1、1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机构类型比较项目弹簧机构 气动弹簧机构 液压机构储能与传动介质 螺旋压缩弹簧/机械 压缩空气/弹簧压缩性流体/机械氮气/液压油压缩性流体/非压缩性流体适用的电压等级 40.5KV252KV 126KV550KV 126KV-550KV出力特性 硬特性，反应快，
2、 自调整能力小 软特性，反应慢，有一定自调整能力 硬特性，反应快， 自调整能力大对反力，阻力特性反应敏感，速度特性受影响大反应较敏感，速度特性在一定程度上受影响反应不敏感，速度特性基本不受影响环境适应性 强，操作噪音小 较差，操作噪音大 强，操作噪音小人工维护量 最小 较小 小相对优缺点 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、漏液可能2一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
3、，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
4、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。3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
5、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4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
6、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。51.1.3 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。61.2 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
7、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”线路来实现。图 4 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。72）. 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
8、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，
9、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。1.3.1) 箱体主要是将二次控制部分、机构芯架部分保护在相对封闭的空间,箱体防护等级为 IP54。1.3.2) 二次控制部分操动机构箱内，带有完善的二次控制和保护回路，如储能电机的过载，8超时等保护信号，就地、远方操作选择，自带防跳回路及 SF6 气体密度监测系统。1.3.3) 机构芯架主要构成： 凸轮轴装配分闸机构装配合闸机构装配合闸弹簧装配分闸弹簧装配操作机构总装。1.3.3.1 凸轮轴装配凸轮轴装配由棘轮装配、微动开关装配和离合器等构成，完成合闸弹簧储能的功能，通过微动开关实现对储能
10、电机的控制。1.3.3.2 分闸机构装配分闸机构装配由分闸电磁铁、拐臂、分闸掣子装配构成。完成合闸位置的保持和接受分闸命令进行分闸操作。1.3.3.3 合闸机构装配合闸机构装配由合闸电磁铁、防跳装置、合闸储能保持掣子装配等构成。完成合闸弹簧储能后保持和接受合闸命令进行合闸操作。1.3.3.4 合闸弹簧装配合闸弹簧装配包括合闸弹簧筒，拉杆，合闸弹簧等。1.3.3.5 分闸弹簧装配分闸弹簧装配包括分闸弹簧，油缓冲器装配等1.4 弹簧机构的技术参数1.4.1 机构的参数见表 2表 21 弹簧机构活塞杆行程 mm0.3192 拐臂滚子和机构凸轮之间间隙 1.40.33合闸弹簧定位螺母与定位杆距离12.
11、047.0断路器处于分闸状态合闸弹簧已储能。见图 8合闸电磁铁行程 C 5.05.5触发器与脱扣器间隙 D 2.02.5CD 3.03.54触发器与防跳杆间隙 E 1.02.5断路器处于分闸状态。见图 9分闸电磁铁行程 F 2.83.2触发器与脱扣器间隙 G 0.81.25FG 1.62.4断路器处于合闸状态 。见图 101.4.2 控制回路与辅助回路参数控制回路与辅助回路参数见表 3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、合闸线圈控制电压 V DC220 DC 1102 分闸线圈电流 A 2 5.83 合闸线圈电流 A 2 3.34 电机电源电压 VDC110/220AC220按订货合同105 电机功率 W 3006 电机转速 r.p.m 7507 电机电流 A 5.5 2.7电压 V 2208加热器功率 W 1001.4.3 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 0.450.03 0.350.033 断路器闭锁压力 MPa 0.400.03 0.300.03注：带*0.40 为低温使用开断电流 31.5kA
