第九章 断路器的操动机构g
断路器操动机构2
三、液压操动机构
3.1．概念
液压机构是用液压油做为能源来进行操作的。 目前， 我国生产的 断路器用的液压机构采用储能常充压差动 工作原理。高压油泵把油储存在储压器中，断路器的运 动是由工作缸活塞操作，活塞的运动靠阀门控制。 工作缸的左侧直接与储压筒的常压油相连接。 右 边接阀门，也与高压油相连通，两侧均有高压油，但活 塞两侧的受力面积不等，在这一压差作用下，活塞运动 使开关合分闸。 液压机构的优点是操作用的高压油可先用油泵储存 在储压筒中，带动油泵的电动机只需 1.5 kw ，且交 、 直流通用，动作时，速度快而平稳。直流操作电源容量 易满足。
2.1.3 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 。
3.5.2、油泵打压时间过长
造成原因：1 .油泵效率低。 2.油路、阀系统有轻微泄露。 判断方法：1 .拆除油泵与阀系统连接管，启动油泵，用手堵 住管口， 检查有压力表明油泵正常。例 2. 如果油泵能打压，但打压时间稍长，看打压后油 泵是否频繁打压，如打压，则阀系统泄露。 阀系统泄露：检查接头， 检查一级二级阀。 检查步骤： 1. 先查外观是否漏油。 2. 打压至工作压力，是否频繁打压。
3.3.3自保持
高压油通过二级上锥阀上的小孔（直径 0.5），进入二级阀上部，使阀芯上部一直 保持着高压油，因而断路器保持在合闸状态。
高压断路器的操动机构
6复位 复位
断路器分闸后， 断路器分闸后，操动机构中的各个部件应 能自动地回复到淮备合闸的位置， 能自动地回复到淮备合闸的位置，对于手 动操动机构， 动操动机构，允许通过简单的操作后回复 到淮备合闸位置，因此， 到淮备合闸位置，因此，操动机构中还需 装设一些复位用的零部件， 装设一些复位用的零部件，如连杆或返回 弹簧等。 弹簧等。
第六章 高压开关电器
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 本章小结 思考练习 高压断路器概述 油断路器 真空断路器 六氟化硫断路器 高压断路器的操动机构 隔离开关 负荷开关
6.5高压断路器的操动机构—概述
操动机构
传动元件
高压断路器的 操动系统
传动系统
提升机构 传动机构 油缓冲器
2传动系统
动触头 提升机构 传动机构 传动元件 能源
缓冲器 断路器本体 操动机构 分合命令
传动系统连接着操动机构和触头。主要包括传动元件、提升机构和它们之间 传动系统连接着操动机构和触头。主要包括传动元件、 传动元件 的传动机构。 的传动机构。 传动元件：由连杆机构或液压、气动传动机构等构成。 传动元件：由连杆机构或液压、气动传动机构等构成。 提升机构：带动断路器的触头运动，用来提升触头进行分、合闸。 提升机构：带动断路器的触头运动，用来提升触头进行分、合闸。它使动触 头按直线或近似直线运动，所以也叫做变直机构 变直机构。 头按直线或近似直线运动，所以也叫做变直机构。 传动机构：连接上面两个机构的中间环节， 传动机构：连接上面两个机构的中间环节，是操动机构过渡到提升机构的一 种连接传动机构。主要作用是传递能量，改变运动方向。 种连接传动机构。主要作用是传递能量，改变运动方向。一般由连杆机构组 成。
5防跳跃 防跳跃
断路器操动机构
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。
高压断路器的操动机构讲解学习
各种操动机构
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2电磁操动机构
靠电磁力合闸的操动机构称为电磁操动机构。电磁操动机 构的优点是结构简单、工作可靠、制造成本较低，缺点是 合闸线圈消耗的功率太大，因而用户需配备价格昂贵的蓄 电池组。电磁操动机构的结构笨重，合闸时间长(0.2s— 0.8s)，主要用来操作126kV及以下的断路器。
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1.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。
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各种操动机构
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5气动操动机构
利用压缩空气作为能源产生推力的操动机构称为气动操动 机构。
各种操动机构
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6永磁操动机构
利用钕铁硼永久性磁铁作为能源产生推力的操动机构称为 永磁操动机构。
型式 手动 电磁 弹簧
液压 气动
主要优点
主要缺点
备注
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1结构简单，价廉2不 1不能遥控和自动合 用于12k V以下，开
对操动机构的基本要求
断路器的全部使命，归根结底是体现在触头的分、合动作 上．而分、合动作又是通过操动机构来实现的。因此，操动机 构的工作性能和质量的优劣，对高压断路器的工作性能和可靠 性起着极为重要的作用。 1.具有足够的合闸功率，保证所需的合闸速度。 2.能维持断路器处在合闸位置，不产生误分闸。 3.有可靠的分闸速度和足够的合闸速度。 4.具有自由脱扣装置。 5.防跳跃 6.在控制回路中，要保证分合动作准确、连续。 7.结构简单、体积小、价格低廉。
浅谈断路器的操动机构
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。
断路器操作机构及二次回路基础知识介绍
2.3 二次回路原理图
合开闸关回二路次回路要通过继电器远方及其常开常闭触点的就组地合来实现分合闸（正手电 动、电动，就地、远方）、控制回路（油压低闭锁、漏氮闭锁、气压低闭
锁）、三合相闸到不位一致延时分闸、防跳、电动机和油泵控制以及各种信号回路。
S1LA（31/32,41/42）开断 S1LA（157/158） 闭合
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1.1 操作机构的基本知识
1. 操作机构的功能
断路器的操作机构是独立于断路器本体以外的机械操动装置，通 过它可以进行断路器的分合闸操作，其组成逻辑框图如下：
能源
操动 机构
传动 机构
提升 装置
触头
分合 命令
分合 指示
分合 指示
缓冲 装置
2. 操作机构的基本要求
（1） 具有足够的功率，保证所需的分合闸速度； （2） 能够维持断路器在合闸位置，不产生误分闸； （3） 具有自由脱扣、防跳、防慢分、自动复位、闭锁等功能； （4）控制回路可靠，保证分合动作准确连续；
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1.2 液压操作机构的组成
储能模块包括储能机构与动力机构。 ➢ 储能机构：储能活塞、储能介质（氮气筒、碟簧）；压力平衡原理 ➢ 动力机构：电动机、油泵等；将低压油变为高压油，电能变为机械能
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1.2 液压操作机构的组成
控制模块主要由2个分闸电磁阀、1个合闸电磁阀及换向阀组成； 主要功能：接受分合闸命令使阀门开闭，改变油回路，达到分合闸目的。
合闸命令仍然存在
就地远方 转换开关
行程开关
防跳继电器线圈K7得电 K7触点7-9转到7-8
防跳继电器线圈自保持
合闸中间继电器
防跳试验： 转换开关选择就地、按下合闸按钮（不松手） 按下分闸按钮——跳闸不再合闸
第九章 配 电 装 置
D=A1+1800（mm） ---屋外（屋内）
E---屋内配电装置向屋外的出线套管中心线到屋外通道路面的 距离： 35kV及以下 E=4000mm
60kV及以上
栅状遮栏的高度不应低于 1200mm，栅状遮栏到地面 的净距以及栅条间的净距 应不大于200mm； 网状遮栏的高度不应低于 1700mm，其网孔不应大于 40X40mm2；
境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行及检修要求，通 过经济技术比较确定。
一般情况下，在大、中型发电厂和变电站中， 110kV及
以上电压等级一般多采用屋外配电装置。35kV及以下电压等 级的配电装置多采用层内配电装置。
遇特殊情况，110kV装置也可以采用屋内配电装置。如
城市中心等空间狭小的场所或处于严重污秽的海边或化工区 等区域。
屋外配电装置的特点：
（1）土建工程量较少，建设周期短。 （2）扩建比较方便。 （3）相邻设备之间的距离较大，便于带电作业。 （4）占地面积大。 （5）设备露天运行受外界污秽影响较大，设备运行条件 较差。 （6）外界气象变化使对设备维护和操作不便。
2、什么是最小安全净距？
• 最小安全净距：以保证不放电为条件，该 级电压允许的在空气中的物体边缘的最小 电气距离。
6、 配电装置的通道和出口
配电装置的布置应便于设备操作、检修和搬运，故须设
置必要的通道（走廊）。凡用来维护和搬运配电装置中各种
电气设备的通道，称为维护通道；如通道内设有断路器（或 隔离开关）的操动机构、就地控制屏等，称为操作通道；仅
和防爆小室相通的通道，称为防爆通道。配电装置室内各种
通道的最小宽度，不应小于表9-3所示的数值。
是指一个完整的电气连接其大体上对应主接线图中的接线单元以主设备为主加上附属设备组成的一整套电气设备包括断路器隔离开关tatv端子箱在发电厂或变电站内间隔是配电装置中最小的组成部分根据不同设备的连接所发挥的功能不同有主变间隔母线设备间隔母联间隔出线间隔等
操动机构
XRNT型熔断器外形结构
1-瓷质管 2-金属管帽 3-弹性触座 4-接线端子 5-绝缘子 6-底座
RW10-12型跌开式熔断器外形结构
1-管帽 2- 操作环 3-熔断器 4-劢触头 5-静触头 6-下接线端子 7-固定安装板 8-绝缘瓷瓶
高压负荷开关
断路器分闸时丌单能分合正常的负荷电流，通常 在设计合理的前提下，还能安全分合短路电流。当然， 断路器的综合价格也丌低（丌单涉及断路器本身的采 购价格，还涉及建安费、配套设备和检修等费用）， 在某些场合下，采用断路器将存在投资浪费，因此负 荷开关应运而生。
隔离开关与断路器配合进行倒闸操作
操作隔离开关时必须注意：绝丌允许带负荷电 流分闸，否则，断开间产生的电弧将烧毁触头戒形 成三相弧光短路，造成供电中断。因此，隔离开关 不断路器串联于电路中时，隔离开关必须遵守先合 后分的原则；在并联时，必须遵守先分后合的原则。
隔离开关的类型
接地闸刀
支持绝缘
主触头
110kV带地刀三相手劢 隔离开关
2）保持合闸
由于合闸过程中，合闸命令的持续时间很短，而 丏操劢机构的操作力也只在短时内提供，因此操劢机 构中必须有保持合闸的部分，以保证在合闸命令和操 作力消失后，断路器仍能保持在合闸位置。
3）分闸
操劢机构丌仅要求能够自劢分闸，在某些特殊情 况下，应该可能在操劢机构上迚行手劢分闸，而丏要 求断路器的分断速度不操作人员的劢作快慢和下达命 令的时间长短无关。
为了减少分闸信号的能量，达到快速分闸、简化继 电保护回路的要求，在操劢机构中应有分闸省力机构。
4）自由脱扣 自由脱扣指的是在断路器合闸过程中接收到分闸
命令时，机构终止执行合闸命令而改为执行分闸命令。 手劢操劢机构必须具有自由脱扣装置，才能保证
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第九章油断路器的机构
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四连杆机构
§9.1
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一、四连杆机构的传动特性
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表示四连杆机构主动轴输入力矩M1和从动轴输出力矩M2之间关系的比值称为机构的机械利益
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CHONGQING 二、四连杆机构的死点
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二、四连杆机构的死点
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UNIVERSITY §9.2 变直机构（提升机构）
功能：旋转运动→直线运动
一、连杆滑块结构
•构成：拐臂、连杆和导向装置中滑动的滑块
当l
3>l
1
时，称为曲柄滑块机构；
当l
1>l
3
时，称为摇臂滑块机构。
•行程：
H=2R sin(α/2)
•缺点：滑块和导向装置间存在摩擦阻力。
连杆和导向装置间的夹角逾大，摩擦力
就逾大。
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二、椭圆变直机构1、准确椭圆变直机构：一个连杆向外延长的连杆滑块机构，其
连杆、拐臂长度相等，连杆外延部分与连杆本体长度相等。
x=CD ·cos(α/2) y=BD ·sin(α/2)
所以，cos(α/2)=x/CD
sin(α/2)=y/BD
则，x 2/CD 2 + y 2/BD 2= 1
即D 点的运动轨迹为椭圆，而C 点
的运动轨迹为准确的直线，其行
程为H=2 ·BC ·sin(α/2)
= 4Rsin(α
/2)
缺点：结构比较复杂，在轴销B 处必须有一个导向装置，而且C 点运动时要穿过转轴O 1，因此转轴O 1必须做成两个半轴。
二、椭圆变直机构
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二、椭圆变直机构
UNIVERSITY 2、近似椭圆变直机构：用连杆O2B取代B处的导向装置
CHONGQING §9.3 对操动机构的要求
UNIVERSITY 合闸在各种规定的使用条件下均能可靠地闭合线路。
合闸保持能使断路器的触头可靠地保持在合闸位置，不因外界振动、短路电流产生的电动斥力和其他原因产生误分动作。
分闸接到分闸命令后应能迅速分闸，就快速断路器而论，其开释时间应不大于0.08s；而超高压断路器的应为0.02～0.06s。
复位分闸操作后，机构的各部件应恢复到准备合闸的位置。
自由脱扣这是指断路器在合闸过程中，若操动机构又接到分闸命令，它就不应继续执行合闸命令，而应立即分闸。
为了避免发生严重事故，手动式操动机构必须具有自由脱扣机构。
CHONGQING §9.3 对操动机构的要求
UNIVERSITY 防跳跃指断路器在闭合线路的过程中遇到故障，则在继电保护装置作用下会立即分闸，但合闸命令此时可能尚未撤除，以致又马上合闸，出现跳跃现象。
因此，要求操动机构应有防跳跃措施，防止多次合、分故障线路
连锁为保证操动机构动作可靠，要求它有一定的联锁装置。
常用的联锁装置(以断路器操动机构为例)有：
1)分合闸位置联锁：它保证断路器处于合(分)闸位置时，操动机构就不能进行合(分) 闸操作。
2)低气(液)压与高气(液)压联锁：当气(液)体压力低于或高于额定值时，操动机构均不能进行分、合闸操作。
3)弹簧操动机构中的位置连锁：当弹簧储能未达到规定要求时，操动机构不能进行分、合闸操作作。
CHONGQING §9.3 对操动机构的要求
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CHONGQING §9.4 电磁操动机构
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CHONGQING §9.4 电磁操动机构
UNIVERSITY 优点：结构简单，工作可靠，制造成本低；
缺点：操作功率大，在合闸操作时流过合闸线圈的电流达数百安培。
因而需要一个大功率的直流电源，加大了变电所的投资，且运行和维护不便，结构笨重，合闸时间较长(0.2～0.8s)，因此在超高压断路器中很少采用。
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§9.5 弹簧操动机构
CHONGQING §9.5 弹簧操动机构
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弹簧操动机构的合闸能源系统
1、弹簧
2、合闸杆
3、连杆
4、转杆
5、蜗轮
6、蜗杆
7、8、锁扣
9、合闸电磁铁
10、11、复位弹簧
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UNIVERSITY 特点：弹簧操动机构动作时间不受电压变化的影响，保证了合闸性能的可靠性，工作比较稳定且合闸速度快；
采用小功率的交流或直流为弹簧储能，对电源要求不高；
动作时间和工作行程较短；
不足：输出理特性与断路器负载配合较差
零件数量多，加工要求高；
随着操作功的增大，重量显著增加，弹簧的机械寿命大大降低
CHONGQING §9.6 液压操动机构
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CHONGQING §9.6 液压操动机构
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特点：其输出力特性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，较小的力就可
获得几吨或几十吨的操作力；
液压机构传动快，动作准确；
CHONGQING §9.7 气动操动机构
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CHONGQING §9.7 气动操动机构
UNIVERSITY 特点：不需要大功率的直流电源，独立的储气罐能
供气动机构多次操作。
不足：压缩空气的质量对操动机构工作的可靠性影
响很大，压缩空气干燥，否则潮气太大会使活塞与
气缸表面锈蚀；
操作时声响大，零部件的加工精度比电磁操动机构
高，还需配备空压装置；。