CT19型操作机构

CT19型操作机构动作原理及常见故障处理

杜乾刚

(广东电网公司东莞供电局，广东，东莞，523120)

[摘要]：目前，大部分国产的真空断路器多选用CT19型弹簧操作机构作为牵引机构，其中以ZN28型系列高压真空断路器最为典型，该类型机构以其卓越的性能越来越受到各地供电局的喜爱，东莞从90年代初开始引进该类型机构，至今已拓展至上百台，产品覆盖了东莞的各个镇区，但近几年发现，其在东莞地区的故障率越来越高，其中危害最大的就是出现“拒分”现象，容易引发电网事故越级跳闸，据调查显示，发生故障的主要原因一方面与产品的质量有关，另一方面与操作人员不熟悉操作有关，本文重点介绍该类型操作机构的结构、动作原理及操作要领，并通过常见故障说明其处理方法，为广大的电力一线工作者提供宝贵的经验。

[关键词]：弹簧机构; ZN28 ；工作原理；故障处理

一、前言

CT19型弹簧操作机构由于其自身的优越性越来越多的应用于我局所管辖的各等级变电站中，生产的厂家也多有不同，其中应用最多的主要为余姚舜利开关厂、珠江开关厂及汕头正超厂等，下面就以余姚舜利开关厂生产的ZN28-10系列户内高压真空断路器及操作机构为例具体说明一下断路器的结构及动作原理。

二、提出问题

该弹簧操作机构是采用事先储存在弹簧内的势能作为驱动断路

器合闸的能量。其优点在于

1、不需要大功率的储能源，紧急情况下也可手动储能，所以可在各种场合使用；

2、根据需要可构成不同合闸功能的操作机构，用于10～220kV 各电压等级的断路器中；

3、动作时间比电磁机构的快，因此可以缩短断路器的合闸时间。

但同时它也不可避免的具有自身的缺陷，结构比较复杂，机械加工工艺要求比较高，其合闸力输出特性为下降曲线，与断路器所需要的呈上升的合闸力特性不易配合好，合闸操作时冲击力较大，要求有较好的缓冲装置，具体而言，目前我们发现较常见的故障为“拒合”和“拒分”。

而要解决这两个故障首先就必须了解设备的结构及动作原理。

CT19型弹簧操作机构结构及其动作原理――

该类型的机构合闸弹簧的储能方式有电动机储能和手动储能两种；分闸操作有分闸电磁铁、过电流脱扣电磁铁及手动按钮操作三种；合闸操作有合闸电磁铁及手动按钮操作两种。

机构主要由五个单元组成，它们分别是：驱动单元、储能单元、脱扣器单元（合闸单元和分闸单元）、电气控制单元（辅助接点和行程开关）和框架。

其中，驱动单元位于右侧板和中间隔板之间，为一匹配真空断路器运动的负载特性的凸轮连杆式机构，它的输出轴位于机构的最上端。

储能机构位于左侧板和中间隔板之间，为一个两级齿轮减速机构，储能时可以电动或人力操动，具有防逆转和机械离合装置，两根合闸弹簧分别布置在机构两边外侧。

脱扣器单元和电气控制单元在下面将进一步叙述。 下图为CT19型弹操机构的结构简图――

从图1中，我们可以看出，整个机构固定在框架上，该框架固定在XGN\GGA 开关柜本体内部，因此，在固定的过程中必须保证框架体在动作过程中不出现明显晃动，否则将直接导致开关分、合过程中各项机械特性参数发生变化。

为了能够更好地说明电动储能及合\分动作原理，我们特给出图2和图3以便进一步的说明。

分闸按钮、分闸电磁

铁及分闸线圈

行程开关 人力储能摇臂 合闸按钮、合闸电磁铁及合闸线齿轮 电动机 二次接线端子 左侧储能弹簧 左侧板 框架 中间板 分闸限位拐臂 输出轴

人力合闸接头

分闸限位销轴

连杆

凸轮

右侧板

辅助开关连杆

右侧储能弹簧

辅助开关 图1 弹操机构的结构简图

1、电动储能原理：图2为电动储能机构示意图，它采用两级齿轮减速结构，电动机从齿轮轴的一端输入功率，齿轮A 和齿轮B 构成第一级齿轮传动，齿轮C

和齿轮D 构成第二级齿轮

传动，齿轮D 传动的同时带

动驱动爪，驱动爪在运动过

程中与驱动块咬合后带动

储能轴转动，于是实现给合

闸弹簧储能，弹簧储能到位

时，摇臂推动行程开关，切

断电动机电源；与此同时，

离合推轮将驱动爪抬起脱

离驱动块，从而保证储能机

械系统在惯性力作用下而不被破坏。

2、合\分动作原理

机构的合\分操作通过－凸轮－连杆机构来实现。如图3所示。

A 、合闸操作：当机构的合闸弹簧储能完毕后，凸轮－连杆机构处于图3中所示状态，合闸弹簧因挚子的作用而保持在储能状态。储能保持挚子扣板在凸轮滚子力的作用下有向解扣方向（顺时针方向）运动的趋势，此时若将合闸脱扣轴按顺时针方向转动至脱扣位置，储能保持挚子扣板将向顺时针方向转动，储能保持状态即被解除，合闸弹簧快速释放能量，就带动凸轮沿顺时针方向转动，同时，连杆机构图2 电动储能示意图 齿轮D 驱动爪 棘轮 驱动块 摇臂 储能轴 止动棘爪 离合推轮 齿轮C 齿轮

B 齿轮A 微动开关

在凸轮的驱动下运动至合

闸位置一（图3b ）所示，

从而完成机构的合闸动作，

此时若继续使合闸弹簧储

能到位，凸轮－连杆机构将

达到（图3a ）所示状态。

B 、分闸操作：机构的

合闸状态是由连杆机构的

扣板和半轴来保持的，扣板在断路器负载力的作用下有向解扣方向（逆时针方向）运动的趋势，此时若将分闸半轴沿逆时针方向转动至脱扣位置，扣板将迅速沿逆时针方向运动，连杆机构的平衡状态被解除，在断路器负载力的作用下运动至分闸位置一（图3c ）或（图3d ）所示位置，从而完成机构的分闸动作。（图3d ）所示状态也是机构的自由脱扣状态。

总之，电机转动带动弹簧进行储能，到达位置后依靠合闸半轴来维持弹簧的储能状态，当合闸电磁铁动作使弹簧释能，开关快速合闸，合闸的同时拉动分闸弹簧使之具备分闸能力，达到预备分闸状态，同时电机转动弹簧进行储能，而机构的合闸状态依靠分闸半轴来维持，如此循环。

三、常见故障及其处理方法

1、拒分

造成机构拒分的可能有两种，电气回路故障或机械部分故障。 图3 合\分动作原理示意图 输出拐臂

输出轴 分闸半轴 扣板 连扳 滚子 合闸半轴 凸轮滚子 储能保持挚子扣板 储能轴 凸轮