220kV+SF6断路器结构及动作原理培训课件

操作机构 和断路器 极柱拉杆
操作机构部件
挚子装置
缓冲器
驱动装置
辅助触点
机械联锁
断路器处于分闸位置时，弹簧储能 满，联锁杆应抬起，检查与联锁盘的 间隙，不应该小于2mm；
断路器处于合闸位置时，弹簧储能 满后，联锁杆应落下，联锁杆与联锁 盘之间应有间隙。如果联锁杆落下且 与联锁盘无间隙，则说明机构已经产 生机械闭锁，必须先解锁才能进行操 作。
220kV SF6断路器结构及 动作原理
九龙河发电总厂管辖的沙坪、偏桥、铁厂河、踏卡、 斜卡及溪古电站220kV系统，除铁厂河电站是户外式开关站 以外，其他电站都使用GIS封闭式母线。
沙坪、偏桥、斜卡电站由上海西电高压开关有限公司 生产，各间隔使用ZF9-252型SF6断路器，采用液压弹簧操 作机构。
合闸操作
当合闸电磁阀线圈带电动作，高压油进入换向阀的上部，在差动力 的作用下，换向阀芯向下运动，切断了工作活塞下部原来与低压油箱 连通的油路，而与储能活塞上部的高压油路接通。这样，工作活塞在 差动力的作用下，快速向上运动，带动断路器合闸。
合闸操作
当分闸电磁阀线圈带电动作，换向阀上部的高油压腔与低压油箱导 通而失压，换向阀芯立即向上运动，切断了原来与工作活塞下部相连 通的高压油路，而使工作活塞下部与低油油箱连通失压。工作活塞在 上部高压油的作用下，迅速向下运动，带动断路器分闸。
c）储能保持掣子3—6逆时针旋转释放B销，棘轮3—3在合闸弹簧力的作用下，逆 时针方向旋转，同时带动棘轮3—4旋转，使凸轮3—1推动拐臂3—14顺时针方向 旋转，并带动拐臂轴3—15上的拐臂3—18顺时针方向旋转,同时压缩分闸弹簧3— 2储能；
d）拐臂3—14通过联板直接操动断路器本体合闸；
e）合闸操作完成后的机构状态如上图C所示。A销再次被合闸保持掣子3—13锁住 。
ZF9-252断路器外形结构如上图，断路器为每极单断口 结构，由三个单极组成。每极包括灭弧室、操动机构，外形 呈“L”形，灭弧室和动静触头竖直布置，碟簧及操作机构 水平布置。操动机构，可单极操作，也可三极电气联动操作 。
ZF9-252断路器的一次设备导电回路、内部结构、灭弧 原理与LW24-252断路器一致，但是操作机构不一样，采用液 压弹簧机构，通过储能储能电机给液压控制油加压，使碟簧 产生形变储能，最后由分、合闸线圈触发改变控制油路，释 放弹簧能量完成断路器的分合闸操作，稳定性更高。
机械联锁
1、限位开关；2、联锁杆；3 、联锁盘；4、凸轮盘；5、 联锁杆；6、操作拐臂杆；
分闸正常状态
机械联锁解锁
将电机储能电源断开，将 储能开关放在手动位置，用 螺丝刀和摇把手将机构泄能 ，泄能时应顺时针转动，直 到合闸拐臂与合闸挚子脱开 为止。
合闸正常状态
机械联锁状态 机械联锁解锁
谢谢大家！
1、驱动器；2、操纵机构；3、控制盘；4、弹簧组； 5、加热器
BLG1002A 操作机构
正常运行期间 ，断路器合闸位 置。断路器上的 分闸弹簧（14） 和操纵机构合闸 弹簧（7）均储能 ，断路器由分闸 机构的分闸挚子 装置（1）保持在 合闸位置。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
分闸操作 合闸操作
合闸储能
断路器和电动机启动 为合闸弹簧（1）储能 ，驱动链条(2）逆时针 旋转并拉起链条段（3 ）,这样弹簧轭架（4） 被提起，并给合闸弹簧 储能，在链条段（6)和 (7)不动的同时，链条段 （5）停下。
弹簧机构的合闸弹簧储能：
机构合闸操作完成后,合闸弹簧3—5处于释放状态如上图C，棘爪轴3-17通过 齿轮与电机相联,断路器合闸到位后，电机立即起动，对合闸弹簧进行储能。合 闸弹簧储能动作如下： a）电动机启动，使棘爪轴3—17旋转； b）偏心的棘爪轴3—17上的两个棘爪3—16，在棘爪轴的传动中与棘轮3—3上的 齿交替进行啮合，使棘轮转动； c）棘轮3—3逆时针方向旋转，带动拉杆使合闸弹簧3—5储能； d）通过死点后，棘轮轴3—4由合闸弹簧3—5给以逆时针方向的转动力矩，此力 矩通过B销被储能保持掣子3—6锁住； e）合闸弹簧储能后的机构状态如上图A。
(a) 未贮能，分闸状态 (b)已贮能，分闸状态
（c）已贮能，合闸状态
储能
当贮能电机接通时，油泵将低压油箱的油压入高压油腔，三组 相同结构的贮能活塞在液压力的作用下，向下压缩碟簧而贮能。 注意：试验时应特别注意储能电机仅适用于短时工作。为了防止 贮能电机过热而损坏，贮能电机启动次数每小时不能超过20次。
导电回路：
断路器处于合闸时，电流流经导体——梅花触头——支 座——静触头——主触头——压气缸——中间触头——支 座——梅花触头流向导体。
灭弧原理：
分闸时，由绝缘拉杆带动动触头 一起向下运动，气缸内的SF6气体被压 缩，气压增大，气缸内外形成压力差 ，当动、静弧触头脱离时产生电弧， 静弧触头拉出喷口喉部时，被压缩的 SF6气体通过喷口吹弧，电弧被高速的 SF6气体包围，弧柱中的左右电子被 SF6捕获，当电流过零时，SF6气体不 断吹向弧隙，弧隙很快恢复绝缘，使 电弧熄灭。
断路器外形结构如上图，断路器为每极单断口结构，由
三个单极组成。每极包括灭弧室、操动机构，外形呈“I” 形布置。弹簧操动机构，可单极操作，也可三极电气联动操 作。
弹簧操动机构结构示图
断路器内部结构如右图， 灭弧室由绝缘支持筒固 定在壳体内，并通过绝 缘杆进行操作。灭弧室 由静触头系统，动触头 系统、灭弧室瓷套、绝 缘拉杆、支柱瓷套、直 动密封等组成。
合闸时，绝缘拉杆向上运动，这 时所有的运动部件按分闸操作的反方 向动作，SF6气体进入压气缸，动触头 最终到达合闸位置。
弹簧操动机构截面图
弹簧操动机 构结构及工 作原理图
（A）合闸位置（合闸弹簧储能状态）
（B）分闸位置（合闸弹簧储能状态）（C）合闸位置（合闸弹簧释放状态）
分闸操作：
弹簧机构在合闸位置且分闸弹簧3—2与合闸弹簧3—5均已储能。拐臂3—14 和3—18受分闸弹簧3—2逆时针方向的力矩；此力矩被合闸保持掣子3—13和分闸 掣子3—12阻挡。 分闸操作步骤如下： a）分闸电磁铁3—10的线圈接受分闸信号后带电，其动铁芯3—11动作，冲击分 闸掣子3—12； b）分闸掣子3—12顺时针方向旋转，释放合闸保持掣子3—13； c）合闸保持掣子顺时针方向旋转，将A销子释放； d）拐臂3—14和3—18受分闸弹簧3—2的推力，向逆时针方向旋转； e）拐臂3—14通过联板直接操动断路器本体使动、静触头快速分离，断路器分闸 。
如上图所示，断路器内部结构，操作机构通过拐臂将水平方向的位 移转换成竖直方向上的位移，完成断路器的分、合闸操作。
液压弹簧操动机构
液压弹簧操动机构
基本构造由五个功能模块组成：
a） 贮能模块见上图序号2：由三组相同的贮能活塞、工作缸、支撑环和八 片碟簧组成。 b） 监测模块见上图序号5：主要由齿轮转动时带动的限位开关，齿轮、齿 条构成的贮能弹簧位置指示器及泄压阀组成。 c） 控制模块见上图序号4：包括1个合闸电磁阀、2个分闸电磁阀、换向阀 和调整分、合闸速度的可调节流螺栓。 d） 打压模块见上图序号1：主要有贮能电机、变速齿轮、柱塞油泵、排油 阀和位于低压油箱的油位指示器组成。 e） 工作模块见上图序号3：主要由两端带有阶梯缓冲的活塞杆和工作缸组 成，其工作缸还是固定其它功能元件的基座。
断路器闭锁
为了保证断路器具有所需要的开断能力，操动机构中的控制回路中 设有两种闭锁装置，一种是低SF6气体压力操作闭锁，另一种是低操 作油压闭锁，前一种是由SF6气体密度计实现，而后一种则是通过固 定在支撑环上的齿条，随储能弹簧上下运动，转动与其啮合的齿轮， 与齿轮同轴的凸轮带动限位开关实现。
三相操作断路器
合闸操作：
弹簧机构在分闸位置，合闸弹簧3—5已储能。棘轮轴3—4承受联接在棘轮 3—3上的合闸弹簧3—5逆时针方向的力矩，此力矩被储能保持掣子3—6和合闸掣 子3—7锁住。
合闸操作的步骤如下：
a）合闸电磁铁3—8的线圈接受合闸信号后带电，掣子3—9动作，冲击合闸掣子 3—7；
b）合闸掣子3—7向顺时针方向旋转，释放储能保持掣子3—6；
1、断路 器极柱 ；2、操 作机构 ；3、支 架；4、 拉杆和 保护管
单相操作断路器
分合闸操作
灭弧室
BLG1002A 操作机构 外形结构
操作机构内装 有分合闸弹簧和 驱动单元，在每 次合闸后驱动单 元自动给合闸弹 簧储能，合闸挚 子使已储能的合 闸弹簧能完成断 路器的合闸操作 并使分闸弹簧储 能，分闸挚子能 使在合闸位置的 断路器实现立即 分闸。
踏卡、溪古电站由西安西安西开高压电气股份有限公 司生产，各间隔使用LW24-252型SF6断路器，踏卡采用弹簧 操作机构，溪古采用液压弹簧操作机构。
铁厂河电站220kV间隔使用的是北京ABB高压开关设备 有限公司给生产的HPL245B1-BLG1002型SF6断路器，使用 BLG1002型电动机储能的弹簧操作机构。
储能活塞定位件
辅助开关连杆和转轴
油泵电机 释放弹簧组件
测量尺
控制模块
1分闸电磁阀； 2.分闸电磁阀； 3. 合闸电磁阀； 4.分闸节流螺栓 5.合闸节流螺栓； 6.堵头；7.换向 阀
液压 弹簧 操动 机构 工作 原理 示意 图
1.低压油箱；2.油位 指示器；3.工作活塞 杆；4.高压油腔；5. 贮能活塞；6.支撑环 ；7.碟簧； 8.辅助开关；9.注油 孔；10.合闸节流阀 ；11.合闸电磁阀； 12.分闸电磁阀； 13.分闸节流阀； 14.排油阀；15.贮能 电机；16.柱塞油泵 ；17.泄压阀；18.行 程开关