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
ｏ ｅ ｉ ｍ ｌ ｇ ｒ ｕ ｔ Ｂｒ ａ ｅ ｆＭ ｄ ｕ Ｖｏ ｔ ｅ Ｃｉｃ ｉ ｅ ｋ ｒ ａ
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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
操动机构简介
(3)结构较简单，传动零件较少，也较为可靠。气动弹簧操动机构的缺点：(1)空气压缩机及系统如果出现故障就会造成机构故障。(2)压缩空气系统如果泄漏严重就会因失压而造成机构故障。(3)噪声大
目前气动弹簧操动机构仍然在有些126—500kV压气式SF6断路器上使用。但是随着
扭簧储能弹簧操动机构、盘簧储能弹簧操动机构
等。弹簧操动机构的传动机构为四连杆机构。其
原理是相同的。
弹簧操动机构的优点是：(1)不需要专门的操作电源。储能电动机功率小，交直流两用，使用方便。(2)没有油压和气压，因此也不需要这些压力的监控装置。
缺点是：(1)结构
比较复杂，零件数量较多，加工要求较高。(2)传动环节较多，有时会出现故障。
自能式高压SF6断路器的发展，气动弹簧操动机构将会被淘汰。
液压操动机构
液压操动机构利用液压油作为动力传动的介质。用于断路器的为储能式的液压操动机构，它利用储压器中预储的能量，运用差动原理，间接推动操作活塞来实现断路器的分合闸操作。
液压操动机构的优点：(1)体积小、操作力大、操作平稳、无噪声而需要控制的能量小。(2)容易实现自动控制和各种保护。液压操动机构的缺点：(1)如果有泄漏就会影响能量输出而造成断路器的慢分和慢合。(2)如果气温变化大，一是储压器中的压力变化增大；二是引起油的粘度变化而影
新型液压弹簧操动机构完全模块化，采用集装板
块结构
由于液压弹簧操动机构集液压和弹簧操动机构的优点，1操作平稳，2性能较为可靠。
缺点1由于制造难度较大，4成本较高
优点，操作平稳，性能较为可靠，因此在高压SF6断路器上使用范围逐渐扩大
永磁操动机构
永磁操动机构是在电磁操动机构基础上发展起来的。最大的改进是使用了永久电磁铁。永磁操动机构利用电磁力操动、永磁保持和电子控制。由于取消了脱、锁扣装置，而采用永久电磁铁进行终端位置的保持，动作元件和零部件数目明显
操动机构的发展及各阶段的特点
操动机构的发展及各阶段的特点交操动机构是衡量真空断路器性能优劣的重要方面之一，影响真空断路器可靠性的主要原因就是操动机构的机械特性。
根据操动机构的发展可分为以下几类：3.1 手动操动机构（CS）靠手动直接合闸的操动机构称为手动操动机构，它主要用来操动电压等级低、额定开断电流很小的断路器。
除工矿企业用户外，电力部门中手动机构已很少采用。
手动操动机构结构简单、不要求配备复杂的辅助设备及操动电源，缺点是不能自动重合闸，只能就地操作，不够安全。
因此，手动操动机构已几乎被手力储能的弹簧操动机构所代替。
3.2 电磁操动机构（CD）靠电磁力合闸的操动机构称为电磁操动机构。
配合国产ZN28-12型产品发展的有CD17型机构，结构上也采用与真空灭弧室前后布置的方式。
电磁操动机构的优点是机构简单、工作可靠、制造成本低，缺点是合闸线圈消耗的功率太大，需要备价格昂贵的蓄电池、合闸电流较大、结构比较笨重、动作时间较长，市场占有量逐渐减少。
3.3 弹簧操动机构（CT）弹簧操动机构是利用储能的弹簧为动力使开关实现合闸动作。
它可采用人力或小功率、直流电机来驱动，因而合闸功基本不受外界因素〔如电源电压、气源气压、液压源液压〕的影响，既能够获得较高的合闸速度，又能够实现快速自动重复合闸操作；另外，与电磁操动机构相比，弹簧操动机构成本低，价格便宜，是真空断路器中最常用的一种操动机构，其厂家也比较多，在不断的完善和改进中。
典型的有CT17、CT19机构，与之相配备使用的有ZN28-17、VS1、VG 1.一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。
主要存在着以下缺点:1) 断路器拒动，即给断路器发出操作信号而不合闸或分闸；2) 合不上闸或合上后即分断；3) 事故时继电保护动作、断路器分不下来；4) 烧坏合闸线圈。
弹簧储能操动机构的缺点
弹簧储能操动机构的缺点一、弹簧储能操动机构的原理及优点弹簧储能操动机构是利用弹簧的弹性变形来存储能量，然后在需要时释放能量，驱动机械运动。
其相比于其他储能方式具有以下优点：1. 储能效率高：弹簧材料的变形可以高效地将机械能转化为弹性势能，从而实现储存。
2. 储存时间长：弹簧可以长时间地保持其势能状态，不会因为时间而失去储存的能量。
3. 具有可靠性：弹簧材料通常采用高品质合金钢或钛合金等材料，具有较高的耐腐蚀性和抗疲劳性。
4. 操作灵活：弹簧储能操动机构可以通过调整弹簧的初始张力和形态来实现不同的工作要求。
二、弹簧储能操动机构的缺点虽然弹簧储能操动机构具有许多优点，但是也存在一些缺点：1. 噪音大：在释放过程中，由于弹簧突然释放势能产生振荡，会产生较大的噪音，影响工作环境。
2. 精度低：由于弹簧储能操动机构的释放速度受到弹簧初始张力和形态的影响，因此其精度相对较低。
3. 寿命有限：由于弹簧在使用过程中会经历反复变形和松弛，因此其寿命是有限的，需要定期更换。
4. 体积大：为了获得足够的储能量，需要使用较大体积的弹簧，从而增加了整个机构的体积。
三、弹簧储能操动机构在实际应用中的局限性由于弹簧储能操动机构存在一些缺点，在实际应用中也存在一些局限性：1. 适用范围窄：由于其精度相对较低，不适用于要求高精度控制和稳定性要求高的场合。
2. 声音污染严重：在一些要求静音环境下无法使用。
3. 维护成本高：需要定期更换弹簧等零部件，并进行维护保养工作，增加了成本和人力物力投入。
4. 安全风险大：由于弹簧在释放过程中会产生较大的能量，如果控制不好容易导致安全事故的发生。
四、弹簧储能操动机构的改进方向为了克服弹簧储能操动机构存在的缺点和局限性，可以从以下几个方面进行改进：1. 优化设计：通过优化弹簧材料和形态，以及控制释放速度等方式来提高其精度和稳定性。
2. 引入新技术：例如使用液压或气动等新技术来替代弹簧储能操动机构，从而提高其精度和稳定性。
断路器操动机构
其主要构成部件包括机构机架、合闸电磁铁、凸轮连杆机构、 脱锁扣装置和指示装置等。操动机构采用直流操作，传动部 分为凸轮机构。其最大的优点就是简单可靠。它的运动部件 很少，因而大大减少了故障源，从根本上解决了可靠性问题。 通过凸轮机构对输出力进行调节以改善输出力特性。其行程 较小，约20mm，在操作过程中力矩损失小，动作精度高， 与真空断路器的配合较为准确。其结构如图2-1所示：
弹簧操动机构的优缺点
弹簧操动机构的优点是不需要大功率的直流电源；电动机功 率小（几百瓦到几千瓦）；交直流两用；适宜于交流操作。 缺点是结构比较复杂；零件数量多；加工要求高；随着机构 操作功的增大，重量显著增加。弹簧操动机构一般只用于操 作126KV及以下的断路器，弹簧储能为几百焦耳到几千焦耳。
电磁操动机构
合闸与维持合闸
合闸时可以让合闸电磁铁13通电，电磁力作用在掣子15的转 轴上，使小滚轮h向上运动，不再阻碍杠杆16向逆时针方向 转动，因而凸轮12上的销子也不再被杠杆16挡住。在合闸弹 簧力的推动下，凸轮12朝着逆时针方向转动，撞击拐臂11， 带动操动机构的输出轴14顺时针方向转动，完成断路器的合 闸操作。合闸结束时，拐臂11上的滚轮g正好落在连杆17上， 利用连杆机构的死点可以保持滚轮g的位置不变，从而使断 路器保持在合闸位置。
动作过程
新型电磁操动机构的动作过程如图2-2所示。
合闸
合闸前凸轮接近垂直位置图2-2(a)，合闸信号发出后，合闸 电磁铁线圈受电，铁心向右运动推动凸轮2绕固定轴0l，逆时 针转动，与此同时开关的分闸弹簧被压缩储能。凸轮带动摆 臂3绕固定轴03顺时针转动，使开关合闸图2-2(b)。当铁心到 达终点时，合闸信号消失，合闸线圈断电，铁心回退，凸轮 被脱扣杆5支撑住，使开关保持在合闸位置图2-2(c)。
高压断路器中的弹簧操动机构
高压断路器中的弹簧操动机构刘唯2015.4摘要：本文讨论了断路器操动机构的功能，总结并比对了目前主流弹簧操动机构的实现方式，也介绍了各种结构的优缺点。
列举了断路器上弹簧机构的各种布局方式，从控制，安全，维护及发展的角度谈了个人看法。
关键词: 高压断路器弹簧操动机构目录0引言 (1)1操动机构的种类 (1)2弹簧操动机构的功能 (2)3断路器弹簧操动机构结构 (3)3.1储能结构的分类 (4)3.1.1储能操作的能量只用于合闸过程43.1.2储能操作的能量分别用于合闸或分闸过程4 3.2储能到位离合及状态保持结构 (5)3.3合闸驱动结构 (5)3.3.1不具备自由脱扣的结构63.3.2具备自由脱扣功能的结构6 3.4合闸状态保持结构 (6)3.4.1过冲复位保持结构63.4.2复位保持结构73.4.3就绪保持结构7 3.5储能电机的减速机构 (7)3.5.1齿轮箱结构73.5.2蜗轮蜗杆结构73.5.3棘轮结构7 3.6弹簧机构的联锁装置 (8)3.6.1硬联锁83.6.2软联锁83.6.3PF接点9 4断路器弹簧操动机构的布局 (9)5断路器的控制与保护 (10)6断路器操动机构的安全锁 (11)7断路器弹簧操动机构的维护 (11)8断路器弹簧操动机构的发展 (5)0引言笔者最近几年，接触了一些弹簧操动机构，有些认识，愿与大家分享。
文中没有计算，没有公式，略显没有深度，请高手一笑而过。
文中试图将千差万别的机械结构进行分类，会有遗漏，但终归是一次尝试。
也试图将其优缺点做一比较，必不完全，但肯定会有些说法。
有些机构，并不能完全理解其博大精深，不正之处，也还望请指正。
请到新浪微博《高压断路器中的弹簧操动机构》交流贴留言。
链接如下：/u/2437510622。
原文下载请搜百度文库。
文中涉及到一些机构名称，如ABB公司的EL弹簧操动机构，以下简称EL机构，主要用于VD4断路器；Schneider公司的P2弹簧操动机构，以下简称P2机构，主要用于Evolis断路器和Masterpact断路器；Schneider公司的RI弹簧操动机构，以下简称RI机构，主要用于Ev12S断路器上；Schneider公司的RT弹簧操动机构，以下简称RT机构，主要用于Premset 开关柜上；Schneider公司的FK2-01弹簧操动机构，以下简称FK2机构，主要用于HVX断路器上；三菱的BH2弹簧操动机构，以下简称BH2机构，主要用于VPR 断路器上；天水长城开关厂的GSL01弹簧操动机构，以下简称GSL01机构，主要用于EVH1断路器；以下断路器上用的弹簧操动机构不知道名字，只能用断路器名字称呼，VS1断路器上的弹簧操动机构，以下简称VS1机构；厦门华电开关有限公司的VEP断路器上的机构，以下简称VEP机构；Siemens公司的Sion断路器上采用的机构，以下简称Sion机构；东芝公司的VK断路器上采用的机构，以下简称VK机构。
高压断路器中的弹簧操动机构
高压断路器中的弹簧操动机构刘唯2015.4摘要：本文讨论了断路器操动机构的功能，总结并比对了目前主流弹簧操动机构的实现方式，也介绍了各种结构的优缺点。
列举了断路器上弹簧机构的各种布局方式，从控制，安全，维护及发展的角度谈了个人看法。
关键词: 高压断路器弹簧操动机构目录0引言 (1)1操动机构的种类 (1)2弹簧操动机构的功能 (2)3断路器弹簧操动机构结构 (3)3.1储能结构的分类 (4)3.1.1储能操作的能量只用于合闸过程43.1.2储能操作的能量分别用于合闸或分闸过程4 3.2储能到位离合及状态保持结构 (5)3.3合闸驱动结构 (5)3.3.1不具备自由脱扣的结构63.3.2具备自由脱扣功能的结构6 3.4合闸状态保持结构 (6)3.4.1过冲复位保持结构63.4.2复位保持结构73.4.3就绪保持结构7 3.5储能电机的减速机构 (7)3.5.1齿轮箱结构73.5.2蜗轮蜗杆结构73.5.3棘轮结构7 3.6弹簧机构的联锁装置 (8)3.6.1硬联锁83.6.2软联锁83.6.3PF接点9 4断路器弹簧操动机构的布局 (9)5断路器的控制与保护 (10)6断路器操动机构的安全锁 (11)7断路器弹簧操动机构的维护 (11)8断路器弹簧操动机构的发展 (5)0引言笔者最近几年，接触了一些弹簧操动机构，有些认识，愿与大家分享。
文中没有计算，没有公式，略显没有深度，请高手一笑而过。
文中试图将千差万别的机械结构进行分类，会有遗漏，但终归是一次尝试。
也试图将其优缺点做一比较，必不完全，但肯定会有些说法。
有些机构，并不能完全理解其博大精深，不正之处，也还望请指正。
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链接如下：/u/2437510622。
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文中涉及到一些机构名称，如ABB公司的EL弹簧操动机构，以下简称EL机构，主要用于VD4断路器；Schneider公司的P2弹簧操动机构，以下简称P2机构，主要用于Evolis断路器和Masterpact断路器；Schneider公司的RI弹簧操动机构，以下简称RI机构，主要用于Ev12S断路器上；Schneider公司的RT弹簧操动机构，以下简称RT机构，主要用于Premset 开关柜上；Schneider公司的FK2-01弹簧操动机构，以下简称FK2机构，主要用于HVX断路器上；三菱的BH2弹簧操动机构，以下简称BH2机构，主要用于VPR 断路器上；天水长城开关厂的GSL01弹簧操动机构，以下简称GSL01机构，主要用于EVH1断路器；以下断路器上用的弹簧操动机构不知道名字，只能用断路器名字称呼，VS1断路器上的弹簧操动机构，以下简称VS1机构；厦门华电开关有限公司的VEP断路器上的机构，以下简称VEP机构；Siemens公司的Sion断路器上采用的机构，以下简称Sion机构；东芝公司的VK断路器上采用的机构，以下简称VK机构。
永磁开关在火电厂中应用
永磁开关在火电厂中的应用摘要：永磁操作机构的开关比传统的弹簧操作机构、电磁操作机构的开关具有长寿命、高可靠、免维护、无噪声和高节电的特点，是新建火电厂值得推广应用的新产品。
关键词：永磁操作机构断路器接触器abstract: the permanent magnetic operating mechanism switch than traditional spring operating mechanism, an electromagnetic operating mechanism for switch has a long life, high reliability, free maintenance, no noise and high power saving features of newly built thermal power plant, is worthy of popularization and application of new products.key words: permanent magnetic operating mechanism circuit breaker contactor中图分类号： tm62 文献标识码： a 文章编号：前言：目前我国火电厂使用的6kv真空断路器的操作机构多数是以弹簧机构为主,弹簧机构存在零部件多,制造工艺复杂的特点,再加上各生产厂家生产实力良莠不齐,导致设备运行机械故障频繁，维修工作量大，严重影响真空断路器的性能和可靠性，对火电厂长期安全稳定运行无法提供技术保障。
真空断路器技术已经相当成熟，真空灭弧室的灭弧性能和可靠性已达到相当高的水平；据现场故障统计表明，真空断路器的故障约90%的原因是由于弹簧储能操动机构或电磁操动机构机械故障造成的。
永磁机构真空断路器的应用，从根本上解决了传统弹簧机构断路器机械故障率高，不能频繁操作，维护复杂的缺点。
操动机构简介
优点，操作平稳，性能较为可靠，因此在高压SF6断路器上使用范围逐渐扩大
永磁操动机构
永磁操动机构是在电磁操动机构基础上发展起来的。最大的改进是使用了永久电磁铁。永磁操动机构利用电磁力操动、永磁保持和电子控制。由于取消了脱、锁扣装置，而采用永久电磁铁进行终端位置的保持，动作元件和零部件数目明显
操动机构简介
操动机构
原理
应用场合
趋势
手动操动机构
靠手力分合闸的操动机构称为手动操动机构
低电压等级断路器使用过，1不需辅助设备和电源，2不能开断大电流，3不能实现自动重合闸，4不安全
淘汰
手动弹簧操动机构
靠手力合闸并同时给分闸弹簧储能，分闸靠
弹簧力的操动机构称为手动弹簧操动机构
优点：1结构较简单，2不需要辅助设备和电源
永磁操动机构必须配用电容器和电子元件，这些元件的可靠性直接影响断路器的可靠性
永磁操动机构的行程相对较短，因此，特别适合真空断路器配用，在真空断路器领域逐渐得到运用。
电机操动机构
采用数字控制技术与简单、可靠、成熟的电动机设计结合，不仅满足断路器操动机构的所有要求，还可以提供更多新的功能。
优点：1只有一个动作度变化无关；4工作条件受到直接监控，不需要额外的传感，具有先进的现场监控平台；5用串口通讯实现远程监控；6低功耗，无瞬间高负荷；7低机械压力和低噪音；8模块化计。
减少，因而可靠性大大提高。而电子控制便于实
现智能化。
：(1)弹簧操动机构由150多个零件组成，而永磁操动机构仅有60多个零件。零件数减少近60％，大大减少了库存和出现故障的可能性，维护工作量也大大降低；(2)弹簧操动机构的机械寿命1万次，而永磁操动机构的机械寿命3万次，甚至10万次：(3)新一代永磁操动机构的真空断路器配有一个指示器，进行运行监视并指明出问题的地方。
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。
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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。