开关弹簧操作机构

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0-0.3sec-CO-180sec-CO操作循环,

又可满足C0-15sec-C0操作循环，机械稳定性试验达10000次。

1.1CT20弹簧操动机构动作原理

1.1.1CT20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。

1.1.2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。

分鬻津・

Tripsoring

今闸津黄

Closingspring

牧花

Ratchetwheel

合用保持掣子

Ciosing-noiainglatcn

合闸触发器

Closingtrigger

图1合闸位置(合闸弹簧储能)

Figi.Closedposition(closingspringcharged)

分闸操作（图1.2）

1.1.3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。

1.1.4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。

图2分闸位■（合闸弹簧储能）

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，合间弹簧储能

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

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

闸弹簧己释放）状态，凸轮通过凸轮轴与棘轮相连，棘轮受到己储能

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。

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，铁心杆通过电磁铁弹簧返

回，则铁心杆和脱打杆均处于图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。

图6

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100.0缥mm

2拐臂滚子和机构凸轮之间间隙1.4±0.3断路器处于分闸状

合闸弹簧定位螺母与定位杆距12.0-47.0态合闸弹簧已储

3

离能。见图8

合闸电磁铁行程C5.0~5.5

断路器处于分闸状

4触发器与脱扣器间隙D2.0~2.5

态。见图9

C-D3.0-3.5

触发器与防跳杆间隙E1.0-2.5

分闸电磁铁行程F2.8-3.2

断路器处于合闸状

5触发器与脱扣器间隙G0.8-1.2

态。见图10

F-G1.6-2.4

控制回路与辅助回路参数表3

序号项目单位数据备注

1分、合闸线圈控制电压VDC220DC110

2分闸线圈电流A25.8

3合闸线圈电流A23.3

DC110/220按订货

4电机电源电压V

AC220合同

5电机功率W300

6电机转速r.p.m750

7电机电流A5.52.7

8电压V220

加热器

功率W100

1.4.3SF6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MPa0.45±0.030.35±0.03

3断路器闭锁压力MPa0.40±0.030.30±0.03

注：带*0.40为低温使用开断电流31.5kA

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电气控制系统控制线断线，端子松,合闸线

不良圈故障，辅助开关接点故障

1.3SF6气体压力补气到额定压力

1..不能电气合闸不足,压力开

关动作闭锁

关

1.4弹簧未储能故电机回路电源故障，检查问

合

障路电压U>85%Ue

动

作

的电机过流或储能过时报警

异

常电机或机械系统故障

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>6()%Ue

2.2电气控制系统控制线断线,端子松，分闸线

不良圈故障，辅助开关接点故障

2.3SF6气体压力补气到额定压力

2.不能电气分闸不足,压力开

2.不能电气分闸关动作闭锁

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

3.SF6气体压力下漏气补气至额定压力，参考充气作

制

降,63GA发出补气报警业要领，查找漏气点，消除漏

系

八占、、

统

异

常

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7。

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