斷路器操作機構

高壓斷路器都是帶觸頭的電器,通過觸頭的分、合達到開斷與關合電路的目的,因此必須依靠一定的機械作業系統才能完成。在斷路器本體以外的機械操作裝置稱為操作機構,而操作機構與斷路器動觸頭之間連線的傳動部分稱為傳動機構和提升機構。

基本介紹

• 中文名：斷路器操作機構
• 合閘能源：人力或者電力
• 分類：彈簧式、氣動式、液壓式等

分類與運作原理

根據能量形式的不同,操動機構可分為手動操作機構(CS)、電磁操作機構(CD)、彈簧操作機構(CT)、電動機操作機構（CJ）。操動機構的合閘能源從根本上講是來自人力或電力。這兩種能源還可以轉變為其他能量形式,如電磁能、彈簧位能、重力位能、氣體或液體的壓縮能等。

大部分斷路器的分閘操動可以依靠安裝在斷路器上的分斷彈簧來提供能量,但有些氣動操作機構與液壓操作機構也可利用操作機構本身提供的能量來完成斷路器的分閘操作。操作機構一般為獨立產品,一種型號的操作機構可以與幾種不同型號的斷路器相配裝;同樣,一種型號的斷路器也可以與幾種不同型號的操作機構相配裝。也有操作機構與斷路器組成一體的,如壓縮空氣斷路器。還有部分斷路器只裝配其專用的操作機構。

提升機構是帶動斷路器動觸頭運動的機構。它能使動觸頭按照一定的軌跡運動,通常為直線運動或近似直線運動。傳動機構是連線操作機構和提升機構的中間環節。由於操作機構與提升機構之間常常相隔一定距離,而且它們的運動方向往往也不一致,因此需要增設傳動機構;但有些情況下也可不要傳動機構，提升機構與傳動機構通常由連桿機構組成。

斷路器操作時的速度很高。為了減少撞擊,避免零部件的損壞,需要裝置分、合間緩衝器。緩衝器大多裝在提升機構的近旁。操作機構按照分、合閘信號進行操作。根據運行與維護要求,操作機構除了應有分、合閘的電信號指示外,在操作機構及斷路器上還應具有反映分、合閘位置的機械指示器。

對操作機構的基本要求

操作機構的工作性能和質量的優劣,直接影響到斷路器的工作性能和可靠性。高壓斷路器對操作機構的基本要求有：

1.動作可靠、穩定,制動迅速

斷路器操作機構在接到動作命令後,動作必須準確可靠,動作時間和分合閘速度滿足斷路器標稱的技術指標。

2.足夠的操作能量,滿足斷路器開斷、關合

在電網正常運行時,斷路器接通和斷開電路比較容易。但在關合有預伏短路故障的電路時,由於電動力過大,斷路器有可能合不到位,從而引起觸頭嚴重燒傷,因此要求操作機構必須有足夠大的操作功來克服此電動力,以使斷路器迅速、可靠完成合閘任務。

3.保持合闡

由於合閘過程中,合閘命令的持續時間很短,而且操作機構的操作力也只在短時內提供,因此操作機構中必須有保持合閘的部分,以保證在合閘命令和操作力消失後,斷路器仍保持在合閘位置。

4.防“跳躍”功能

當斷路器關合有故障電路時,斷路器將自動分閘。若此時合閘命令還未解除,斷路器分閘後將再次合閘,接著又會分閘。這樣,斷路器可能多次關合和開斷短路故障,這一現象稱為“跳躍”。出現“跳躍”現象時,會使斷路器觸頭嚴重燒傷,因此斷路器必須具備防“跳躍”功能,一般有機械和電氣兩種方法。

5.聯鎖功能

為保證操作機構的動作可靠,要求操作機構具有一定的聯鎖裝置。常用的聯鎖裝置有:

(1)分合閘位置聯鎖。保證斷路器在合閘位置時,操作機構不能進行合閘操作;斷路器在分閘位置時,操作機構不進行分閘操作；

(2)低氣(液)壓與高氣(液)壓聯鎖。當氣體或液體壓力低於或高於額定值時,操作機構不能進行分、合閘操作；

(3)彈簧操作機構中的位置聯鎖。彈簧儲能不到規定要求時,操動機構不能進行分、閘操作；

(4)斷路器和隔離開關之間的聯鎖。利用斷路器的輔助觸點和隔離開關的操動機構之間設立電磁聯鎖,保證斷路器只有在分閘位置時才能操作隔離開關。

6.緩衝功能

斷路器的分合閘速度很快,在分、合閘操作時,要使高速運動的觸頭平穩停止下來,減少在制動時的巨大衝擊力的破壞作用,需要在操作機構上裝設緩衝裝置。

7.自由脫扣

自由脫扣指斷路器合閘過程中,如操作機構又接到分閘命令,則操作機構不應繼續執行合闡命令而應立即分閘。手動操作機構必須具有自由脫扣裝置,才能保證及時開斷短路故障,以保障操作人員的安全。某些操作小容量斷路器的電磁操作機構,在失去合閘電源而又迫切需要恢復供電時,操作人員往往不得不違反正常操作規定,利用檢修調整用的槓桿應急地用手力直接合間,對於這類操作機構也應裝有自由脫扣裝置。

斷路器需要提供自由脫扣操作功能,是因為斷路器關合預伏短路故障時,操作機構要提供能量使得斷路器能開斷這個短路故障。因此操動機構的合、分應是相互獨立、互不干涉的。

8.分閘

斷路器分閘時,鎖扣機構的脫扣力要小,動作要快而準確,不能有拒分現象。此外斷路器在分過程中,動觸頭速度隨開距變化要滿足一定的規律。

9.復位

斷路器分閘後,操作機構中各個部件應能自動地回復到準備合閘的位置。因此操作機構中還需裝設一些復位用的零部件,如連桿或返回彈簧等。

此外,操作機構還要有足夠的使用壽命,滿足環境要求,具備防火、防小動物、驅潮等功能。

斷路器操作機構的選用

正確、合理地選用斷路器操作機構通常應從以下幾方面進行考慮：

1、操作能源性質

根據變電站的操作能源性質,斷路器的操作機構可選用下列形式之

（1）電磁操作機構。

（2）彈簧操縱機構

（3）液壓操縱機構。

（4）氣動操縱機構。對於新建和擴建的工礦企業變電站,均不應再採用手動操縱機構。

2、操縱方式

操作機構的操縱方式應滿足實際的運行工況要求

3、動作電壓

操作機構脫扣線圈的端子動作電壓應滿足以下條件:

(1)低於額定電壓的30%時,應不動作；

(2)高於額定電壓的65%時,應可靠地動作。

4、合閘電源

對於採用電磁機構操縱方式的,對合閘電源有以下要求：

（1）在任何運行工況下,合閘過程中的電源均應保持穩定。

（2）運行中電源電壓如有變化,其合閘線圈通電時,端子電壓不應低於額定電壓的80%(在額定短路關合電流大於或等於50kA時,不低於額定電壓的85%),最高不得高於額定電壓的110%。

（3）當直流系統運行接線方式改變(如直流電源檢修採取臨時措施及環形母線開環運行等)時;也應滿足以上電壓變化的要求。

5、氣源壓力

採用氣動機構時,對合閘壓縮空氣氣源的壓力要求基本保持穩定,一般變化幅值不大於±kPa。

6、具有“先壓慢分”裝置

液壓操縱機構及採用差壓原理的氣動機構應具有防“先壓慢分”裝置,所謂“先壓慢分”是指液壓操作機構因某種原因壓力降到零,然後重新起動油泵打壓時,會造成斷路器緩慢分閘。

7、工作壓力

採用液壓或氣動機構時,其工作壓力大於1MPa時,就有壓力安全釋放裝置。

8、防塵、防潮和通風及其他

斷路器操縱機構應具有防塵、防潮、防小動物進入及通風措施,液壓與氣動機構應有加熱裝置和恆溫控制措施。