浅谈断路器的操动机构

浅谈断路器的操动机构

1、操动机构的作用

操动机构是高压断路器的重要组成部分。带触点的开关电器，只有通过触头的分、合闸动作才能达到开断与关合电路的目的，因此必须依靠一定的机械操作系统才能完成。断路器的操作机构由储能单元、控制单元和力传递单元组成。

传统的高压断路器都是带触头的电器，通过触头的分、合动作达到开断与关合的目的，因此必须依靠一定的机械操作系统才能完成。在断路器本体以外的机械操动装置称为操动机构，操动机构与断路器动触头之间连接的传动部分称为传动机构和提升机构。

2、操动机构的分类

根据操动机构合闸能量来源不同，操动机构可为、手动操动机构、电磁操动机构、弹簧储能操动机构、压缩空气操动机构、液压操动机构。

（1）手动操动机构

用于小容量断路器，它采用手动合闸。故障时自动跳。其装设点的冲击短路电流最大值不超过30kA。手动操动机构的优点是构造简单，缺点是不能远距离进行合闸操作。

（2）电磁操动机构

利用电磁铁的作用力进行合闸，构造简单可靠。缺点是合闸线圈需要很大的电流，一般合闸线圈都由直流供电，需要装设大功率直流电源。至于交流操作机构。由于尺寸较大，特别是电网内发生故障时，电压降低，使交流操作机构不能可靠动作，因此还没得到广泛应用。（3）弹簧储能操动机构

利用功率不大的电动机预先使合闸弹簧储能，当要合闸时，再使合闸弹簧的储能在短时间内释放出来使机构动作。优点是本身取用的功率小，缺点是结构较复杂。

（4）压缩空气操动机构

利用储气箱内的压缩空气，推动活塞来带动断路器合闸。其优点是构造简单，工作可靠，进行合闸时没有剧烈的冲击，且合闸速度快。缺点是必须具有压缩空气设备，压缩空气断路器都利用压缩空气进行操作。

（5）液压操动机构

利用功率不大的电动油泵把油强迫压进蓄压器内，使里面的氮气压缩而蓄能。需要合闸时，只要打开控制阀门，高压气体就可进入活塞缸使活塞运动，驱动断路器分台闸，主要是利用液体不可压缩原理。其优点是断路器动作反应短，噪音小，但工艺要求高，价格较贵。（6）永磁机构

永磁机构采用新的工作原理，将电磁机构与永久磁铁有机地组合起来，避免了合分闸位置机械脱扣、锁扣系统所造成的不利因素，无需任何机械能而通过永久磁铁产生的保持力就可使真空断路器保持在合、分闸位置上。配以控制系统实现真空断路器所要求的全部功能。主要可以分为两个类型：单稳态永磁操动机构和双稳态永磁操动机构。其中双稳态永磁操动机构的工作原理为分闸与合闸及保持都靠永磁力；单稳态永磁操动机构的工作原理为在储能弹簧的帮助下快速分闸，并保持分闸位置，只有合闸保持靠永磁力。特瑞德电气北主打的是单稳态永磁操动机构，国内企业自行研发的主要是双稳态永磁操动机构。

3、弹簧储能操动机构的应用（电力公司现用断路器最多的机构）

弹簧操动机构是利用已储能的弹簧为动力，来实现断路器的分合闸操作。弹簧储能靠电

动机。弹簧操动机构因使用的弹簧类型不同有各种形式，有压缩弹簧操动机构、拉伸弹簧操动机构、扭簧储能弹簧操动机构、盘簧储能弹簧操动机构等。由于不需要专门的操作电源。储能电动机功率小，交直流两用，使用方便等优势，伴随着自能式(热膨胀式)灭弧技术的实现，减小了断路器所需的操作功，弹簧操动机构被广泛地应用于高压断路器，但由于弹簧操动机构结构比较复杂，零件数量较多，加工要求较高，传动环节较多，有时可能会出现故障。

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。但分闸回路中没有串联有开关未储能接点。所以就算开关未储能，也可以跳开。（注意：这里的开关未储能指的是合闸弹簧未储能，而分闸弹簧未储能是没有接点出来的）。

在断路器断开时，分闸弹簧是还没储能的，而合闸弹簧已储能。合闸时，合闸弹簧释放能量，合闸同时给分闸弹簧储能。以确保开关在合上的时候能跳开。合闸弹簧释放完能量时（开关刚合上），电机开始给合闸弹簧储能，这个大概需要十秒钟，此时就算合于故障，因为分闸弹簧已储能，所以能跳开。这也说明在手合于故障时，开关能马上跳开，但这种跳开之后不能马上再次重合（需要区别于重合闸），因为合闸还没储能，要等储能结束后才能再次送电。而如果是开关本来是合上的，此时开关的合闸弹簧和分闸弹簧都已储能。有故障时，分闸弹簧释放能量分闸。再过1秒左右，（由于合闸弹簧已储能）合闸弹簧释放能量进行合闸。而在合闸结束的时候，分闸弹簧已储能结束，但合闸弹簧还没有储能好。如果这次合闸于故障，由于分闸弹簧以储能结束，所以开关能马上跳开。但跳开之后就不能再次马上合上了，需要等到合闸弹簧储能结束以后才行（一般开关需要30秒后才行，但我们实际情况就要等事故处理完毕后，才能重新再次试合）

断路器合闸所需能量由弹簧储能机构供给, 储能机构可以由外部电源驱动电机完成,也可以由手动储能把手储能，储能完成后, 储能指示牌显示“已储能”。同时，储能切换开关切断储能电机电源，断路器处于待合闸状态。在合闸操作中,不论用手按下“合闸”按钮或远方操作使合闸电磁铁动作,均可使断路器合闸。合闸动作完成后，储能指示牌、储能切换开关复位，电机电源接通。电机再次储能。合闸指示灯亮，辅助开关接点转换。在分闸操作中，不论用手按下“分闸”按钮或远方操作使合闸电磁铁动作, 均可使断路器分闸，分闸动作完成后，分闸指示灯亮.辅助开关接点转换。同时在分闸操作中，计数器自动进一位，可从面板观察窗看到相应的数字。

维修队徐允英