弹簧操动机构与永磁操动机构的比较
电磁操动机构、弹簧操动机构及永磁操动机构
真空断路器的操动机构主要有三种类型：电磁操动机构、弹簧操动机构及永磁操动机构。
电磁操动机构由一个电磁线圈和铁心，加上分闸弹簧和必要的机械锁扣系统组成，结构简单、零件数少、工作可靠、制造成本低。
同时螺管电磁铁的出力特性容易满足真空断路器合闸反力特性的要求。
其缺点是合闸线圈消耗的功率太大，因而要求配用昂贵的蓄电池，加上电磁机构的结构笨重，动作时间较长。
电磁操动机构出现最早，但目前用量趋于减少。
弹簧操动机构由弹簧贮存分合闸所需的所有能量，并通过凸轮机构和四连杆机构推动真空灭弧室触头动作。
其分合闸速度不受电源电压波动的影响，相当稳定，通过调整弹簧的压力能够获得满足要求的分合闸速度。
其缺点是机械零件多（达160多个），零件的材质、加工精度和装配精度都直接影响机构的可靠性。
弹簧机构的出力特性，基本上就是储能弹簧的释能下降特性，为改善匹配，设计中采用四连杆机构和凸轮机构来进行特性改变。
目前弹簧操动机构技术已经成熟，因此用量较大。
永磁机构是一种全新的操动机构，它利用永磁保持、电子控制、电容器储能。
其优势是结构简单、零件数目少，工作时的主要运动部件只有一个，无需机械脱扣、锁扣装置。
永磁机构分为两种类型：单稳态永磁机构和双稳态永磁机构。
永磁机构尚需经受考验，需解决好电容器的寿命问题、永久磁铁的保持力问题及电子器件的可靠性等问题。
目前其用量还不大。
真空断路器主要结构:真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其结构图他部件断路器采用三相支柱式结构，具有开断性能稳定可靠、无燃烧和爆炸危险、免维修、体积小、重量轻和使用寿命长等特点。
断路器采用全封闭结构，密封性能好，有助于提高防潮、防凝露性能，特别适用于严寒或潮湿地区使用。
三相支柱及电流互感器采用进口户外环氧树脂固体绝缘，或采用户内环氧树脂外包有机硅橡胶固体绝缘；具有耐高低温、耐紫外线、耐老化等特点。
操动机构采用小型化弹簧操动机构，储能电机功率小，分合闸能耗低；机构传动采用直动传输方式，零部件数量少，可靠性高。
第五节 高压断路器的操动机构
度特性易受环境温度的影响。
2）慢分阀。
闸位置时与低压油箱连通。
机械能是储存在储压筒
3）机械法。
内，储压筒储存能量的方式：
（3）油压低闭锁功能。
①利用氮气来储存能量。 ② 弹簧储能方式。
第五节 高压断路器的操动机构 四、液压操动机构
4.CY型液压操动机构
《发电厂变电站电气设备》 第六章 高压开关电器
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《发电厂变电站电气设备》 第六章 高压开关电器
2、操动机构的种类
（1）手动操动机构
直接用人力关合断路器的机构，用于12kV及以下短路容 量很小的地方
（2）电磁操动机构
靠直流螺管电磁铁产生的电磁力进行合闸，以储能弹簧 分闸的机构。用于110kV及以下的断路器。
（3）弹簧操动机构
以储能弹簧为动力对断路器进行分、合闸操作的机构。 用于220kV及以下电压等级的断路器。
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第五节 高压断路器的操动机构 一、操动系统概述
（mm）为特征数字
第五节 高压断路器的操动机构 一、操动系统概述
《发电厂变电站电气设备》 第六章 高压开关电器
高压开关柜断路器(电磁、弹簧、永磁)操作机构工作原理与优缺点(优点、缺点)
高压开关柜断路器（电磁、弹簧、永磁）操作机构工作原理与优缺点（优点、缺点）（一）、电磁操作机构结构。
⑴、电磁操作机构是技术比较成熟，使用较早的一种断路器操作机构，其结构比较简单，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。
变电所高压开关的检修与维护的调研报告
专科毕业调研报告关于变电所高压开关的检修与维护的调研报告学习中心（函授站）：石家庄教学中心专业：电气化铁道技术姓名：学号：远程与继续教育学院2018年 3 月 26 日关于变电所高压开关的检修与维护的调研报告关于变电所高压开关的检修与维护的调研报告一、问题提出变电所35/6kV变电所内的35面6kV高压开关柜为无锡市江南开关厂生产的XYN1-10型开关柜，于1997年安装使用，目前存在以下问题：1、该型开关柜在柜门打开时不能断电，无法起到安全保护作用，不具备国家标准GB3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》规定的“五防”功能（“五防”指：1、防止带负荷合闸。
2、防止带接地线合闸。
3、防止误入带电间隔。
4、防止带电挂接地线。
5、防止带负荷拉刀闸。
），不能满足国家煤矿安全监察局2013年下发的《煤矿机电安全质量标准化》要求。
2、该型开关柜本体小车操作机构使用时间长，磨损老化严重，致使部分开关柜已不能正常分合闸。
3、开关柜厂家早已淘汰该系列开关柜，柜中本体厂家早已停产，零配件无处购买，造成矿井供电安全隐患。
二、调研方向1、具有“五防”功能的6kV高压开关柜，并采用新型永磁式操作机构高压真空断路器。
2、开关柜有防越级跳闸功能和0.2级计量系统的微机综合保护器，具备远程通讯和集中控制功能，能实现矿井供电系统综合自动化控制。
三、调研时间2017年6月26日—6月27日四、调研地点无锡军工智能电气股份有限公司五、调研人员XXX、XXX、乔XX六、调研具体情况（一）生产厂家简介无锡军工智能电气股份有限公司创建于1992年，主要从事高低压配电装置及系列防爆配电装置的研发、生产及销售，是一家具有自主研发能力的高科技型企业，也是江苏省近年来重点发展培育的高新技术企业。
无锡军工智能电气股份有限公司注册资本6550万元，矿用准入资格证齐备，管理机构健全，并且拥有多个全资子公司和多个驻外办事机构。
中压断路器几种常用操动机构的性能分析
磁操动机构约有 ８ ０台套 ，又分 Ｉ Ｉ型、 型、 Ｉ Ｉ ， Ⅱ型 该 机构的主要优缺点如下 ：
２１ 电磁操动机构优点 ．
机构约有 ３０台套 ） 为高低压水 泵电机提供 电源 ， ６ ， 统计表明 ：开关柜故障 中有 ６ ％～０ ０ ７ ％为操动机构 的故障。而作为真空断路器的主要元件——操动机 构， 也历经了几代的发展 。从 １７ 年以前的电磁操 ９０ 动机构 ， 发展到现在广泛应用 的弹簧操动机构 ， 近年 来出现了永磁操动机构 ，下面就断路器的几种常用 操动机构的性能进行分析和 比较 。
２ １ 年第 ３ ０１ 期 总 第 １５ 期 ４
ＭＥ Ａ ． ＧＣ ＬＰ ，Ｒ 『 Ｉ．ｌ ｌＡ （ Ｅ ｒ ＩＪ Ｉｌ
冶 金 动 力
５
中压断路器几种常用操动机构的性能分析
孟产勇
（ 本溪 钢铁 股份有 限公 司供水厂 ， 辽宁本溪 １７ ０ ） １００
【 摘 要 】真空断路器的合闸、 分闸可靠性主要取决于操动机构的性能和可靠程度， 结合变电所高压开关
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断路器弹簧操动机构介绍
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。
断路器的各种操作机构的区别
我们在现场碰到的开关一般分为多油（比较老的型号，现在几乎见不到了）、少油（一些用户站还有）、SF6、真空、GIS（组合电器）等类型。
这些讲的都是开关的灭弧介质，对我们二次来说，密切相关的是开关的操作机构。
机构类型可分为电磁操作机构（比较老，一般在多油或少油断路器配的是这种）；弹簧操作机构（目前最常见的，SF6、真空、GIS一般配有这种机构）；最近ABB又推出一种最新的永磁操作机构（比如VM1真空断路器）。
6.2 电磁操作机构电磁操作机构完全依靠合闸电流流过合闸线圈产生的电磁吸力来合闸同时压紧跳闸弹簧，跳闸时主要依靠跳闸弹簧来提供能量。
所以该类型操作机构跳闸电流较小，但合闸电流非常大，瞬间能达到一百多个安培。
这也是为什么变电站直流系统要分合闸母线控制母线的缘故。
合母提供合闸电源，控母给控制回路供电。
合闸母线是直接挂在电池组上，合母电压即电池组电压（一般240V左右），合闸时利用电池放电效应瞬间提供大电流，同时合闸时电压瞬间下降的很厉害。
而控制母线是通过硅链降压和合母连在一起（一般控制在220V），合闸时不会影响到控制母线电压的稳定。
因为电磁操作机构合闸电流非常大，所以保护合闸回路不是直接接通合闸线圈，而是接通合闸接触器。
跳闸回路直接接通跳闸线圈。
合闸接触器线圈一般是电压型的，阻值较大（一般几K）。
保护同这种回路配合时，应注意合闸保持一般启动不了。
但这问题也不大，跳闸保持TBJ一般能启动，所以防跳功能还存在。
该类型机构合闸时间较长（120ms~200ms），分闸时间较短（60~80ms）。
6.3 弹簧操作机构该类型机构是目前最常用的机构，其合闸分闸都依靠弹簧来提供能量，跳合闸线圈只是提供能量来拔出弹簧的定位卡销，所以跳合闸电流一般都不大。
弹簧储能通过储能电机压紧弹簧储能。
对弹操机构，合闸母线主要给储能电机供电，电流也不大，所以合母控母区别不太大。
保护同其配合，一般没什么特别需要注意的地方。
合闸弹簧和跳闸弹簧是独立的，储能机构一般只给合闸弹簧储能，而跳闸弹簧一般是靠断路器合闸动作储能.在合闸回路中串联有开关储能接点，也就是说开关未储能就不能进行合闸。
中压真空断路器操动机构分类及特点
从而可靠 『生降低。
工作 时 主要 的零 部件 只有 —个 铁 心 ，而且 它 与相 关部 件之 间 的运 动摩
２ 永磁 操动 机 构
擦极小 ，适合频繁 的操作 ；具有 良好的力 一行程特性 ，非常接近真空断
永磁操动机构是一种新型的断路器操动机构。它利用电磁铁操动 ， 路器的要求 。但永磁栅胸在社会推广度不高 ，尚需经受市场的考验 ，需
大，增力效果明显 。合分闸半轴都采用平面半轴锁闩，在分 闸脱扣系统 式 。单稳态的合闸锁扣靠永久磁铁 ，分闸锁扣靠弹簧 ，结构特点是合闸
中采用两级减力机构，使脱扣力可以较小，与分 闸电磁铁力相匹配。 能源来 自电源 ，合闸的同时给分闸弹簧储能 ，故采用脱扣的方式进行分
弹簧操动机构的优点是只需要小功率的操作电源。电机功率小，同 闸。但是，单线圈式机构所需的合闸能量较大，合闸保持力也随之加大，
而成 的 组合 机构 ，所 有 的连 杆均 采用 对称 铰 接 ，考 虑 到真 空断 路器 的 负 为单稳态结构。双稳态结构又有对称式（双线圈 ）和非对称式（单线圈 ）。
载特点 ，使四连杆行驶在断路器的超行程阶段接近死区 ，机械利益增 双稳态结构的分 、合闸锁扣靠永久磁铁 ，不管是双线 圈式还是单线圈
成一体 ，机构本身并没有单独的型号 ，例如 ＺＡ６３Ａ型，ＶＤ４型，３ＡＨ型
真 空断 路器 。
— 体式减少了中间的传动环节，使结构变得简单 紧凑 ，降低了能耗
和噪声 。这种机构一经装配完毕后可以免调试 ，模块化程度较高，其广
泛应用于中低压成套电气行业 ，一般 由真空断路器厂家一起生产。配装
式弹簧机构由国内的指定厂家生产 （西永华 ，汉 中华燕 ），通过机构
箱 ，对接装置悬挂于横梁之下 ，配用敞开式 中压断路器 ，目前使用最多
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弹簧操动机构与永磁操动机构的比较
弹簧操动机构与永磁操动机构的比较
3.1 动作原理和结构
真空断路器永磁机构原理图见图1，弹簧机构见图2。
目前用于中压断路器操动机构主要有电磁式和弹簧式两种。
电磁操动机构在真空断路器发展初期得到了广泛应用，这是由于电磁操动机构较好地迎合了真空灭弧室的要求：一是开距小（8-25mm）,二是在合闸位置需要大的操动力（2000-4000N/相）。
然而电磁操动机构也存在不容忽视的缺点，磁路电感L在合闸过程中变化较大，产生反电动势，从而抑制了合闸线圈电流的增大，而且这种抑制作用随着合闸速度增加而增强。
相比之下，弹簧操动机构采用于手动或小功率交流电动机储能，其分合闸速度不受电源电压波动影响，相当稳定，能够获得较高的分合闸速度，能实现快速自动重合闸操作，在一定程度上克服了电磁操动机构的缺点。
然而弹簧操动机也存在以下缺点：完全依靠机械传动，零部件数量多，一般弹簧操动机构有上百个零件，且传动机构较为复杂，故障率较高，运动部件多，制造工艺要求较高。
另外，弹簧操动机构的结构复杂，滑动摩擦面多，而且多在关键部位，在长期运行过程中，这些零件的磨损、锈蚀以及润滑剂的流失、固化
等都会导致操作失误。
近年来，一种用于中压真空断路器的永磁保持、电子控制的电磁操动机构（简称永磁机构）备受关注。
和传统的断路器操动机构相比，永磁机构采用了一种全新的工作原理和结构，工作时主要运动部件只有一个，无需机械脱扣、锁扣装置，故障源少，具有较高的可靠性。
3.2 操动机构与真空断路器的配合
3.2.1 力－行程特性
多年来，真空断路器一直在努力追求着一种完美操动的机构：结构简单，寿命长，可靠性高，可以用小功率交流电源操作，出力特性与真空断路器的反力特性很好地匹配，能给出稍低的合闸速度和较高的分闸速度的操作机构。
真空断路器触头行程很小，合闸过程中在触头接触前只需要很小的驱动力，一旦触头闭合，就需要较大的驱动力，来压缩触头弹簧以获的足够的触头压力。
因此真空断路器的反力特性在触头接触瞬间有一大幅度的正向突变，12kV真空断路器合闸终了时的触头反力常常超过10kN.而真空断路器所要求的平均合闸速度并不大，因为合闸速度太高容易引起触头合闸弹跳，是不希望的，因此合闸速度一般为0.6～0.8m/s。
分闸时要求操动机构不给运动系统附加更多的运动惯量，以提高分闸初始加速度（或刚分速度）。
弹簧操动机构是依靠弹簧储存能量的释放使断路器合闸的。
弹簧释能时总是一开始时出力大，以后逐渐减小。
这与真空断路器的反力特性正好相反。
为了使其与真空断路器合闸时的反力特性相匹配，通
常要通过凸轮和连杆的转换。
经过凸轮轮廓曲线合理设计和连杆适当配置，弹簧操动机构的出力完全能与真空断路器的反力特性很好匹配。
永磁机构在合闸过程中，随着动铁心的运动、空气间隙减小、吸力增大，动静铁心吸合时可产生很大的吸力，在合闸的最后阶段，由于永磁铁的吸力，使吸合力上升得更快。
在分闸特性方面因动铁心参与分闸运动，使分闸时运动系统的运动惯量明显增大，对提高刚分速度很不利。
此外，永磁铁的吸力在分闸过程中也起着阻碍作用，也对提高速度不利。
在此方面，永磁机构不如弹簧机构。