气动机构

断路器气动操作机构浅谈

摘要气动机构作为曾经的机构明星在现代电网中仍然占有自己特殊的地位，本文以LW15—252型高压六氟化硫断路器为例介绍了气动机构的动作原理、气体系统，并简单介绍了机构改造和常见故障与处理。

关键词：气动机构动作原理气体系统改造及故障

0 引言

操作机构是断路器分合闸动作的能量来源，对断路器的动作特性有着至关重要的影响。断路器操作机构种类繁多，气动操作机构虽然不像弹簧机构与液压机构那样被广泛使用，但是在现代电网设备中仍然占有自己的一席之地。本文将以LW15—252型高压六氟化硫断路器为例，与大家共同探讨这种机构。

1 气动机构的结构及动作原理

每台断路器由三个完整的单极断路器组成，每极断路器上部为灭弧单元，下部为操动机构箱，机构箱装有气动操作机构和压缩空气罐，每台断路器既可进行单极操动，又可进行三极电气联动。

每极灭弧室均充有SF6气体，各极之间相互独立，并且装有独立的监控元件。

断路器的分闸操作由压缩空气罐内额定压力为1.5MPa的压缩空气来完成，而合闸操作则是由分闸操作是蓄能的合闸弹簧来完成，各极断路器的压缩空气罐之间用铜管连接，以保持压力一致，压缩空气由B极操动机构箱内的空气压缩机组提供。

分闸操作时，压缩空气罐内的压缩空气进入气缸，推动活塞和拉杆向下运动，经机械传递元件使触头完成分闸动作，断路器分闸，同时给合闸弹簧储能。

合闸操作时，气动机构的合闸弹簧所储能量被释放，活塞和拉杆由合闸弹簧推动向上运动，经机械传递单元使触头完成合闸动作，所有传动件运动方向与分闸操作时的运动方向相反。

为保证断路器获得所需要的开断能力，在断路器操动机构的控制回路中设有以下两种闭锁装置，一种为低空气操作压力闭锁；一种为低SF6压力闭锁。

2气体系统

气动机构的气体系统由SF6气体系统和压缩空气系统组成，分述如下。

2．1 SF6气体系统

三极灭弧室SF6气体系统各自独立，便于安装和维护，单极SF6气体系统如图1所示：

图1 单极SF6气体系统

其中：阀E在正常情况下处于常开位置，以维持灭弧室、气压表和气体密度开关中的SF6气体压力一致；

阀D主要用于给断路器本体充气，在正常情况下处于常闭位置，充气口由“O”形密封圈和专用法兰密封，需要补气时即便是在带电运行情况下，也可由此补气。

气体密度开关具有温度变化补偿功能，当气体压力降至报警气压时，该开关发出报警信号，当气体压力降至闭锁位置时，断路器自行闭锁，并发出闭锁信号。

2．2 压缩空气系统

气动操动机构的压缩空气系统由空气压缩机组、压缩空气管、压缩空气罐、空气压力开关、空气压力表、安全阀以及排水阀等组成，由于三极压缩空气系统连通，故只有B极机构箱装设空气压缩机组，如图2所示：

图2压缩空气系统

图中各部件作用如下：

1）空气压缩机组：经逆止阀向B极压缩空气罐打入高压空气，该高压空气经不同的压缩空气管进入有关的空气压力开关、空气压力表、以及安全阀中进行有关的控制、测量和保护，同时也进入A、C极压缩空气罐。

2）逆止阀：为单向阀，可阻止压缩空气罐内的高压空气返回空气压缩机组内，将高压与低压空气进行隔离。

3）排水阀：空气压缩机组长时间反复运行，会在压缩空气罐内积存一些水分，应定期通过其放水。

4）空气压力开关（AG）：是空气压缩机组的运行控制开关。空气压缩机的控制回路有交流和直流两种，通过交/直流空开、交/直流接触器、空气压力开关（AG）对其进行控制，当空气压力低于1.45MPa时，AG接通，交/直流接触器被励磁动作，其常开触点闭合，电动机启动进行空气补压，并发出自动补压信号；当空气压力大到1.55MPa时，AG断开，交/直流接触器失磁，触点断开，电动机停机，补压工作完成，自动补压信号自行消失。

5）空气压力开关（AL）：是断路器闭锁控制开关，当空气压力降至1.20MPa时，其自行闭锁断路器，并发出闭锁信号，当空气压力升至1.30MPa时，其自行解除闭锁，闭锁信号也同时自行解除。

6）空气压力开关（AR）：是重合闸闭锁信号开关，一般情况下，给出一个压力降

低闭合节点（也可给出压力降低打开节点）。当空气压力降至1.43MPa以下时，应对完成重合闸操作顺序（即：分—0.3s—合分）进行闭锁，以保证重合闸中二分的空气操作压力不至太低。当空气压力升至1.46MPa时，重合闸闭锁信号自行解除。

7）安全阀：是在空气压缩机系统故障情况下的一个安全保护装置，当空气压力达到1.7~1.8MPa时,安全阀动作，泄压至1.45～1.55MPa后自行关闭。

3 改造及常见故障分析

3．1 空压机组的改造

空压机组长时间反复运行，会在压缩空气罐内积存一些水分，从2005年开始，我公司对空压机组进行了大范围的改造，给空压机组加装了油水分离器，通过这种改造，可以解决凝水问题，并可自行排水，油水分离器接在空压机组和逆止阀中间，如图3所示：

图3 油水分离器的安装位置

通过实际运行维护，发现图3所示结构有一个最大的缺点：就是没有在逆止阀与压缩空气罐之间再安装一个阀门。这将导致如果更换逆止阀的话就必须将压缩空气罐和压缩管路中的高压气体放掉，尤其是在不停电更换逆止阀时，上图所示的安装方式会给设备的稳定运行带来极大隐患。因此，我公司计划在今年的气动机构大修中对原有管路进行改造：在逆止阀与压缩空气罐之间加装一个阀门。

3．2 常见故障分析

从对气动机构近10年的运行维护发现，这种机构最常见的故障主要有频繁打压，报警和闭锁压力值误差大等情况。尤其是频繁打压，几乎占到整个气动机构故障的70％以上。现将我工区维护中发现的频繁打压原因介绍如下：

1）逆止阀损坏。由于空压机组的经常反复运行，对逆止阀所造成的冲击导致逆止效果很差。逆止阀的逆止效果对压缩气罐和管路的气压影响最大。由于逆止阀的原因造成频繁打压约占整个原因的80％左右。尤其是最近这两年，我公司所辖气动机构已有