高压断路器操动机构课件.ppt

1、2021/2/61高压断路器的操动机构高压断路器的操动机构 2021/2/62高压断路器的操动机构概述高压断路器的操动系统操动机构传动元件缓冲装置提升机构传动机构传动系统油缓冲器弹簧缓冲器气体缓冲器橡皮缓冲器2021/2/63高压断路器的操动机构高压断路器的操动机构 2021/2/642传动系统传动系统连接着操动机构和触头。主要包括传动元件、提升机构和它们之间的传动机构。传动系统连接着操动机构和触头。主要包括传动元件、提升机构和它们之间的传动机构。传动元件：由连杆机构或液压、气动传动机构等构成。传动元件：由连杆机构或液压、气动传动机构等构成。提升机构：带动断路器的触头运动，提升机构：带动断路器

2、的触头运动，用来提升触头进行分、合闸。用来提升触头进行分、合闸。它使动触头按直线或近似直线运它使动触头按直线或近似直线运动，所以也叫做变直机构。动，所以也叫做变直机构。传动机构：连接上面两个机构的中间环节，传动机构：连接上面两个机构的中间环节，是操动机构过渡到提升机构的一种连接传动机构。是操动机构过渡到提升机构的一种连接传动机构。主要主要作用是传递能量，改变运动方向。一般由连杆机构组成。作用是传递能量，改变运动方向。一般由连杆机构组成。2021/2/651.操动机构定义：独立于断路器本体以外的机械操动装置，通过它可以对断路器进行操作。通常与断路器分开装设。定义：独立于断路器本体以外的机械操动装

3、置，通过它可以对断路器进行操作。通常与断路器分开装设。特点：一种型号的操动机械可以配用不同型号的断路器，同一型号的断路器也可以配装不同型号的操动机构。特点：一种型号的操动机械可以配用不同型号的断路器，同一型号的断路器也可以配装不同型号的操动机构。作用：将其它形式的能量转换成机械能，使断路器准确地进行分、合闸。作用：将其它形式的能量转换成机械能，使断路器准确地进行分、合闸。2021/2/66对操动机构的基本要求断路器的全部使命，归根结底是体现在触头的分、合动作上而分、合动作又是通过操动机构来实现的。因断路器的全部使命，归根结底是体现在触头的分、合动作上而分、合动作又是通过操动机构来实现的。因此，

4、操动机构的工作性能和质量的优劣，对高压断路器的工作性能和可靠性起着极为重要的作用。此，操动机构的工作性能和质量的优劣，对高压断路器的工作性能和可靠性起着极为重要的作用。1.1.具有足够的合闸功率，保证所需的合闸速度。具有足够的合闸功率，保证所需的合闸速度。2.2.能维持断路器处在合闸位置，不产生误分闸。能维持断路器处在合闸位置，不产生误分闸。3.3.有可靠的分闸速度和足够的合闸速度。有可靠的分闸速度和足够的合闸速度。4.4.具有自由脱扣装置。具有自由脱扣装置。5.5.防跳跃防跳跃6.6.在控制回路中，要保证分合动作准确、连续。在控制回路中，要保证分合动作准确、连续。7.7.结构简单、体积小、价

5、格低廉。结构简单、体积小、价格低廉。2021/2/672021/2/6812345操动机构用汉语拼音首位操动机构用汉语拼音首位字母字母C表示表示 操动方式的拼音首位字母：操动方式的拼音首位字母：S手动，手动，D电磁，电磁，J电动机，电动机，T弹簧，弹簧，Q气动，气动，Y液压，液压，Z重锤重锤 设计系列顺序号设计系列顺序号 其他标志，如其他标志，如G改进型，改进型，X操动机构带箱子操动机构带箱子 特征数字特征数字,一般电磁、液压、弹簧、一般电磁、液压、弹簧、手动等机构以其能保证的最大合手动等机构以其能保证的最大合闸力矩为特征数字；气动机构以闸力矩为特征数字；气动机构以其活塞直径（其活塞直径（mm

6、）为特征数字）为特征数字 例如：例如：CD2为电磁式操动机构，设计序号为为电磁式操动机构，设计序号为2；CY3为液压操动机构，设计序号为为液压操动机构，设计序号为3。操动机构的型号：操动机构的型号：2021/2/691合闸操作：在正常情况下和有短路故障的时，操动机构都能使断路器可靠合闸。合闸操作：在正常情况下和有短路故障的时，操动机构都能使断路器可靠合闸。2保持合闸：在合闸命令和合闸操作功消失后，操动机构应可靠地将断路器保持在合闸位置，不保持合闸：在合闸命令和合闸操作功消失后，操动机构应可靠地将断路器保持在合闸位置，不会由于外力等原因引起触头分离。会由于外力等原因引起触头分离。3分闸操作：不仅

7、能接受自动或遥控指令使断路器快速电动分闸，而且在紧急情况下可在操动机分闸操作：不仅能接受自动或遥控指令使断路器快速电动分闸，而且在紧急情况下可在操动机构上进行手动分闸。构上进行手动分闸。分合闸都应并具有快速性。分合闸都应并具有快速性。操动机构应具有的功能操动机构应具有的功能2021/2/6104防跳跃和自由脱扣：在关合过程中，如电路发生故障，操动机构应使断路器自行分闸，即使合闸命令未防跳跃和自由脱扣：在关合过程中，如电路发生故障，操动机构应使断路器自行分闸，即使合闸命令未解除，断路器也不能再度合闸，以避免无谓地多次分、合故障电流。解除，断路器也不能再度合闸，以避免无谓地多次分、合故障电流。“跳

8、跃跳跃”现象：是指断路器在关合有预伏短路故障的线路时，继电保护装置会快速动作，指令操动机构立现象：是指断路器在关合有预伏短路故障的线路时，继电保护装置会快速动作，指令操动机构立即自动分闸，这时若合闸命令尚未解除，断路器会再次合闸于故障线路，如此反复会造成断路器多次合即自动分闸，这时若合闸命令尚未解除，断路器会再次合闸于故障线路，如此反复会造成断路器多次合分短路电流。分短路电流。自由脱扣：是指操动机构在合闸过程中接到分闸命令时，机构将不再执行合闸命令而立即分闸，这样就避自由脱扣：是指操动机构在合闸过程中接到分闸命令时，机构将不再执行合闸命令而立即分闸，这样就避免了跳跃。免了跳跃。操动机构应具有的

9、功能操动机构应具有的功能2021/2/6115复位：断路器分闸后，操动机构的各个部件应能自动恢复到准备合闸的位置。复位：断路器分闸后，操动机构的各个部件应能自动恢复到准备合闸的位置。6闭锁：为保证断路器操作的安全可靠，操动机构还需具备的闭锁功能有：分、合闸位置闭锁；高、闭锁：为保证断路器操作的安全可靠，操动机构还需具备的闭锁功能有：分、合闸位置闭锁；高、低气压（液压）闭锁；弹簧操动机构中合闸弹簧的位置闭锁。低气压（液压）闭锁；弹簧操动机构中合闸弹簧的位置闭锁。操动机构应具有的功能操动机构应具有的功能2021/2/6121手动操动机构手动操动机构各种操动机构各种操动机构 靠手力直接合闸的操动机构

10、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靠手力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作电源，缺点是不能自动重合闸，只能就地操作，不够安全。因此手动操动机复杂的辅助设备及操作电源，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逐渐被手力储能的弹簧操动机构所代替。构已逐渐被手力储能的弹簧操动机构所代替。2021/2/6132电

11、磁操动机构电磁操动机构各种操动机构各种操动机构 靠电磁力合闸的操动机构称为电磁操动机构。电磁操动机构的优点是结构简单、工作可靠、制造成靠电磁力合闸的操动机构称为电磁操动机构。电磁操动机构的优点是结构简单、工作可靠、制造成本较低，缺点是合闸线圈消耗的功率太大，因而用户需配备价格昂贵的蓄电池组。电磁操动机构的结本较低，缺点是合闸线圈消耗的功率太大，因而用户需配备价格昂贵的蓄电池组。电磁操动机构的结构笨重，合闸时间长构笨重，合闸时间长(0.2s0.8s)(0.2s0.8s)，主要用来操作，主要用来操作126kV126kV及以下的断路器。及以下的断路器。2021/2/6143弹簧操动机构弹簧操动机构各

12、种操动机构各种操动机构 利用已储能的弹簧为动力使断路器动作的操动机构称为弹簧操动机构。弹簧储能通常内电动机通利用已储能的弹簧为动力使断路器动作的操动机构称为弹簧操动机构。弹簧储能通常内电动机通过减速装置来完成。对于某些操作功不大的弹簧操动机构，为了简化结构、降低成本，也可用手力来过减速装置来完成。对于某些操作功不大的弹簧操动机构，为了简化结构、降低成本，也可用手力来储能。储能。2021/2/6154液压操动机构液压操动机构各种操动机构各种操动机构液压操动机构利用液压油作为动力传递介质。操动方式有两种：直接驱动式和储能式。液压操动机构利用液压油作为动力传递介质。操动方式有两种：直接驱动式和储能式

13、。直接驱动式直接驱动式液压操动机构由电动机与油泵产生的高压力油，直接推动活塞用来操作速度不高、操作功率不大的液压操动机构由电动机与油泵产生的高压力油，直接推动活塞用来操作速度不高、操作功率不大的隔离开关。隔离开关。2021/2/6165气动操动机构气动操动机构各种操动机构各种操动机构利用压缩空气作为能源产生推力的操动机构称为气动操动机构。利用压缩空气作为能源产生推力的操动机构称为气动操动机构。2021/2/6176永磁操动机构永磁操动机构各种操动机构各种操动机构利用钕铁硼永久性磁铁作为能源产生推力的操动机构称为永磁操动机构。利用钕铁硼永久性磁铁作为能源产生推力的操动机构称为永磁操动机构。202

14、1/2/618型式型式主要优点主要优点主要缺点主要缺点备注备注手动手动1结构简单，价廉结构简单，价廉2不需不需要合闸能源要合闸能源1不能遥控和自动合闸不能遥控和自动合闸2合闸能力小合闸能力小3就地操作，就地操作，不安全不安全用于用于12k V以下，开断以下，开断电流小的断路器电流小的断路器电磁电磁1结构简单，加工容易结构简单，加工容易2运行经验多运行经验多1需要大功率的直流电需要大功率的直流电源源2耗费材料多耗费材料多当前当前126k V及以下的油及以下的油断路器大部分采用电磁断路器大部分采用电磁操动机构，但不是发展操动机构，但不是发展方向方向弹簧弹簧1要求电源的容量小要求电源的容量小2交、交

15、、直流电源都可用直流电源都可用3暂时暂时失去电源时仍能操作一失去电源时仍能操作一次次1结构较复杂结构较复杂2零部件加零部件加工精度要求高工精度要求高用于中小型断路器，是用于中小型断路器，是发展方向发展方向液压液压1不需要直流电源不需要直流电源2暂时暂时失去电源时仍能操作多失去电源时仍能操作多次次3功率大、动作快、功率大、动作快、操作平稳操作平稳1加工精度要求高加工精度要求高2价格价格较贵较贵适用于适用于126k V及以上的及以上的高压断路器，高压断路器，是发展方是发展方向向气动气动1不需要直流电源不需要直流电源2暂时暂时失去电源时仍能操作多失去电源时仍能操作多次次1不需要空压设备不需要空压设备

16、2对大对大功率的操作机构，结构功率的操作机构，结构比较笨重比较笨重适用于有空压设备的场适用于有空压设备的场所所2021/2/619连杆机构连杆机构 四连杆机构四连杆机构 摇杆滑块机构摇杆滑块机构 电磁机构（CD型）2021/2/620连杆机构连杆机构 准确椭圆机构准确椭圆机构 近似椭圆机构近似椭圆机构 2021/2/621连杆式脱扣机构连杆式脱扣机构常用脱扣形式有折杆式、锁钩式、滚轮锁扣式三种。常用脱扣形式有折杆式、锁钩式、滚轮锁扣式三种。1）折杆式脱扣机构折杆式脱扣机构 2）锁钩式脱扣机构锁钩式脱扣机构 2021/2/622连杆式脱扣机构连杆式脱扣机构3）滚轮锁扣式脱扣机构滚轮锁扣式脱扣机构

17、 2021/2/6232021/2/624四连杆机构四连杆机构折杆式脱扣机构折杆式脱扣机构合闸动画合闸动画分闸动画分闸动画2021/2/625弹簧机构(CT)2021/2/6262021/2/6272021/2/628弹簧储能弹簧储能2021/2/629储能完成储能完成2021/2/630合合 闸闸2021/2/631分分 闸闸弹簧机构视频弹簧机构视频2021/2/632液压机构（液压机构（CY型）型）2021/2/6332021/2/634液压操动机构的组成及各自作用液压操动机构的组成及各自作用液压操动机构组成部分及其它们的作用是：（1）储能部分由储压器、油泵与电动机组成。储压器是充有高压力

18、气体（氮气）的容器，能量是以气体压缩能的形式储存。油泵和电动机供储压器储能使用。电动机带动油泵向储压器压油（打压），使气体压缩，所以机构的能源仍然来自电源。（2）执行元件执行元件是工作缸，它把能量转变为机械能，推动断路器完成分、合闸操作。（3）控制元件控制元件为各种阀门，用以实现分、合闸的控制、连锁与保护等要求。（4）辅助元件辅助元件包括低压力油箱、连接管道与油过滤器、压力表、电器等。2021/2/635永磁操作机构2021/2/6362021/2/6372021/2/6382021/2/6392021/2/6402021/2/6412021/2/6422021/2/643高压断路器的分合闸速

19、度很高，但触头的行程并不大。要使速度很高的运动部件在较短的高压断路器的分合闸速度很高，但触头的行程并不大。要使速度很高的运动部件在较短的行程内停止下来，不能简单地采用在行程终了处装置止钉的办法，而必须用缓冲器来吸收行程内停止下来，不能简单地采用在行程终了处装置止钉的办法，而必须用缓冲器来吸收运动部分的动能，防止断路器中某些零部件受到很大的冲击力而损坏。此外，在行程终了运动部分的动能，防止断路器中某些零部件受到很大的冲击力而损坏。此外，在行程终了处运动部分不应有显著的反弹。处运动部分不应有显著的反弹。它一般装在提升机构的旁边。它一般装在提升机构的旁边。类型：类型：1油缓冲器油缓冲器2弹簧缓冲器弹

20、簧缓冲器3气体缓冲器气体缓冲器4橡皮缓冲器橡皮缓冲器缓冲装置缓冲装置2021/2/6441油缓冲器：由油缸、活塞、撞杆、返回弹簧和端盖组成。油缓冲器：由油缸、活塞、撞杆、返回弹簧和端盖组成。缓冲装置撞杆撞杆 端盖端盖 油缸油缸 当高速运动的部件撞击到缓冲器上面的撞杆后，里面的活塞会和运动的部件一起向下运动，因为油基本不能压缩，当高速运动的部件撞击到缓冲器上面的撞杆后，里面的活塞会和运动的部件一起向下运动，因为油基本不能压缩，因此活塞下的油只能以高速通过活塞与油缸之间的窄缝流到活塞的上方，油流过窄缝隙时需要克服很大的粘性摩擦因此活塞下的油只能以高速通过活塞与油缸之间的窄缝流到活塞的上方，油流过窄

21、缝隙时需要克服很大的粘性摩擦力，对活塞底部产生压力，阻碍活塞向下运动，以形成对运动部件的缓冲。一般用作分闸缓冲器，其它缓冲器难以力，对活塞底部产生压力，阻碍活塞向下运动，以形成对运动部件的缓冲。一般用作分闸缓冲器，其它缓冲器难以满足要求。满足要求。油缓冲器的优点是缓冲能力强、没有反弹力因为它能把运动部分的动能转化为热能油缓冲器的优点是缓冲能力强、没有反弹力因为它能把运动部分的动能转化为热能它的缺点是缓冲性能受环境温度的影响很大，低温时油的粘性很大，制动力将显著增大。它的缺点是缓冲性能受环境温度的影响很大，低温时油的粘性很大，制动力将显著增大。活塞活塞返回弹簧返回弹簧2021/2/6452弹簧缓

22、冲器：由弹簧、导杆、底座和撞杆组成。弹簧缓冲器：由弹簧、导杆、底座和撞杆组成。缓冲装置当运动部件与弹簧缓冲器相撞后，撞杆向上运动，弹簧被压缩，弹簧吸收运动部件的动能而产生缓冲。运动完当运动部件与弹簧缓冲器相撞后，撞杆向上运动，弹簧被压缩，弹簧吸收运动部件的动能而产生缓冲。运动完成后，弹簧会使运动部件反弹，所以一般用作合闸缓冲器，因为合闸完成时触头的摩擦阻力大，不容易产生很成后，弹簧会使运动部件反弹，所以一般用作合闸缓冲器，因为合闸完成时触头的摩擦阻力大，不容易产生很大的反弹振动。大的反弹振动。撞杆撞杆导杆导杆弹簧弹簧底座底座2021/2/6463气体缓冲器：气体缓冲器：缓冲装置气体缓冲器的原理

23、与油缓冲器类似，只不过把油换成了气体介质，气体缓冲器的原理与油缓冲器类似，只不过把油换成了气体介质，气体缓冲器在缓冲时产生的反弹力比较大，多用于压缩空气断路器气体缓冲器在缓冲时产生的反弹力比较大，多用于压缩空气断路器及及SF6断路器。断路器。它由气缸它由气缸1,带有密封胀圈带有密封胀圈3的活塞的活塞2，撞杆，撞杆4和可调节的排气小孔和可调节的排气小孔5组组成。当断路器的运动部分与撞杆成。当断路器的运动部分与撞杆4相碰后，活塞向下运动，活塞下相碰后，活塞向下运动，活塞下面的气体被压缩，压力增高产生制动作用。调节排气小孔的面积可面的气体被压缩，压力增高产生制动作用。调节排气小孔的面积可以改变制动的

24、动力大小。以改变制动的动力大小。2021/2/647在橡皮垫圈之间放有金属垫圈，当断路器运动部分撞击在螺杆在橡皮垫圈之间放有金属垫圈，当断路器运动部分撞击在螺杆4上的时候，上的时候，撞击力通过平板撞击力通过平板3传递给橡皮垫圈传递给橡皮垫圈1与金属垫圈与金属垫圈2。橡皮具有一定弹性，起缓冲作用。橡。橡皮具有一定弹性，起缓冲作用。橡皮垫圈沿着轴向压缩，并沿半径方向向外膨胀，使橡皮垫圈沿着轴向压缩，并沿半径方向向外膨胀，使橡皮垫圈与金属垫圈之间产生摩擦。运动部件的一部分皮垫圈与金属垫圈之间产生摩擦。运动部件的一部分动能就消耗在压缩橡皮、克服橡皮内部的摩擦力以及动能就消耗在压缩橡皮、克服橡皮内部的摩擦力以及克服橡皮与金属垫圈之间的摩擦力上，这样可以在一克服橡皮与金属垫圈之间的摩擦力上，这样可以在一定程度上减小反弹作用。定程度上减小反弹作用。实验证明，橡皮缓冲器中，作用在缓冲器上的动能有百分之三十到百分实验证明，橡皮缓冲器中，作用在缓冲器上的动能有百分之三十到百分之五十消耗在摩擦上，转化成热能。之五十消耗在摩擦上，转化成热能。4橡皮缓冲器：橡皮缓冲器：