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淺談斷路器的操動機構
瀏覽次  更新時間:2017-10-26

  1、操動機構的作用
  
  操動機構是高壓斷路器的重要組成部分。帶觸點的開關電器,只有通過觸頭的分、合閘動作才能達到開斷與關合電路的目的,因此必須依靠一定的機械操作系統才能完成。斷路器的操作機構由儲能單元、控制單元和力傳遞單元組成。
  
  傳統的高壓斷路器都是帶觸頭的電器,通過觸頭的分、合動作達到開斷與關合的目的,因此必須依靠一定的機械操作系統才能完成。在斷路器本體以外的機械操動裝置稱為操動機構,操動機構與斷路器動觸頭之間連接的傳動部分稱為傳動機構和提升機構。
  
  2、操動機構的分類
  
  根據操動機構合閘能量來源不同,操動機構可為、手動操動機構、電磁操動機構、彈簧儲能操動機構、壓縮空氣操動機構、液壓操動機構。
  
  (1)手動操動機構
  
  用于小容量斷路器,它采用手動合閘.故障時自動跳.其裝設點的沖擊短路電流最大值不超過30kA。手動操動機構的優點是構造簡單,缺點是不能遠距離進行合閘操作。
  
  (2)電磁操動機構
  
  利用電磁鐵的作用力進行合閘,構造簡單可靠.缺點是合閘線圈需要很大的電流,一般合閘線圈都由直流供電,需要裝設大功率直流電源.至于交流操作機構.由于尺寸較大,特別是電網內發生故障時,電壓降低,使交流操作機構不能可靠動作,因此還來得到廣泛應用。
  
  (3)彈簧儲能操動機構
  
  利用功率不大的電動機預先使合閘彈簧儲能,當要合閘時,再使合閘彈簧的儲能在短時間內釋放出來使機構動作。優點是本身取用的功率小,缺點是結構較復雜。
  
  (4)壓縮空氣操動機構
  
  利用儲氣箱內的壓縮空氣,推動活塞來帶動斷路器合閘。其優點是構造簡單,工作可靠,進行合閘時沒有劇烈的沖擊,且合閘速度快。缺點是必須具有壓縮空氣設備,壓縮空氣斷路器都利用壓縮空氣進行操作。
  
  (5)液壓操動機構
  
  利用功率不大的電動油泵把油強迫壓進蓄壓器內,使里面的氮氣壓縮而蓄能。需要合閘時,只要打開控制閥門,高壓氣體就可進入活塞缸使活塞運動,驅動斷路器分臺閘,主要是利用液體不可壓縮原理。其優點是斷路器動作反應短,噪音小,但工藝要求高,價格較貴。
  
  (6)永磁機構
  
  永磁機構采用新的工作原理,將電磁機構與永久磁鐵有機地組合起來,避免了合分閘位置機械脫扣、鎖扣系統所造成的不利因素,無需任何機械能而通過永久磁鐵產生的保持力就可使真空斷路器保持在合、分閘位置上。配以控制系統實現真空斷路器所要求的全部功能。主要可以分為兩個類型:單穩態永磁操動機構和雙穩態永磁操動機構。其中雙穩態永磁操動機構的工作原理為分閘與合閘及保持都靠永磁力;單穩態永磁操動機構的工作原理為在儲能彈簧的幫助下快速分閘,并保持分閘位置,只有合閘保持靠永磁力。特瑞德電氣北主打的是單穩態永磁操動機構,國內企業自行研發的主要是雙穩態永磁操動機構。
  
  3、彈簧儲能操動機構的應用
  
  彈簧操動機構是利用已儲能的彈簧為動力,來實現斷路器的分合閘操作。彈簧儲能靠電動機。彈簧操動機構因使用的彈簧類型不同有各種形式,有壓縮彈簧操動機構、拉伸彈簧操動機構、扭簧儲能彈簧操動機構、盤簧儲能彈簧操動機構等。由于不需要專門的操作電源.儲能電動機功率小,交直流兩用,使用方便等優勢,伴隨著自能式(熱膨脹式)滅弧技術的實現,減小了斷路器所需的操作功,彈簧操動機構被廣泛地應用于高壓斷路器,但由于彈簧操動機構結構比較復雜,零件數量較多,加工要求較高,傳動環節較多,有時可能會出現故障。
  
  合閘彈簧和跳閘彈簧是獨立的,儲能機構一般只給合閘彈簧儲能,而跳閘彈簧一般是靠斷路器合閘動作儲能.在合閘回路中串聯有開關儲能接點,也就是說開關未儲能就不能進行合閘。但分閘回路中沒有串聯有開關未儲能接點。所以就算開關未儲能,也可以跳開。(注意:這里的開關未儲能指的是合閘彈簧未儲能,而分閘彈簧未儲能是沒有接點出來的)。
  
  在斷路器斷開時,分閘彈簧是還沒儲能的,而合閘彈簧已儲能。合閘時,合閘彈簧釋放能量,合閘同時給分閘彈簧儲能。以確保開關在合上的時候能跳開。合閘彈簧釋放完能量時(開關剛合上),電機開始給合閘彈簧儲能,這個大概需要十秒鐘,此時就算合于故障,因為分閘彈簧已儲能,所以能跳開。這也說明在手合于故障時,開關能馬上跳開,但這種跳開之后不能馬上再次重合(需要區別于重合閘),因為合閘還沒儲能,要等儲能結束后才能再次送電。而如果是開關本來是合上的,此時開關的合閘彈簧和分閘彈簧都已儲能。有故障時,分閘彈簧釋放能量分閘。再過1秒左右,(由于合閘彈簧已儲能)合閘彈簧釋放能量進行合閘。而在合閘結束的時候,分閘彈簧已儲能結束,但合閘彈簧還沒有儲能好。如果這次合閘于故障,由于分閘彈簧以儲能結束,所以開關能馬上跳開。但跳開之后就不能再次馬上合上了,需要等到合閘彈簧儲能結束以后才行(一般開關需要30秒后才行,但我們實際情況就要等事故處理完畢后,才能重新再次試合)
  
  斷路器合閘所需能量由彈簧儲能機構供給, 儲能機構可以由外部電源驅動電機完成,也可以由手動儲能把手儲能. 儲能完成后, 儲能指示牌顯示“已儲能”.同時, 儲能切換開關切斷儲能電機電源, 斷路器處于待合閘狀態. 在合閘操作中,不論用手按下“合閘”按鈕或遠方操作使合閘電磁鐵動作,均可使斷路器合閘. 合閘動作完成后, 儲能指示牌、儲能切換開關復位, 電機電源接通. 電機再次儲能. 合閘指示牌顯示“合”.輔助開關接點轉換. 在分閘操作中, 不論用手按下“分閘”按鈕或遠方操作使合閘電磁鐵動作, 均可使斷路器分閘, 分閘動作完成后, 分閘指示牌顯示“合”.輔助開關接點轉換. 同時在分閘操作中,計數器自動進一位,可從面板觀察窗看到相應的數字。