开关弹簧操作机构.docx
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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O-0.3sec-CO-180sec-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。
1.1CT20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。
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。
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。
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。
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。
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
mm
2
拐臂滚子和机构凸轮之间间隙
1.4±0.3
断路器处于分闸状态合闸弹簧已储能。
见图8
3
合闸弹簧定位螺母与定位杆距离
12.0~47.0
4
合闸电磁铁行程C
5.0~5.5
断路器处于分闸状态。
见图9
触发器与脱扣器间隙D
2.0~2.5
C-D
3.0~3.5
触发器与防跳杆间隙E
1.0~2.5
5
分闸电磁铁行程F
2.8~3.2
断路器处于合闸状态。
见图10
触发器与脱扣器间隙G
0.8~1.2
F-G
1.6~2.4
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
V
DC220
DC110
2
分闸线圈电流
A
2
5.8
3
合闸线圈电流
A
2
3.3
4
电机电源电压
V
DC110/220
AC220
按订货合同
5
电机功率
W
300
6
电机转速
r.p.m
750
7
电机电流
A
5.5
2.7
8
加热器
电压
V
220
功率
W
100
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
MPa
0.50
0.40*
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
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
关合动作的异常
1..不能电气合闸
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
1.3SF6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
1.5其它
手动关合合闸电磁铁,合闸,检查电磁铁间隙
2.不能电气分闸
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
2.3SF6气体压力不足,压力开关动作闭锁
补气到额定压力
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
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。
图7
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。
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,顺时针方向旋转套筒板手12-3就可将合闸弹簧储能
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
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- 开关 弹簧 操作 机构