链斗式连续卸船机-讲义

1 链斗式连续卸船机 操动机构是链斗式连续卸船机的重要组成部分 它由储能单元 控制 单元 和力传递单元组成 高压 SF6 断路器的操动机构有多种型式 如弹 簧操动机构 气动机构 液压机构 液压弹簧机构等 根据灭弧室承受的电压等级和开断电流的差异 SF6 产品选用弹簧机 构 气动机构或液压机构 弹簧机构 气动机构 液压机构各自的特点比 较见表 1 表 1 机构类型 比较项目 弹簧机构气动 弹簧机构液压机构 储能与传动介质螺旋压缩弹簧 机械 压缩空气 弹簧 压缩性流体 机械 氮气 液压油 压缩性流体 非压缩 性流体 适用的电压等级40 5KV 252KV126KV 550KV126KV 550KV 出力特性 硬特性 反应快 自调整能力小 软特性 反应慢 有一定自调整能力 硬特性 反应快 自调整能力大 对反力 阻力特 性 反应敏感 速度特 性受影响大 反应较敏感 速度 特性在一定程度上 受影响 反应不敏感 速度 特性基本不受影响 环境适应性强 操作噪音小较差 操作噪音大强 操作噪音小 人工维护量最小较小小 相对优缺点 无漏油 漏气可能 体积小 重量轻 稍有泄露不影响环 境 空气中水分难 以滤除 易造成锈 蚀 制造过程稍有疏忽 容易造成渗漏 尤 其是外渗漏 存在 漏油 漏液可能 2 一 弹簧操动机构一 弹簧操动机构 弹簧操动机构是一种以弹簧作为储能元件的机械式操动机构 弹簧的 储能借助电动机通过减速装置来完成 并经过锁扣系统保持在储能状态 开断时 锁扣借助磁力脱扣 弹簧释放能量 经过机械传递单元使触头运 动 弹簧操动机构结构简单 可靠性高 分合闸操作采用两个螺旋压缩弹 簧实现 储能电机给合闸弹簧储能 合闸时合闸弹簧的能量一部分用来合 闸 另一部分用来给分闸弹簧储能 合闸弹簧一释放 储能电机立刻给其 储能 储能时间不超过 15s 储能电机采用交直流两用电机 运行时分合 闸弹簧均处于压缩状态 而分闸弹簧的释放有一独立的系统 与合闸弹簧 没有关系 这样设计的弹簧操动机构具有高度的可靠性和稳定性 既可满 足 O 0 3 sec CO 180 sec CO 操作循环 又可满足 CO 15sec CO 操作循环 机械稳定性试验达 10000 次 1 1 CT20 弹簧操动机构动作原理 CT20 型弹簧操动机构 图 1 图 2 图 3 利用电动机给合闸弹簧储 能 断路器在合闸弹簧的作用下合闸 同时使分闸弹簧储能 储存在分闸 弹簧的能量使断路器分闸 1 1 1 分闸动作过程 图 1 所示状态为开关处于合闸位置 合闸弹簧已储能 同时分闸弹 簧也已储能完毕 此时储能的分闸弹簧使主拐臂受到偏向分闸位置的力 但在分闸触发器和分闸保持掣子的作用下将其锁住 开关保持在合闸位置 3 分闸操作 图 1 2 分闸信号使分闸线圈带电并使分闸撞杆撞击分闸触发器 分闸触发器以 顺时针方向旋转并释放分闸保持掣子 分闸保持掣子也以顺时针方向旋转 释放主拐臂上的轴销 A 分闸弹簧力使主拐臂逆时针旋转 断路器分闸 1 1 2 合闸操作过程 图 2 所示状态为开关处于分闸位置 此时合闸弹簧为储能 分闸弹 4 簧已释放 状态 凸轮通过凸轮轴与棘轮相连 棘轮受到已储能的合闸弹 簧力的作用存在顺时针方向的力矩 但合闸触发器和合闸弹簧储能保持掣 子的作用下使其锁住 开关保持在分闸位置 合闸操作 图 2 3 合闸信号使合闸线圈带电 并使合闸撞杆撞击合闸触发器 合闸触发 器以顺时针方向旋转 并释放合闸弹簧储能保持掣子 合闸弹簧储能保持 掣子逆时针方向旋转 释放棘轮上的轴销 B 合闸弹簧力使棘轮带动凸轮 轴以逆时针方向旋转 使主拐臂以顺时针旋转 断路器完成合闸 并同时 压缩分闸弹簧 使分闸弹簧储能 当主拐臂转到行程末端时 分闸触发器 和合闸保持掣子将轴销 A 锁住 开关保持在合闸位置 5 1 1 3 合闸弹簧储能过程 图 3 所示状态为开关处于合闸位置 合闸弹簧释放 分闸弹簧 已储能 断路器合闸操作后 与棘轮相连的凸轮板使限位开关 33HB 闭合 磁力开关 88M 带电 接通电动机回路 使储能电机启动 通过一对锥齿轮 传动至与一对棘爪相连的偏心轮上 偏心轮的转动使这一对棘爪交替蹬踏 棘轮 使棘轮逆时针转动 带动合闸弹簧储能 合闸弹簧储能到位后由合 闸弹簧储能保持掣子将其锁定 同时凸轮板使限位开关 33HB 切断电动机 回路 合闸弹簧储能过程结束 6 1 2 机械防跳原理 图 4 机械防跳原理 断路器防跳性能可以通过两个方面实现的 第一是操动机构本身实现 机械防跳 第二是在操动机构的合闸回路中设置的 防跳 线路来实现 图 4 介绍了机械防跳装置的原理 其动作过程如下 1 图 a 所示状态为开关处于分闸位置 此时合闸弹簧为储能 分闸 弹簧已释放 状态 凸轮通过凸轮轴与棘轮相连 棘轮受到已储能的合闸 弹簧力的作用存在顺时针方向的力矩 但合闸触发器和合闸弹簧储能保持 掣子的作用下使其锁住 开关保持在分闸位置 7 2 当合闸电磁铁被合闸信号励磁时 铁心杆带动合闸撞杆先压下防 跳销钉后撞击合闸触发器 合闸触发器以顺时针方向旋转 并释放合闸 弹簧储能保持掣子 合闸弹簧储能保持掣子逆时针方向旋转 释放棘轮上 的轴销 B 合闸弹簧力使棘轮带动凸轮轴以逆时针方向旋转 使主拐臂以 顺时针旋转 断路器完成合闸 3 滚轮推动脱扣器的回转面 使其进一步逆时针转动 从而 脱扣 器使脱扣杆顺时针转动 见图 4b 从防跳销钉上滑脱 而防跳销钉使脱扣 杆保持倾斜状态 见图 4c 4 断路器合闸结束 合闸信号消失电磁铁复位 见图 4d 5 如果断路器此时得到了意外的分闸信号开始分闸 在分闸 在这一 过程中 只要合闸信号一直保持 脱扣杆由于防跳销钉的作用始终是倾斜 的 从而铁心杆便不能撞击脱扣器 因此 断路器不能重复合闸操作 见图 4e 实现防跳功能 当合闸信号解除时 合闸电磁铁失磁 铁心杆通过电磁铁内弹簧返回 则铁心杆和脱扣杆均处于图 4a 状态 为下次合闸操作作好了准备 1 3 弹簧操作机构的组成 弹簧操作机构主要由箱体 二次控制部分 机构芯架组成 1 3 1 箱体 主要是将二次控制部分 机构芯架部分保护在相对封闭的空间 箱体 防护等级为 IP54 1 3 2 二次控制部分 操动机构箱内 带有完善的二次控制和保护回路 如储能电机的过载 8 超时等保护信号 就地 远方操作选择 自带防跳回路及 SF6 气体密度监 测系统 1 3 3 机构芯架 主要构成 凸轮轴装配 分闸机构装配 合闸机构装配 合闸弹簧装 配 分闸弹簧装配 操作机构总装 1 3 3 1 凸轮轴装配 凸轮轴装配由棘轮装配 微动开关装配和离合器等构成 完成合闸弹 簧储能的功能 通过微动开关实现对储能电机的控制 1 3 3 2 分闸机构装配 分闸机构装配由分闸电磁铁 拐臂 分闸掣子装配构成 完成合闸位 置的保持和接受分闸命令进行分闸操作 1 3 3 3 合闸机构装配 合闸机构装配由合闸电磁铁 防跳装置 合闸储能保持掣子装配等构 成 完成合闸弹簧储能后保持和接受合闸命令进行合闸操作 1 3 3 4 合闸弹簧装配 合闸弹簧装配包括合闸弹簧筒 拉杆 合闸弹簧等 1 3 3 5 分闸弹簧装配 分闸弹簧装配包括分闸弹簧 油缓冲器装配等 1 4 弹簧机构的技术参数 1 4 1 机构的参数见表 2 表 2 1 弹簧机构活塞杆行程 mm 0 0 0 3 0 100 9 2 拐臂滚子和机构凸轮之间间隙 1 4 0 3 3 合闸弹簧定位螺母与定位杆距 离 12 0 47 0 断路器处于分闸状 态合闸弹簧已储能 见图 8 合闸电磁铁行程 C5 0 5 5 触发器与脱扣器间隙 D2 0 2 5 C D3 0 3 5 4 触发器与防跳杆间隙 E1 0 2 5 断路器处于分闸状 态 见图 9 分闸电磁铁行程 F2 8 3 2 触发器与脱扣器间隙 G0 8 1 2 5 F G1 6 2 4 断路器处于合闸状 态 见图 10 1 4 2 控制回路与辅助回路参数 控制回路与辅助回路参数见表 3 控制回路与辅助回路参数 表表 3 3 序号项目单位数据备注 1 分 合闸线圈控制电压 VDC220DC 110 2 分闸线圈电流 A25 8 3 合闸线圈电流 A23 3 4 电机电源电压 V DC110 220 AC220 按订货 合同 10 5 电机功率 W300 6 电机转速 r p m750 7 电机电流 A5 52 7 电压 V2208 加热器 功率 W100 1 4 3 SF6气体压力参数 SF6气体压力参数随所配的产品 表 4 以 LW25 126 为例 表表 4 20 序号项目单位数据 1额定充气压力MPa0 500 40 2补气报警压力MPa 0 45 0 03 0 35 0 03 3断路器闭锁压力MPa 0 40 0 03 0 30 0 03 注 带 0 40 为低温使用开断电流 31 5kA 11 1 5 配弹簧机构的断路器在运行中的故障处理见表 5 表 5 分 类不正常现象估计主要原因调查事项及对策 1 1 电源不良检查控制电压 U 80 Ue 1 2 电气控制系统不 良 控制线断线 端子松 合闸线圈故 障 辅助开关接点故障 1 3 SF6 气体压力不 足 压力开关动作 闭锁 补气到额定压力 1 4 弹簧未储能故障电机回路电源故障 检查回路电 压 U 85 Ue 电机过流或储能过时报警 电机或机械系统故障 1 不能电气合闸 1 5 其它手动关合合闸电磁铁 合闸 检查 电磁铁间隙 2 1 电源不良检查控制电压 U 60 Ue 2 2 电气控制系统不 良 控制线断线 端子松 分闸线圈故 障 辅助开关接点故障 2 3 SF6 气体压力不 足 压力开关动作 闭锁 补气到额定压力 关 合 动 作 的 异 常 2 不能电气分闸 2 4 其它手动关合分闸电磁铁 分闸 检查 电磁铁间隙 气 压 控 制 系 统 异 常 3 SF6 气体压力下降 63GA 发出补气报警 漏气补气至额定压力 参考充气作业 要领 查找漏气点 消除漏点 12 1 6 现场使用中几个问题 1 6 1 弹簧操作机构润滑脂的使用 弹簧操作机构的传动零件较多 而其本身又对传动摩擦等反力特别 敏感 所以出厂时对诸如轴销 轴承 齿轮 弹簧筒等转动和直动产 生相互摩擦的地方涂敷低温 2 润滑脂 在运行了六年后 一些润滑脂 需重新涂敷 注意棘轮齿面部和大小棘爪与棘轮接触处一定不要涂抹 低温 2 润滑脂 以防影响机构动作的准确性 具体涂敷见图图 7 图 7 13 1 6 2 机构行程的检查和凸轮间隙的确认 手动慢分 慢合机构可以测量机构行程和本体行程见图 8 测量值 应符合表 2 的技术要求 行程不够时 首先测量凸轮间隙 凸轮间隙 越大 行程越小 图 8 1 6 3 电磁铁间隙的检查和调整 具体检查方法如下 1 6 3 1 测量合闸电磁铁配合间隙时 产品应处于分闸位置 操动机构应插 入合闸防动销进行测量 应符合表 2 的技术参数 见图 9 1 6 3 2 测量分闸电磁铁配合间隙时 产品应处于合闸位置 操动机构应插 入分闸防动销进行测量 应符合表 2 的技术参数 见图 10 14 图 9 合闸电磁铁的装配及调整 图 10 分闸电磁铁的装配及调整 1 6 3 3 调整 电磁铁配合间隙在厂内已调整好 到达现场后不需要再进行调整 若 出现异常 其调整方法如下 合闸电磁铁行程尺寸的调整 松开螺母 9 3 对称拧动螺钉 9 4 调 整限位尺寸 尺寸 G 的调整 松开螺母 9 2 拧动铁心杆 移动铁心撞头位置 铁芯 9 6 支架 防跳跃肖 9 10 合闸掣子 9 8 掣子 9 9 合闸线圈铁芯 9 1 合闸线圈 9 7 螺母 9 4 螺母 9 2 螺钉 9 3 S2 4 5 5 5 G4 1 0 2 0 G2 2 0 3 5 铁芯 支架 分闸线圈铁芯 分闸线圈 螺母 螺母螺钉 G1 0 8 1 2 S2 2 8 3 2 15 分闸电磁铁行程尺寸的调整 松开螺母 10 4 对称拧动螺钉 10 3 调整限位尺寸 尺寸 D E 的调整 松开螺母 10 2 拧动铁心杆 移动铁心撞头位置 注意 由于电磁铁的各配合间隙是相互联系的 所以每调一个尺寸 对其它尺寸应进行复查 直到全部合格为止 最终锁紧螺母 1 6 4 微动开关和凸轮间隙的复查 微动开关和凸轮间隙 决定了储能电机的是否正确动作 用塞尺测量 应符合图 11 的要求 即电机在未储能的状态下测量 7mm 微动开关不切 换 8mm 微动开关切换 图 11 1 6 5 合闸弹簧手动储能的方法 当电机回路失去电源时 合闸弹簧可手动储能其方法见图 12 将套杆 12 1 和套板手 12 3 插入棘爪轴的六角头内 顺时针方向旋转套 16 筒板手 12 3 就可将合闸弹簧储能 1 4 4 分 合闸电磁铁配合间隙的检查 分 合闸电磁铁的配合间隙 现场一般不须进行调整 但为了避免有 误 现场应进行复查和确认 复查间隙的参数要求见表 2 具体位置见图 9 图 图 12 手动操作装置安装 12 1 套杆 12 2 棘爪轴 12 3 套板手 12 4 套筒板手 12 5 套管 12 6 盖板 12 7 机构箱 12 8 起重杆 12 9 螺母 12 10 轴承 12 11 拐臂 12 12 合闸弹簧储能示意 1 7 弹簧机构目前的发展趋势和国内外水平 进年来弹簧机构由于其本身众多的优点所决定在 SF6 断路器中得到了 广泛的应用 尤其在用于操作功较小的自能式和半自能式灭弧室中 由于 其体积小 操作噪音小 对环境无污染 耐气候条件好 免运行维护 可 靠性高等一系列优点受到电力系统广大用户的推崇 是当前发展势头迅猛 的一种断路器操作机构 统计资料表明国产开关与进口开关在质量上的主 要差别是在操动机构上 由操动机构造成的非计划停运占非计划停运总数 的 63 2 扣除操动机构的影响 国产开关与进口开关的非计划停运率相 当 操作动构的专业化生产能提高国产开关的可靠性 使我厂生产的开关 B2 G3 1 4 0 3 B1 操动机构 17 与进口开关可靠性提高到同一水平 二 气动二 气动 弹簧操动机构弹簧操动机构 SF6 产品所配的气动操动机构是一种以压缩空气做动力进行分闸操作 辅以合闸弹簧作为合闸储能元件的操动机构 压缩空气靠产品自备的压缩 机进行储能 分闸过程中通过气缸活塞给合闸弹簧进行储能 同时经过机 械传递单元使触头完成分闸操作 并经过锁扣系统使合闸弹簧保持在储能 状态 合闸时 锁扣借助磁力脱扣 弹簧释放能量 经过机械传递单元使 触头完成合闸操作 所以该机构确切应为气动 弹簧操动机构 气动 弹簧操动机构结构简单 可靠性高 分闸操作靠压缩空气做动 力 控制压缩空气的阀系统为一级阀结构 合闸弹簧为螺旋压缩弹簧 运 行时分闸所需的压缩空气通过控制阀封闭在储气罐中 而合闸弹簧处于 释放状态 这样分 合闸各有一独立的系统 储气罐的容量能满足这样设 计的弹簧操动机构具有高度的可靠性和稳定性 既可满足 O 0 3 sec CO 180 sec CO 操作循环 机械稳定性试验达一万次 气动 弹簧操动机构根据灭弧室承受的电压等级和开断电流的差异 分为 CQ6 机构 日本三菱型号 AM25 和 CQ7 机构 日本三菱型号 AM32 CQ6 机构主要用于 220KV 及以下等级的产品 CQ7 机构主要用于 363KV 和 550KV 等级的产品 下面介绍 220KV 瓷柱式 SF6断路器用 CQ6 机构 2 1 断路器操动机构的技术数据见表 6 18 操动机构的技术数据 表 6 序号名 称单位参 数 值 1 分 合闸操作控制电压 V DC220 或 DC110 2 分闸线圈电流 A2 5 3 合闸线圈电流 A2 3 4 分闸线圈电阻 19 5 5 合闸线圈电阻 33 5 6 分 合闸回路数个 2 1 7 压缩机电源电压和电机功率 V kW AC380 2 2 50Hz 或 DC220 1 5 电源电压 VAC220 8 加热器 功率 W2 250 9 额定操作空气压力 MPa1 50 10 断路器闭锁操作空气压力 MPa1 20 11 断路器重合闸闭锁压力 MPa1 43 12 断路器解除重合闸闭锁空气压力 MPa1 46 13 压缩机启动压力 MPa1 45 14 压缩机停止压力 MPa1 55 15 安全阀动作空气压力 MPa 1 70 1 80 19 16 安全阀复位空气压力 MPa 1 45 1 55 分闸铁心行程 ST 见图 22 mm 2 0 2 4 脱扣杆间隙 GT mm 0 5 0 9 17 ST GTmm 0 7 1 4 合闸铁心行程 SC 见图 22 mm 4 5 5 5 脱扣板与闭锁杠杆间隙 GC1 mm 2 0 3 5 18 防跳跃间隙 GC2 mm 1 0 2 0 活塞行程 见图 21 B3 B1 mm 140 0 0 1 3 19 活塞超程 B1 B2 mm6 0 1 0 SF6气体压力参数 表 7 20 序号项目单位数据 1额定充气压力MPa0 600 50 2补气报警压力MPa 0 55 0 030 45 0 03 3断路器闭锁压力MPa 0 50 0 030 40 0 03 注 带 0 50 为低温使用开断电流 40kA 2 2 CQ6 型气动 弹簧操动机构动作原理 CQ6 型气动 弹簧操动机构见图 13 图 14 图 15 气动 弹簧操动 机构是由活塞和气缸组成的驱动机构 还包括控制压缩空气的控制阀 由 电信号操纵的合闸和分闸电磁铁 以及合闸弹簧 缓冲器 分闸保持掣子 20 脱扣器等其它零部件 分闸动作过程 图 13 所示状态为开关处于合闸位置 由控制阀内弹簧在连板上产生 的顺时针方向的力矩被掣子在连板上产生的逆时针方向的力矩抵消 使控 制阀不能动作 控制阀将压缩空气封闭在储气罐中 使压缩空气罐内的压 缩不能通过 产品在合闸弹簧作用下保持合闸位置 分闸操作 图 13 14 15 分闸信号使分闸线圈带电 并使分闸撞杆撞击分闸触发器 分闸触 发器顺时针方向旋转 带动锁扣掣子逆时针方向旋转 这样由控制阀内弹 簧在连板上产生的顺时针方向的力矩将控制阀打开 将在储气罐中的压缩 空气释放 压缩空气进入气缸 迫使活塞向下运动 通过传动系统打开动 触头完成分闸操作 断路器分闸 以下为具体动作原理 21 图 13 在合闸位置 见图 13 由控制阀内弹簧在连板上产生的顺时针方向 的力矩被掣子在连板上产生的逆时针方向的力矩抵消 使控制阀不能动作 使压缩空气罐内的压缩不能通过 产品在合闸弹簧作用下保持合闸位置 22 图 14 分闸操作的过程如下 图 14 15 a 分闸信号使分闸电磁铁通电 b 分闸电磁铁的动铁芯向下运动 撞击掣子 掣子由两个连杆和三根 短轴组成 白色轴连接着两个连杆 两根黑色轴将两个连杆分别连在机架上 掣子右侧的连杆在铁芯的撞击下顺时针旋转 左侧的连杆反时针旋转 因 而连板和掣子的约束被释放 c 连板顺时针转动 使控制阀在其内部弹簧力的作用下打开 d 压缩空气罐内的压缩空气进入气缸 e 压缩空气推动活塞向下与活塞相连的动触头被带动 断路器分闸 23 f 在分闸操作的最后阶段 连板被与活塞相连的凸轮下压 使控制阀 又回到合闸位置状态 气缸内的空气通过排气口排出 最后轴 A 被分闸 保持掣子锁住 断路器分闸操作完成 在分闸操作时 合闸弹簧由活塞作 功储能 图 15 合闸操作 图 15 图 15 所示状态为开关处于分闸位置 在分闸位置 断路器是由通过 连接在机架上的分闸保持掣子在机械上锁住 分闸保持掣子受到由合闸弹 簧力产生的反时针方向的力矩作用 此时其又与脱扣器和自身轴销构成 24 死点 结构产生顺时针方向力矩 保持产品的分闸状态 触头合闸需要的功是从合闸弹簧取得的 当轴 A 3 被释放 活塞 由合闸弹簧驱动向上经传动系统使动触头闭合 合闸操作过程如下 a 合闸信号使合闸电磁铁通电 b 合闸电磁铁的铁芯向下撞击脱扣器 c 脱扣器和分闸保持掣子之间的 死点 状态解除 d 分闸保持掣反时针转动 轴 A 从分闸保持掣于的约束中释放 e 活塞和动触头由合闸弹簧驱动向上完成合闸 重合闸操作 断路器的重合闸操作是依靠断路器分闸后 其气动机构的传动系统 与控制回路能迅速地恢复到准合闸状态 然后在重合闸继电器 在主控室 的控制下断路器再次合闸 如果短路故障已经解除 则重合闸成功 断路 器继续正常运行 如果短路故障尚来解除 则关合后立即 但不小于 40ms 分闸 进行一次不成功的重合闸操作 断路器的机械防跳原理 图 16 断路器防跳性能可以通过两个方面实现的 第一是操动机构本身实 现机械防跳 第二是在操动机构的合闸回路中设置的 防跳 线路来实现 有时开关在设计院设计中已经有电气防跳 故为防止冲突 可将我厂产品 中的电气防跳回路解除 目前在 CQ6 型操动机构上装有一个机械防跳装置 图 16 介绍了机械防跳装置的原理 其动作过程如下 25 a 分闸保持掣子锁住铀 A 使断路器保持在分闸位置 轴 A 与 操作杆连在一起 合闸弹簧的反力作用在其上 方向如图所示 这样 轴 A 便给分闸保持掣子一个逆时针的转矩 但同时分闸保持掣子还被脱 扣器通过滚轮锁住 b 当合闸电磁铁被合闸信号励磁时 铁心杆带动脱扣杆撞击脱扣器 使它逆时针方向转动 解脱了对分闸保持掣子的约束 分闸保持掣子便在 合闸弹簧的反力作用下逆时针转动 轴 A 被解脱 断路器合闸 同时 铁心杆通过脱扣杆压下防跳销钉 c 滚轮推动脱扣器的回转面 使其进一步逆时针转动 从而 脱扣 器使脱扣杆顺时针转动 见图 16b 从防跳销钉上滑脱 而防跳销钉使脱 扣杆保持倾斜状态 见图 16c d 如果断路器此时得到了意外的分闸信号开始分闸 轴 A 便会 向下运动 分闸保持掣子在复位弹簧作用下顺时针转动锁住轴 A 然后 分闸保持掣子本身又被脱扣器锁住 在这一过程中 只要合闸信号一直保持 脱扣杆由于防跳销钉的作用 始终是倾斜的 从而铁心杆便不能撞击脱扣器 因此 断路器不能重复合 闸操作 见图 16e 实现防跳功能 当合闸信号解除时 合闸电磁铁失磁 铁心杆通过电磁铁内弹簧返 回 则铁心杆和脱扣杆均处于图 16a 状态 为下 次合闸操作作好了准备 26 图 16 27 断路器的闭锁 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 断路器的缓冲 为使断路器的分 合闸操作比较平稳 该断路器采用油缓冲器来吸收 分 合操作中的剩余能量 减少对断路器本身的冲击 提高产品的机械可 靠性 2 3 气动 弹簧操动机构的组成 气动 弹簧操作机构主要由机构箱体 二次控制部分 机构芯组成 2 3 1 箱体 主要是将二次控制部分 机构芯部分保护在相对封闭的空间 箱体防 护等级为 IP54 2 3 2 二次控制部分 操动机构箱内 带有完善的二次控制和保护回路 如就地 远方操作 选择 自带电气防跳回路 非全相保护回路 空压机控制回路等以及空气 SF6 低气压闭锁 电机运转及过载等保护信号和 SF6 气体密度监测系统 c 电气防跳跃回路 合闸信号给出后 断路器合闸 转换开关转换 52a 接通分闸回路 52a 为其中一对特殊长接点 先于 52a 接通 使 52Y 防跳继电器动作 切断 合闸回路 若合闸信号未撤除 分闸信号又给出 断路器分闸 52a 打 开 防跳继电器通过已闭合的常开接点 52Y 和 R2 自保持 合闸回路中 28 的接点 52Y 仍断开 合闸回路仍不通 断路器不会再次合闸 直至撤除 了合闸信号 52Y 继电器复位 合闸回路接通后 才能进行下一次合闸 d 非全相运行保护回路 断路器合闸时 若出现某极拒合 或出现个别极因故跳闸时 这种状态 的延续时间超过时间继电器 47T 的整定时间 它的触点将接通而启动 47TX 47TX 的触点将接通分闸控制回路 使处于合闸位置的各极分闸 并 同时发出报警信 47T 的整定时间为 1 2s e 压缩机电机回路 当储气罐空气气压在压缩机启动气压 1 45MPa 以下时 压力开关 63AG 闭合 使接触器 88ACM 通电 接通电机回路 压缩机电机 ACM 启动 气压升至压缩机停止气压 1 55MPa 时 压力开关 63AG 打开 电动机停转 如压缩机电机出现过负荷 热继电器 49M 使 88ACM 断电 电动机自动停 机 热继电器 49M 的整定电流为 4 8A f 加热器回路 三极机构箱内均装有两套空气加热器 SH1 和 SH2 加热器 SH1 与温 湿度控制器串联 当空气湿度大于 80 时或当环境温度在 5 以下时 自动投入 SH1 驱除机构箱内的潮气或加热 高于 15 时 SH1 退出运行 当温度低于 0 时 投入 SH2 为机构箱内加热 同时投入 SH3 为防冻箱 加热 防止放水阀门结冰堵死 g 低 SF6密度保护 断路器本体内的 SF6气体密度降低至补气气压 0 55MPa 时 密度继 电器的报警触点 63GA 动作 发出报警信号 提醒值班人员对断路器补充 29 SF6气体 若 SF6气体密度继续降低至开关闭锁气压 0 5MPa 时 密度继 电器的闭锁触点 63GL 闭合 使 63GLX 动作 切断分 合闸控制回路 断路器不能进行分 合闸操作 h 重合闸闭锁 重合闸闭锁的含义 重合闸操作是指一个完整的重合闸操作顺序 即 O 0 3s CO 重合闸闭锁是指对整个操作顺序的闭锁 也就是说 空气压 力有泄漏且低于 1 43MPa 时 产品不应执行 O 0 3s CO 这样的操作顺 序 而只能执行单分或单合操作 当空气压力高于 1 43MPa 时 产品能执 行完整的 O 0 3s CO 操作 重合闸闭锁信号是在操动机构的压缩空气泄 漏 气压下降时由压力开关 63AR 发出的 63AR 的这对触点在常压下为常闭触点 当断路器正常运行时 P 1 5MPa 它是断开的 当气压下降到 1 43MPa 时 它会闭合 而当气 压升高到 1 46MPa 时 它又断开 j 分闸闭锁 空气欠压闭锁报警 当空气气压 1 2MPa 时 63AL 接点闭合 63ALX 通电励磁 其接点 63ALX 断开 从而切断合闸回路和分闸回路 实现断路器操作闭锁 2 2 3 操作机构芯的组成见 图 18 a 气动 弹簧操动机构是由控制合闸操作部分的机构架 控制压缩空气 的控制阀 由电信号操纵的合闸和分闸电磁铁 活塞和气缸组成的 驱动机构 以及合闸弹簧 缓冲器 分闸保持掣子 脱扣器等其它 零部件 30 b 气动 弹簧操动机构的关键部件控制阀见图 19 图 19 2 2 4 SF6气体和压缩空气监控系统 a SF6气体监控系统 图 20 表示了 SF6气体监控系统 各相的 SF6气体监控系统是独立 的 SF6 气体监控系统包括以下部分 温度补偿式 SF6密度 控制器 SF6气体压力表 带有保护盖的充气阀门检验口 截止阀 温 31 度补偿式 SF6密度控制器有两种监控功能 见控制原理图 其一 当 SF6气压低于 0 55Mpa 5 5Kgf cm2 200C 时 发出补 气警告 其二 当 SF6气压低于 0 50Mpa 5 Kgf cm2 200C 时 切断分 合闸回路 使断路器不能操作 b 压缩空气和 SF6 气体监控系统 压缩空气和 SF6 气体监控系统见图 20 图 20 断路器每相均有一台空气操动机构和储气罐 三相的储气罐通过气管连接 起来 三相共用一个空气压缩机 空压机和包括有空气压力表 空气压力开关的压缩空气监控系统通常 32 置于 B 相结构箱中 空气压力开关 63AG 用于控制空压机的启动 当压缩空气压力低于 1 45MPa 时 其接点闭合 高于 1 55MPa 时打开 空气压力开关 63AL 用于断路器操作闭锁控制 当空气压力低于 1 20MP 12kgf cm2 时 其接点闭合 高于 1 30MPa 13kgf cm2 时打开 在压缩空气监控系统中 还包括以下部件 逆止阀用于防止压缩空气倒流入空压机中 安全阀用于防止压缩空气压力高于最高工作压力 换气装置使储气罐中的压缩空气有一恒定的泄漏 以使空压机能定 期地工作 以防长期不运转产生锈蚀 卡塞 换气截止阀在压缩空气泄漏检查时用来关闭换气装置 空气压力开关 63AR 用于断路器重合闭锁控制 万一压缩空气有泄漏时 当压力泄漏到 1 43MPa 时 63AR 的一对常开接点闭合 给电站主控室的重合闸回路发出 重合闸闭锁信号 此时不能对开关进行重合闸 指 分 0 3S 合分 操 作 2 3 机构尺寸的检查和调整尺寸应符合表 6 规定 2 3 1 机构行程尺寸是由机械加工尺寸决定的一般情况下是合格的 不需要 调整 如果检查发现超行程 缓冲器过冲 不合格 其主要原因是机构芯 的托板间距离 261mm 尺寸有问题 用 390N m 力矩扳手松开固定托板的双 头螺栓的锁紧螺母 调整托板间距离尺寸为 261mm 调整合格后再用原力 矩紧固 33 如果检查发现本体超行程不合格 其主要原因是单极断路器的灭弧室 与机构箱相序不对 如果发现这种情况 应尽快按相同相序灭弧室和机构 箱安装 如果产品的 SF6 气管已经连接 灭弧室内已重新充入 SF6 气体 则相序调整就必须重新测量行程 若行程不符合要求 需要重新调整 具 体方法是 参照图 21 用 770N m 力矩扳手松开双头螺栓的锁紧螺母 右旋 和 左旋 锁紧螺母上有紧定螺钉 M6 6 应事先拆除 顺时 针转动双头螺杆 则超行程减小 逆时针转动则超行程增大 调整合格后 再用原力矩紧固 图 21 2 3 2 分 合闸电磁铁配合间隙的检查和调整 分 合闸电磁铁配合间隙 现场一般不须进行调整 但为避免有误 现场应进行复查和确认 复查间隙的参数要求见表 9 具体位置见图 34 22 图 22 a 电磁铁间隙的检查和调整应符合表 9 的技术参数 具体检查方法如下 测量分闸电磁铁配合间隙时 产品应处于合闸 35 位置 操动机构应插入分闸防动销进行测量 应符合表 9 的技术参数 测量合闸电磁铁配合间隙时 产品应处于分闸位置 操动机构应插入合闸 防动销进行测量 见图 22 b 调整 电磁铁配合间隙在厂内已调整好 到达现场后不需要再进行调整 若 出现异常 其调整方法如下 分闸电磁铁行程尺寸 ST 的调整 松开螺母 2 对称拧动螺钉 1 调整 限位尺寸 尺寸 GT 的调整 松开螺母 3 拧动铁心杆 移动铁心撞头位置 合闸电磁铁行程尺寸 SC 的调整 松开螺母 11 对称拧动螺钉 10 调 整限位尺寸 尺寸 GC1 GC2 的调整 松开螺母 12 拧动铁心杆 移动铁心撞头位 置 注意 由于电磁铁的各配合间隙是相互联系的 所以每调一个尺寸 对其它尺寸应进行复查 直到全部合格为止 最终锁紧螺母 表 9 操动机构的技术数据 序号名 称单位参 数 值 分闸铁心行程 ST mm 2 0 2 4 脱扣杆间隙 GT mm 0 5 0 9 分闸电磁铁 见图 23 配合间隙差值 ST GT mm 0 7 1 4 合闸铁心行程 SC mm 4 5 5 5 脱扣板与闭锁杠杆间隙 GC1 mm 2 0 3 5 合闸电磁铁 见图 23 防跳跃间隙 GC2 mm 1 0 2 0 活塞行程 B3 B1 mm 140 0 0 1 3 操动机构 见图 22 活塞超程 B1 B2 mm6 0 1 0 36 2 4 气动 弹簧操动机构的维护 a 每六年建议更换的零件 根据检修情况 见表 10 更换机构的零件之前 断路器应退出运行 表 10 更换周期 零件名称 参 考 阀片 见图 19 若未损坏可继续 用 6 年 阀密封 见图 19 如未损坏可继续 用 操作 5000 次控制阀装配见图 19 b 机构箱的密封 防潮问题 机构箱及门的密封设计能保证箱体防水要求 通风孔的设计及电缆孔 的密封设计与加热器的配套使用 能保证机构箱内元件通风良好 不受潮 加热器 8SH1的投入为人工控制 所以在阴雨天 潮气大时要一直投运 c 气动 弹簧操动机构润滑脂的涂敷 机械防跳销钉 传动系统 轴销 挡圈等应定期 每年 上油 防止 生锈卡死 具体见表 11 表 11 商品 名 称 7019 1 极压 复合锂基 2 号 润滑脂 本顿 二硫化钼锂 基润滑脂 2 号低温润滑剂 37 应 用 位 置 防锈处 动密封 处的滑动 零件 SF6气体 中的机械传 动处 空气中的机械传 动处 作 用 用于空气中的 一般防锈润滑 剂 滑动润滑 剂 SF6气体 中传动件的 润滑剂 空气中专用低温 润滑剂 d 运行期间排水 由于空气湿度和压缩机二级排气温度影响 造成水分进入储气罐中 所以每隔七天排水一次 以减少储气罐中水分积存 在冬夏可以增加排水 次数 一星期两次 冬天利用中午排水 夏天利用早晨排水 并且把空气 配管上的换气螺帽松开 以排除配管及控制阀中的水分 e 压缩机油位 检查曲轴箱内的油面 如低于油标高度 1 4 时 应往曲轴箱内加油 加油到上刻度线以下位置 注意 加油时油面不能高出上刻度线 油面低 于油标高度 1 4 时 严禁空压机工作 2 5 配气动机构的断路器在运行中故障的简单处理见表 12 表 12 分 类 不正常现象估计主要原因调查事项及对策 1 1 电源不良检查控制电压 U 80 Ue关 合 动 作 1 不能电气合闸1 2 电气控制系统 不良 控制线断线 端子松 合闸线 圈故障 辅助开关接点故障 38 1 3 空气或 SF6 气 体压力不足 压 力开关动作闭 锁 补气到额定压力 1 4 其它 手动关合合闸电磁铁 合闸 检查电磁铁间隙 2 1 电源不良检查控制电压 U 60 Ue 2 2 电气控制系统不 良 控制线断线 端子松 分闸线 圈故障 辅助开关接点故障 2 3 空气或 SF6 气体 压力不足 压力 开关动作闭锁 补气到额定压力 的 异 常 分 闸 动 作 的 异 常 2 不能电气分闸 2 4 其它 手动关合分闸电磁铁 分闸 检查电磁铁间隙 3 SF6 气体压力下 降 63GA 发出补气 报警 3 1 漏气 补气至额定压力 参考充气 作业要领 查找漏气点 消除 漏点 气 压 控 制 系 统 异 4 空气压力下降压 力开关闭锁 4 1 漏气 查找漏气原因 消除漏点 39 常 4 2 空压机停止运 转 检查电机电源 电机控制回 路 3 维修检查项目 分为一般性检查和大修性检查 一般性检查是指仅对操作机构箱及机 构 空气压缩机系统进行的维护和对损坏的零部件进行更换 一般性检查 可在运行现场进行 大修性检查是指对于操作机构操作次数超过 3000 次应对操作机构进 行彻底检修 大修性检查建议在制造厂进行 若现场条件许可 也可以在 现场进行 3 1 维修检查项目 3 1 1 操作机构 3 1 2 操动机构的润滑 对箱内所有连接部位都必须进行润滑处理 对存 在生锈件的要进行更换 3 1 3 缓冲器的检修 检查缓冲器是否有漏油现象 检查缓冲器拉杆是否 有拉伤 对有拉伤的要进行更换 并检查缓冲器缸体 如有损伤也要予以 处理 3 1 4 检查固定行程螺母和挡圈 对螺母和挡圈必须用专用工具进行防松 检查 重新紧固 3 1 5 检查控制阀是否有生锈现象 若有则要更换 3 1 6 对控制阀内的帽型密封 阀垫进行全部更换 3 1 7 检查阀体内有无拉伤 防松帽是否滑丝 40 3 1 8 检查触发器 挚子 及轴承是否存在磨损 若有磨损则要更换 3 1 9 更换解体部分的 O 型圈 将设备上解体部分 O 型圈全部换掉 并做破坏处理 用刮胶板去除原存密封胶 用酒精清洗密封面 对密封圈 及密封槽进行严格检查后 使用规定的密封胶 换上新的 O 型圈 3 2 SF6 气体系统 3 2 1 断路器本体 使用检漏仪对充放气阀门进行泄漏检查 对存在漏气 的阀门进行更换 同时对阀门盖板内的 O 型圈进行更换 并对阀门盖 板进行充气检查 3 2 2 操动机构箱内 检查效验 SF6 密度控制器的整定值 63GA 动作值 P1 0 55 0 3 MPa 复归值 P2 P1 0 01 0 05 MPa 63GL 动作值 A 0 50 0 3 MPa 复归值 B A 0 01 0 05 MPa 检查箱内所有阀门 对所有存在漏气现象的阀门必须更换 处理后的 所有阀门必须保证在正确的常开 常闭位置 检查箱内 SF6漏气现象 对 拆装过的密封面进行漏气情况检查 确保无漏气现象 3 3 压缩空气系统 3 3 1 检查产品压缩空气系统相关的整定值 压缩机启动压力 动作值 1 45 0 03 Mpa 复归值 1 55 0 03 MPa 断路器闭锁操作压力 动作值 1 2 0 03 MPa 复归值 1 3 0 03 MPa 41 重合闸闭锁空气压力动作值 1 43 0 03 MPa 复归值 1 46 0 03 MPa 安全阀动作压力 动作值 1 7 1 8 MPa 复归值 1 45 1 55 MPa 3 3 2 对空气系统阀门进行检漏 有漏气现象的必须更换 所有箱内空气 阀门必须保证在常开位置 箱外空气阀门保证在关闭位置 3 3 3 空气压缩系统检漏 包括箱内及箱外检漏 对存在漏气的要进行处 理 对损坏件要进行更换 空压机工作 400 小时后需进行大修 3 3 4 检查空压机的启动打压情况是否正常 3 4 对操作机构箱的检查 辅助开关及继电器触点的检查 必须对两种动作位置的触点进行检查 对接触不良和触点有粘连的都必须更换 加热器的检查 对设备的加热回路 加热器进行检查 并对有加热不 良现象的进行更换 检查位置指示器及计数器 机构箱内漏水及生锈情况检查 对原涂抹的防水胶进行检查 对有爆 裂和脱落现象的进行修补 对设备内部生锈件进行更换处理 门密封 检查门密封垫 对老化和缺少的进行修补 紧固或更换箱内固定件螺钉 控制回路接线端子螺钉 润滑处理 对设备内部的连接系统 控制阀内部的连接系统做润滑防 锈处理 3 5 检查维护后的试验 42 手动分合 对设备手动分合各 5 次 电动分合各 10 次 观察设备操 作的灵活性 可靠性 机械特性测试 在 SF6气体额定压力 额定操作气压 1 5MPa 的情况下 对产品进行如下测试 固有分闸时间 合闸时间 合闸不同期 分闸不同期 三 液压弹簧操动机构三 液压弹簧操动机构 1 1 概述概述 1 1 CYA3 型液压弹簧机构 以下简称操动机构 是用来操动 LW25 型高压六氟化硫断路器 以下简称断路器 的 属于户外型装置 具有加 热通风和防潮装置 其使用环境条件与断路器相同 1 2 单操动机构箱配断路器单极 可使断路器实现单极操作 各极均可 单独手动缓慢分 合闸 就地电动快速分 合闸 远方电动快速分 合闸 和重合闸 通过电气控制可实现三极操作 1 3 当断路器内所充 SF6气体密度下降到极限值时 操动机构能分别发出 43 补气和闭锁信号 并且能实现操作闭锁 1 4 操动机构具有在合闸状态油压下降到零并重新启动油泵电机建立油 压时不发生慢分闸的性能 1 5 操作机构装有安全阀 具有在系统油压异常情况下自保护的功能 1 6 操动机构符合 ICE62271 100 高压交流断路器 和 GB1984 交流高 压断路器 中有关对操动机构的要求 1 7 操动机构出厂前和断路器一起均通过严格检查和试验考核 产品到 达现场后 不用解体检查 经安装调试合格后即可投入运行 2 2 结构与工作原理结构与工作原理 总体结构 2 1 总体结构参见图 1 及图 2 每台断路器配三台机构箱 每台机构箱内 装有机械操动部分和电气控制部分 CYA3 机构的操动部分采用了 ABB 公司 生产的 HMB 4 的扩展型动力部件作为机芯 这个机芯包括的模块有 充能 模块 贮能模块 工作模块 控制模块 监测模块 2 2 机械部分工作原理 参见图 3 4 5 2 2 1 模块功能简介 工作模块 工作缸 采用常充压差动式结构 高压油恒作用于有杆侧 44 1 低压箱 2 油位观察窗 3 活塞杆 4 泄压阀操作手柄 5 泄压阀 6 HMB 4 碟簧装配 7 HMB 8 碟簧装配 8 合闸控制阀 9 分闸控制阀 10 分闸控制阀 11 换向阀 12 带电机的充能模块 13 碳刷 14 贮能模块 15 弹簧行程开关 图 1 HMB 4 扩展型结构 行程开关侧 45 1 连接块 2 辅助开关 3 连接块 4 导向块 5 辅助开关 图 2 HMB 4 扩展型结构 辅助开关侧 分 合闸速度可通过相应的节流螺塞来分别调整 在出厂时已调整好 出 厂后一般不用再调整 充能模块 电机和油泵 将电能转变成机械能再转换成液压能带动贮 能模块 贮压器 压缩碟簧贮能 监测模块 弹簧行程开关等 监测并控制碟簧的贮能情况 控制模块 电磁阀及换向阀等 控制工作缸的分 合动作 46 2 2 2 贮能过程 图 5 接通油泵电机 10 回路 电机带动油泵 11 运转 油泵输出的高压油同 时进入 3 个贮能活塞 2 8 12 的上端 推动贮能活塞向下运动压缩碟 簧进行贮能 贮能到位后 弹簧行程开关 1 切断油泵电机 油泵停转 贮 能过程结束 当操作后或泄漏到一定值时 弹簧行程开关接通油泵电机再 次补压到油泵停转位置 2 2 3 合闸操作 图 3 4 在分闸位置时 接通合闸电磁阀 换向阀切换至 合闸状态 常充压 差动活塞的底部与高压油接通 在差动原理作用下 快速向上合闸并带动 辅助开关切换 断开合闸回路 为分闸作好准备 2 2 4 分闸操作 图 4 5 在合闸位置接到分闸命令 分闸电磁铁动作 换向阀切换至分闸位置 差动活塞高压油通过换向阀连通至低压油箱 在差动活塞上端常高压的作 用下 活塞快速向下运动分闸 并带动辅助开关切换 切断分闸回路 为 下次合闸作好准备 2 2 5 速度调整 图 3 4 可利用合闸节流螺塞和分闸节流螺塞对合闸速度及分闸速度分别进行 调整 但产品出厂后一般可不再调整 2 2 6 慢分 慢合操作 图 5 6 47 1 2 辅助开关 3 低压接头 4 合闸节流螺塞 5 合闸控制阀 6 分闸控制阀 7 控制模块 8 换向阀 9 分闸节流螺塞 10 碟簧装 置 11 油位观察窗 12 贮能模块 13 贮能活塞 14 支撑环 图 3 HMB 4 液压弹簧机构合闸位置 48 1 2 辅助开关 3 低压接头 4 合闸节流螺塞 5 合闸控制阀 6 分闸控制阀 7 控制模块 8 换向阀 9 分闸节流螺塞 10 碟簧装置 11 油位观察窗 12 贮能模块 13 贮能活塞 14 支撑环 图 4 HMB 4 液压弹簧机构分闸位置 49 1 弹簧行程开关 贮能模块 3 分闸节流螺塞 4 换向阀 5 分闸控制阀 6 合闸控制阀 7 合闸节流螺塞 8 贮能模块 9 排油阀 10 油泵电机 11 液压泵 12 贮能模块 13 泄压阀 溢流阀 图 5 HMB 4 液压弹簧机构分闸位置 进行慢分 慢合操作时应遵守下列步骤 1 切记应先将图 6 中的合闸位置闭锁销弹簧插头拔出 试验完后随即装上 2 断开油泵电机 10 的控制开关 用泄压阀 13 释放系统油压 将系 统油压释放为零 随即关闭泄压阀 3 合上控制开关接通油泵电机 待油泵运转 1 2 秒时 手按合闸 50 或分闸 电磁铁推杆进行慢合 或慢分 运动 图 6 合闸位置闭锁销 2 3 电气控制原理 本产品电气控制原理及接线见附图一和附图二 其中 附图二为带有 金短时间保护的电气控制 电气原理图和接线图均为产品分闸状态 电气 元件无激励状态