供 影 响，导致机械 部件不能正常运行 。经常见到 的机械故 障包括 ，传 选择生产弹簧机构 的厂家越来越 多，使用 Ｓ Ｆ ６常见的断路器可 以将 动器 的连接杆变 形或是脱落、机械 的弹簧脱落 、 ． 辅助转换 的开 关不 弹簧机构 替换原有 的机构 。例如 ，西 门子 的 ３ Ａ Ｐ Ｉ断路器 、阿海珐 的 到位 等 。 Ｇ Ｌ ３ １ ４ 断路器、Ａ Ｂ Ｂ的 Ｌ Ｔ Ｂ ２ ４ ５ 断路器 ，它们都是用弹簧操动机构 。 ５ 操 动 机 构 在 检 修 中的 重 点 操动机构 在后期的维护、检修过程 中，首先要对各个组成 部件 ２气 动操动机构的结构与特点 气压操动机构 主要 的特点是 ，运用空气压缩器将分 闸产生 的能 的型号进行充分 考虑 ，在维护、检修前要保证操动机构 已经对 能量 量 ，经过对 空气 进行压缩 达到分闸的 目的， 同时结合分闸弹簧 的储 进行储存 ，并且 检查回路中是否还连着 电，以及断路器 目前合 闸、 能能力 ，将合 闸用 弹簧合 闸完 成。其结构主要是 由：控制 阀、脱扣 分 闸的位置等 内容。并向有关工作人员询 问操动机构在工作 中有无 器、分合 闸线 圈、空气压 缩装置 、合闸弹簧、储气罐 、分 闸维护挚 产生异常 ，并且产生缺 陷的具体表 现，对缺陷产生的原因充分 了解 子 等 部 件 组 成 。 它 具 有 以下 显 著 特 点 ： 后才能对操动机构进行检修 。在检 修时要严格遵守 “ 一看、二试、 三断 电、四释压 ”的操 作流程 ，一定注意千万不要在没有释放压力 第一 ，可靠性强 ，不 易损毁 、方便简单 ； 第二 ，不会产 生慢 合与慢分 现象。分闸位置 由挚子封死 ，合 闸 时 ，就盲 目拆卸 、安装操动机 构，避免操动机构因为检修人员 的突 位置 由弹簧保持 ； 然进入 ，使工作人员受伤或是 设备 受损。按照机 械设备的具体情况 第三 ，气动操动机构具有 良好的缓冲性能 。气动操动机构的活 以及在实际工作 中产生 的问题 ，除了进 行常规的维修 以外，在对操 塞和油缓冲装置直接相连 ，使 断路器在 合闸、分闸时所产生的冲击 动机构进行检修时还要重点注意下面几点 内容： 第一 ，液压机构 中液压 系统的排 气。在液压油中 由于受到空气 力有效减缓； 第四 ，有防止跳跃 的功 能。除电气具有防跳跃 功能外，在机械 的影响，经常会使操动机构 的合 闸、分 闸装 置受 到影响，同时会导 机构 上还 增 设 一 套 防 跳 跃 机 构 ； 致低压油泵外侧 有空气存在，进而导致打压效率低 ｛ 第二 ，操动机构 的压力开 关动作 值的测定和信息的核对 。主要 第五，断路器在合闸和分闸时机械性能稳定； 第六，在 对储气罐进行定期排水时，分闸时噪声很大。 包含气动操动机构与液压操动机构 中油泵补 压的起 、停值；油压下 ３ 液压操动机构的结构与特点 降合闸、分闸的 闭锁值 ：油压安全 阀动作 的复位值 等。动作值 一定 液压操动机构 的主要工作原理是 ，以液体 不能被压缩为理论基 要和厂家规定的数值相一致 ，倘若产 生偏差 要及 时更换。并且，对 础 ，将 液压 油作为传送介质，用高纯度 的氮气作为储 存媒 介，从而 相应的压力报警进行核对 、并检查 闭锁信号 是否正常，在对信 号进 实现对 能量 的储存 工作 ， 经过 高压油将 其输送 到机 构两侧 工作缸 中， 行核对 时，为了防止 内部信号 的回路产生异 常，进 而使信 号产 生误 以便使 断路器 达到合闸、分闸的操作 。液压操动机构 的主要组成 部 发现象 ，因此要注重不能使用端 口信号接触 点链接法进行 模拟 信号 件包括 ：压力开关、分合 闸线 圈、油箱 、工作缸、储压筒 、油泵等。 发送信 息； 第三 ，液压操动机构零压力 闭锁 和储 存压 力的氮气简预冲压力 其具有下面几 点特 点。 第 一，航空油的液压状态通常情况下是不 能被压缩 的，因此 ， 的检测 。在机构工作 中，当操动机构产生高压漏 油现象时或是油压 航空油具有准确性 高、使 用时间短 、传播速度快等特 点； 降至零 点时，为防止产生油泵重新补压时过慢 的现 象。要 设有 零压 第二，因为液压操动机构在工作 限定 时间内的油压较 高，通常 力闭锁 功能，经油泵 的电源切 断。在对储存压力 筒中的氮气进行预 冲压力测 量时，注意检 查氮气 是否产 生泄露现象； 超过 ２ ０ Ｍ Ｐ ａ ，因此，使用体积较小的工作缸可 以得到较大 的分闸、 （ 下转第 ２ ８ ５页 ） 合 闸能 量 ； 第三，液 压操动 机构 的输 出性 能平稳 ，负载 匹配特 性好 ；

断路器检修技术讲座第三讲　操动机构结构及工作原理(下)安徽省电力试验研究所　潘金銮中图分类号:T M 561 文献标识码:B 文章编号:1006-6357(2003)01-0053-04图3—7　CY3型液压操动机构工作原理图1—手按合闸按钮;2—手按分闸按钮;3—油箱;4—活塞;5—储压器;6—杆;7—密封圈压板;8—油泵;9—滤油器;10—阀;11—阀;12—分闸阀;13—静铁心;14—动铁心;15—推杆;16—泄油孔;17—逆止阀;18—通道;19—接头;20———通道;21—通道;22—接头;23—二级阀;24—泄油孔;25—活塞;26—通道;27—一级阀;28—泄油孔;29—推杆;30—动铁心;31—合闸阀;32—工作缸;33—合闸管道;34—活塞阀;35—放油阀;36—传动拉杆;37—导向支架;38—电接点压力表(YX 型)HQ —合闸线圈;FQ —分闸线圈;M —电动机;SS —微动开关;Q —辅助开关;K 1—高压力电接点;K 2—低压力电接点2.3　CY 3系列、CY 3A 系列液压操动机构基本结构和工作原理CY3系列(包括CY3—Ⅲ)、CY3A 系列(包括CY3A —Ⅲ)液压操动机构均属储能机构,它由储能元件、控制阀系统、执行元件、辅助部件等几个主要部分组成。

CY3系列采用管式结构,而CY3A 系列改进为集成块式结构,它将原CY3机构的油缸、分闸一级阀、合闸一级阀、合闸二级阀、放油阀全部集成于一体,取消全部连接管路,大大减少了外泄漏,同时减小了体积和重量。

CY3系列机构与CY3A 系列机构虽有不同的结构布置,但工作原理基本相同。

2.3.1　C Y3液压机构工作原理CY3液压机构的工作原理图如图3—7所示,其工作过程如下:(1)储能。

启动油泵8,液压油经滤油器9进入油泵,经压缩将高压油送到储压器5的下部、推动活塞4上升、压缩氮气,当活塞4上升到一定位置,微动开关将切断电动机电源,储能完成。

河南农业大学本科生毕业论文（设计）题目一种高压断路器电动操作机构的设计和加工工艺研究学院机电工程学院专业班级 07级机制4班学生姓名程少华指导教师张秀丽撰写日期：2011年5月10日摘要电动操动机构可以实现高压断路器的“合”、“分”、“接地”三工位动作。

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高压断路器实现合分闸运动。

设计出一种弹簧操5r。

为了尽量避免弹簧操动动机构，使其输出扭矩为m90，输出转速为min~110N机构存在的手动操作费力、传动不能准确到位等问题，设计出一种手动脱开机构，当搬动手柄轴调至手动位置时，手动合分闸需要的力量适中。

本文介绍了高压断路器操动机构的发展历史及各种操动机构的优缺点，并针对一种高压断路器合分闸需要的扭矩，对其进行电动操作机构的设计，并着重介绍了操作机构主要零部件轴、齿轮的强度计算、机构设计和机械加工工艺的制定，以及操作机构箱体的机械加工工艺的研究和箱体钻孔的夹具设计。

关键词：电动操作机构；强度计算；结构设计；加工工艺；夹具设计The design and processing technology research of a kind of high voltage circuit breaker electric operatorAbstractElectric operation system can realize of high voltage circuit breaker "close", "points", "ground" 3 Labor movements. Spring operation structure is a spring as energy-storage components mechanical operation structure. Spring's stored energy completes with the aid of the electric motor through the decelerating device, and maintains at after the lock catch system the stored energy condition. Open circuit, lock using magnetic tripping, spring release energy, after mechanical transmission unit to realize high voltage circuit breaker fits break-brake movement. Designs one kind of spring to hold the drive mechanism, causes its output torque is 90~110N.m, the output rotational speed is 5r/min.In order to avoid spring operation manual operation of dynamic organizations are not accurate in place strenuous and transmission, design a kind of manual withdraw institutions, when move handle axis moves to a manual position, manual close break-brake need strength moderate. This paper introduces the high voltage circuit breaker operation structure and history of the advantages and disadvantages of various operation system, and in the light of a kind of high voltage circuit breaker close break-brake need torque, and carry on the electric operator design, and emphatically introduces the major parts of the shaft, operating mechanism of gear strength calculation, mechanism design and machining technology formulation, and operating mechanism of the machining process of the body and the research of fixture design drilling.Keyword：Electric operator; Strength calculation; Structure design; Processing craft; Fixture design目录1 引言 (1)1.1 常见的高压断路器 (1)1.2 高压断路器的组成 (3)1.3 高压断路器操动系统的简介 (3)1.4 现有操动机构存在的主要问题 (4)2 课题设计的参数要求及总体设计原则 (5)3 课题设计传动方案的设计 (6)3.1 传动方案的选择 (6)3.2 电动机的选取 (7)3.3 微动开关的选择 (8)3.4 确定传动装置的总传动比和分配传动比 (10)3.5 确定传动装置的运动和动力参数 (10)4 主要零部件的设计和工艺制定 (13)4.1 齿轮的设计及计算 (13)4.2 轴的设计及计算 (17)4.3 II轴加工工艺的制定 (21)4.4 大齿轮加工工艺的制定 (23)5 箱体加工工艺的制定和钻孔夹具的设计 (25)5.1 箱体加工工艺的制定 (25)5.2 箱体钻孔夹具的设计 (42)6 结果分析 (46)7 结束语 (47)参考文献 (48)致谢 (49)附录1：外文翻译原文 (50)附录2：外文翻译译文 (58)1 引言随着国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，对电力的需求量越来越多，促使电力事业迅速发展，电网不断扩大，供电质量和供电可靠性的要求也越来越高。

储能操作：
电动机↓ 减速器↓ 棘爪运动推动棘轮转动↓ 棘爪轴转动↓ 拉压合闸弹簧↓ 到过中位置（死点）↓ 行程开关动作切断电源↓ 储能保持挚子保持↓ 储能结束。
02 机构结构
CT26工作原理
合闸操作： 手动或电动合闸指令↓ 合闸电磁铁动作顶开合闸挚子↓ 储能保持挚子脱扣↓ 合闸弹簧能量释放↓ 凸轮推击输出拐臂↓ 拐臂转动输出能量↓
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2018-11-16
· 该参数值增大将会使分/合闸电磁 铁铁芯有效行程（推动分/合闸掣 子的行程）减小，如该值过大，同 样会造成机构拒分/合。
03 机构调试及试验
低电压调整
目的：保证机构在国标要求的电压范围内可靠动作或不动作。 · 国标电压范围： 合闸85%-110%；分闸65%-120%，且30%下不得分闸。
· CT26机构的低电压调整范围： 合闸低电压 85—110 V 分闸低电压 90—120 V (以上分合闸低电压指额定电压220V时的值，其他控制电压时按比例换算)
· 冲程过小，有效行程减小，将不能够使分/ 合闸掣子打开，会造成机构拒分/合。
03 机构调试及试验
分/合闸电磁铁顶杆与分/合闸掣子的间隙
要求值：0.8-1.2mm / 0.9-1.3mm。 · 与分/合闸电磁铁铁芯冲程搭配来 保证分/合闸掣子能够可靠脱扣为 原则。
· 该参数减小分/合闸低电压会变高； 该参数增大分/合闸低电压会变低。
03 机构调试及试验
速度特性的调整(避免出现合闸不到位）
目的：保证机构的输出速度满足断路器的特性要求。 · 方法： 紧分（合）闸弹簧，分（合）闸速度升高，反之降低。。
· 调整时先调整分闸速度，分闸速度调整合格后再调合闸速度。 （对弹簧机构而言，合闸过程中需要给分闸弹簧储存能量，

高压断路器的检测内容
高压断路器的检测内容主要包括以下几个方面：
1. 机械特性检测：检测断路器在动作过程中的速度、力量等机械特性，如分闸起始瞬间速度（刚分速度）、合闸起始瞬间速度（刚合速度）、最大分闸速度、最大合闸速度等。

这些值应与制造厂的规定值进行比较，以判断断路器动作速度的符合程度。

2. 电气特性检测：检测断路器的电气特性，如分合闸线圈电流、电压、功率等。

这些参数可以反映断路器在操作过程中的电气性能。

3. 操动机构振动信号检测：通过对操动机构振动信号的分析，判断断路器在操作过程中是否存在异常，如磨损、松动等。

4. 故障诊断：通过对断路器的状态监测和数据分析，诊断断路器是否存在故障，如绝缘损坏、接触不良等。

5. 灭弧性能检测：检测断路器在分合闸过程中的灭弧性能，确保断路器能够在故障情况下有效切断电路。

6. 辅助设备检测：检测断路器的辅助设备，如控制柜、保护装置、
测量仪表等，确保它们正常运行。

7. 环境检测：检测断路器所处环境的温度、湿度、气压等参数，以确保其在适宜的环境下工作。

8. 安全性检测：检查断路器的安全防护措施是否到位，如接地、防误操作等。

总之，高压断路器的检测内容涵盖机械、电气、振动、故障诊断等多个方面，以确保其在运行过程中的安全可靠。

能迅速切断故障电流，以防止扩大事故范围。 保护作用
一、起：断路器与电弧
三、结构和分类
三、结构和分类
三、结构和分类
（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。
2）落地罐式SF6断路器。其总体结构类似于箱 式多油断路器，它的灭弧装置用绝缘件支撑在 接地金属罐的中心，借助于套管引线，基本上 不改装就可以用于全封闭组合电器之中。这种 结构便于加装电流互感器，抗震性好，但系列 性差，且造价昂贵。
三、SF6断路器机构分类
三、SF6断路器机构分类
2）落地罐式SF6断路器。其总体结构类似于箱 式多油断路器，它的灭弧装置用绝缘件支撑在 接地金属罐的中心，借助于套管引线，基本上 不改装就可以用于全封闭组合电器之中。这种 结构便于加装电流互感器，抗震性好，但系列 性差，且造价昂贵。
三、SF6断路器结构分类
断路器结构分类 （1）瓷柱式SF6断路器。其灭弧装置在支持瓷
套的顶部，由绝缘杆进行操动。这种结构的优 点是系列性好，用不同个数的标准灭弧单元和 支柱瓷套，即可组成不同电压等级的产品；其 缺点是稳定性差，不能加装电流互感器。
三、SF6断路器结构分类
三、SF6断路器机构分类
四、高压断路器的型号含义和技术参数
全开断时间：全开断时间是指从分闸回路接到分闸命 令至所有极电弧熄火时的时间。次时间等于断路器的 分闸时间与电弧持续时间之和。
合闸—分闸时间（金属短接时间）：在合闸操作期间 第一相触头合的瞬间和在接着发生的分闸操作期间所 有相的弧触头分开瞬间之间的时间间隔

பைடு நூலகம்
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
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
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。

合闸状态
分闸状态
特点——断路器的液压操动机构利用压缩气体储能， 用压力油作为传递动力的介质，并借助各种操作油阀 进行控制，全面实现操动机的各项要求。该类操作机 构比较复杂，制造工艺和密封要求高。但动作迅速， 体积小，噪声和冲击力都很小，不需要大功率合闸电 源，短时失去电源仍可进行合分闸。在110KV及以上的 断路器配套中得到广泛应用。
使温度降低的方法有：吹弧、拉长电弧、或与冷却介质表面接触。
⑤电极材料：铜、银、铜钨、银钨合金具有熔点高、导热能力强、
(4)熄灭电弧的基本方法
提高触头的开断速度（分闸弹簧）
冷却电弧（油、SF6、真空、压缩空气） 拉长电弧 吹弧 增大绝缘介质气体压力 将触头置于真空灭弧室中 将长弧分割成多段短弧。
（3）分类： 手动型(S)、电磁型(D)、液压型(Y)、气压型(Q) 和弹簧型(T)等
（4）高压断路器的操作机构的型号
CD10
派生
设计序号
CT19
CY3 分类：(D、T、Y、Q、S） 操作机构：C
（5）基本要求：
具有足够的合闸功率 能维持断路器处在合闸位置，不因外界震动和其他原因产生误分闸功率。 有可靠的分闸装置和足够的分闸速度
S3——当压力继续下降时，重合闸装置闭锁
S4——当压力再下降时，合闸闭锁 S5——当压力下降这时，跳闸也闭锁
特点——靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。
（1）开关油的作用：灭弧、触头间的绝缘。 （2）特点：用油量少、体积小、结构简单、节 省钢材、防火防爆的特点，但检修周期短，在户 外使用时，受大气条件影响大，而且配套性差。 （3）分类： 35KV以下：户内式 35KV以上：户外式 35KV：户内、户外式 SN10系列 SW6系列 SN10系列 SW6系列

高压断路器机械特性测试及注意事项摘要：保证高压断路器各项机械特性参数在正常范围之内，是保证断路器正常运行的关键所在，文中首先介绍了断路器的各项机械特性参数、测试流程步骤及测试注意事项，并针对不同形式的操动机构，对机械特性试验数据异常情况进行了分析。

关键词：高压断路器；机械特性；操动机构一、引言高压断路器机械特性测试分项较多。

机械特性测试参数通常包括：合（分）闸顺序；合（分）闸最大时间；三相不同期；）同相不同期；合（分）闸时间；动作时间；弹跳时间；弹跳次数；弹跳幅度；行程；开距；超行程；过行程；刚合（分）速度；最大速度；（16）平均速度；金属短接时间；无电流时间；电流波形曲线（动态）；时间行程速度动态曲线等参数。

这些参数对断路器的安全运行起着重要作用。

二、高压断路器机械特性测试1.测试前的准备工作（1）熟悉被试品的结构、原理，特别是产品在合闸和分闸操作中本体和操动机构的动作原理。

（2）准备好试验所需要的设备、仪器、登记表、测量工具和导线等，并了解它们的原理、技术特性及使用方法。

（3）将被试断路器安装在专用试验架或者平台上，并放在试验区域的适当位置。

（4）提供试验的被试品必须完全符合图纸要求，断路器内应注满变压器油或者充以额定压力的灭弧和绝缘气体。

（5）用万用表或指示灯检查操动机构的线路是否正确和符合图纸要求。

（6）用兆欧表测量机构中线路及电气元件的绝缘电阻以确认操作线路是否具有良好的绝缘性能。

（7）对操动机构的电气线路及元件进行工频低电压耐受试验。

（8）对于液压操动机构，应当检查贮压器中所充氮气的压力值是否满足要求。

调整好各个信号开关的位置。

将机构贮能到所规定的极限数值且保持规定时间，以考核高压容器和管路的机构和密封强度。

2.测试流程及步骤（1）断路器低电压动作特性，将直流电源的输出，经刀闸分别接入断路器二次控制线的合闸或分闸回路中，在一个较低电压下迅速合上并拉开直流电源出线刀闸，若断路器不动作，则逐步提高电压值，重复以上步骤，当断路器正确动作时，记录此前的电压值。

断路器操动机构及其动态特性研究摘要：机械式操动机构在高压开关设备中主要体现在弹簧、液压、碟簧，这三项操动机构在应对断路器正常工作中的分合闸操作绰绰有余，拥有单一的特性曲线是这项工作的鲜明特征，导致在实践应用中存在较大的局限，即无法动作特性的调整不会随着参数的实时调整而发生更改，难以支撑起电网工作，因此需要在操作结构的动态上下功夫，应当调整新的参数以适应新机型。

关键词：断路器；动态特性1 真空断路器操动机构的基本结构用于本文研究的断路器参数设定为额定电压126kV、额定短路电流40kA、断路器构造为真空瓷柱式。

钢槽底座平台上支撑着断路器，这个底座与室内地基间通过通孔钢板连接，保持了底座稳定性，在槽钢轨道的内部安放着电机操动机构。

本文选取的断路器电机操动机构由控制系统、驱动电机、传动机构和断路器组成，法兰盘、拐臂、传动连杆和绝缘拉杆五个构件组成了传动机构。

操动机构正常工作程序为:首先发出分合指令，由驱动电机控制器完成，之后电机开始运转，传动机工作，在传动机作用下绝缘拉杆进行直线运动、触头做上下运动。

在电机的正常运转中，电机位置是换向位置时系统会自动监测识别，进而发出指令使电机导通相序做出更改，保证设备能够在同一个方向上不停的运转，使转子保持旋转运动，并依托传动机构实现对灭弧室中触头的上下直线运动，从而保证分、合闸操作的顺利进行。

运转时传动机构五个构件并不是全部运动，只有主轴未参加运动，且在灭弧室中参加运动的只有动触头，为实现动作机构部件的整体性，提高机械运行中的可控与可靠性，将机械部件的数量进行简化，由200多个削减成50个左右。

2 真空断路器的动态特性分析真空断路器正常运转工作中活动过程可简化为开距与超程，电机在这两个过程中转过的角度是68°，在结构运转的开合闸过程中会有机械碰撞产生，碰撞由两个动静触头接触导致，这个碰撞过程会产生极大的机械碰撞力，进而导致杆件与接触件发生弯曲，巨大的碰撞力作用下将触件弹起。