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1、220Kv升压站设备讲解及操作培训2015年12月主讲 xxx 220Kv断路器结构特点 1降低操作功 2降低操作冲击强度 3减少零件磨损 4增强断路器可靠性和寿命 220Kv断路器结构特点 弹簧操作机构 三工位隔离接地开关DES 机械闭锁 有效杜绝误操作 机构直连 传动效率高 耐候性好 操作机构双电机驱动 机械联锁 各模块介绍 额定电压252kV额定电流4000A额定短路开断电流50kA额定短时耐受电流50kA 3s额定峰值耐受电流125kA额定工频耐受电压 对地 460kV额定雷电冲击耐受电压 对地 1050kV局部放80 工频耐压下整间隔小于5pc断路器气室SF6气体额定压力 20 0
2、62MPa机械寿命断路器10000次 其余5000次整体整体结构形式主母线及三工位为三相共箱式 其余元件为分箱式操动机构形式断路器弹簧操动机构三工位隔离接地开关电动机操动机构故障关合接地开关弹簧操动机构检修接地开关电动机操动机构标准间隔距 含波纹管 1700mm 技术参数 断路器介绍断路器外观断路器由本体 拐臂箱和操作机构组成 装有传动连杆的拐臂箱位于断路器的端部 操作机构箱固定在拐臂箱上 断路器外观1 本体2 拐臂箱3 操作机构 断路器内部结构1 导体2 灭弧室组件 断路器灭弧原理 断路器内部导电回路由导体和灭弧室组件构成 灭弧室组件内部结构如图所示 该灭弧室采用自能式灭弧原理 当断路器接到
3、分闸命令后 以活塞 动弧触头 拉杆等组成的刚性运动部件在分闸弹簧的作用下向左运动 在运动过程中 静主触头与动主触头分离 电流转移至仍闭合的两个弧触头上 随后弧触头分离形成电弧 1 拉杆2 弹性释压阀3 压气室4 活塞5 单向阀6 热膨胀室7 动弧触头8 动主触头9 静弧触头10 静主触头 灭弧室结构 断路器灭弧原理 在开断短路电流时 由于开断电流较大 弧触头间的电弧能量大 弧区热气流流入热膨胀室 在热膨胀室进行热交换 形成低温高压气体 此时 由于热膨胀室压力大于压气室压力 单向阀关闭 当电流过零时 热膨胀室的高压气体吹弧 带走电弧能量 熄灭电弧 同时在分闸过程中 压气室的压力开始被压缩 但到达
4、一定的气压值时 底部的弹性释压阀打开 一边压气 一边放气 使机构不需要克服更多的压气反力 从而大大降低了操作功 在开断小电流时 通常在几千安培以下 由于电弧能量小 热膨胀室内产生压力小 此时压气室内的压力高于膨胀室内压力 单向阀打开 被压缩的气体向断口吹去 在电流过零时 这些具有一定压力的气体吹向断口使电弧熄灭 弹簧操动机构 弹簧操动机构 是用事先储存在弹簧内的位能作为合闸能源 一般由合闸能源系统和分 合闸传动系统两大部分组成 它的动作时间不受天气变化和电压变化的影响 保证了合闸性能的可靠性 工作比较稳定 且合闸速度较快 由于采用小功率的交流或直流电动机为弹簧储能 因此 对电源要求不高 也能较
5、好的适应当前国际上对自动化操作的要求 另外 它的动作时间和工作行程比较短 运行维护也比较简单 其存在的主要问题是 输出力特性与断路器负载特性配合较差 和其他类型机构相比 需要较大的能量 随着操作功的增大 重量显著增加 弹簧操动机构 由于充分利用了电弧自身的能量 所以使开断时对操作功的要求可以大大降低 一般为 压气式 的20 30 这样就可以配用简单的弹簧操动机构 从根本上消除了液压或气动机构的渗露隐患 并且大大降低机械传动系统和底架所承受的机械冲击力 使断路器的机械可靠性得到很大的提高 但是我们也应该注意到 自能式SF6断路器由于降低了操作功也会使其某些开断性能和技术指标受到影响 从而使它的使
6、用受到限制 由于自能式SF6断路器主要依靠短路电弧自身的能量提高灭弧室的压力 以达到熄弧压力 会造成燃弧时间增加 加重喷口和触头的烧损程度 使介质强度的初始恢复速度降低 从而使自能式SF6断路器的短路开断能力 电寿命次数 近区故障开断能力 断口耐压水平均达不到目前生产的压气式SF6断路器的水平 为降低这些不良因素的产生 必须使机构与本体尽量匹配 弹簧操动机构原理 弹簧操动机构的作原理为 电动机通过减速装置和储能机构的动作 使合闸弹簧储存机械能 储能完毕后通过合闸闭锁装置使弹簧保持在储能状态 然后切断电动机电源 当接收到合闸信号时 将解脱合闸闭锁装置以释放合闸弹簧储存的能量 这部分能量中一部分通
7、过传动机构使断路器的动触头动作 进行合闸操作 另娜分则通过传动机构使分闸弹簧储能 为合闸状态做准备 另一方面 当合闸弹簧释放能量 触头合闸动作完毕后 电动机立即接通电源动作 通过储能机构使合闸弹簧重新储能 以便为下一次合闸动作做准备 当接收到分闸信号时 将解脱分闸自由脱扣装置以释放分闸弹簧储存的能量 并使触头进行分闸动作 弹簧操动机构的基本原理 弹簧操动机构是由电动机驱动储能机构使弹簧储能 并利用弹簧释放的能量对断路器进行分 合闸操作的机构 通常 除了电气控制部分外 这种操动机构是由储能机构 传动机构和控制机构 脱扣机构和缓冲器 三部分组成的储能模块 就是给 主要指合闸弹簧 赋予能量的机构 传
8、动模块 主要是由弹簧向触头 传递运动和动力的机构 控制模块 则是控制分 合闸动作和起缓冲作用的机构 弹簧操动机构的基本原理 每相一个机构 弹簧操动机构固定在断路器的拐臂箱上 操作所需的能量存储在合闸弹簧和分闸弹簧中 弹簧操动机构的起始位置如图所示 断路器处于分闸状态 合闸弹簧和分闸弹簧都处于释放状态 即任何分 合操作都是不可能的 1 储能轴2 齿轮3 小凸轮4 合闸凸轮5 电机6 内输出拐臂7 外输出拐臂8 合闸缓冲器9 合闸拉杆10 分闸拉杆11 分闸缓冲器12 合闸弹簧13 分闸弹簧 弹簧操动机构分闸未储能状态示意图 合闸弹簧的储能 如图所示 储能轴上的拐臂和合闸簧拉杆处于下部死点位置 此
9、时合闸弹簧未储能 为了使合闸弹簧储能 电动机或手动摇把带动大齿轮转动 大齿轮驱动储能轴 使储能轴上的拐臂转越过上部死点位置 在合闸弹簧力的驱使下 使储能轴上的凸轮向下运动压在支架上 此时合闸弹簧完成储能 弹簧操动机构分闸已储能状态示意图 合闸弹簧的储能 1 储能限位板2 储能驱动棘爪3 偏心轮4 大齿轮5 储能电机 储能限位板功能示意图 在储能轴越过死点之后 随即行程开关切断电动机电源 电机带着齿轮一道减速至静止 合闸弹簧储能完毕 合闸操作 1 合闸电磁铁2 合闸掣子3 储能保持掣子4 储能轴合闸脱扣过程 如上图所示合闸电磁铁接到合闸命令后动作 推动合闸掣子顺时针转动 从而使储能保持掣子一起被
10、释放 从而使储能保持解除 在合闸弹簧的作用下 储能轴顺时针转动 合闸操作 1 合闸电磁铁2 合闸掣子3 内输出大拐臂4 分闸掣子5 分闸缓冲器6 分闸电磁铁7 储能保持掣子8 小凸轮9 凸轮10 滚子11 合闸制动块12 合闸保持掣子13 合闸缓冲器 合闸制动块沿着合闸保持掣子上的滚子运动 在此运动曲线的末端 合闸制动块会滑落在合闸保持掣子的滚子上 并被滚子挡住 不能倒转 使分闸弹簧保持在储能状态 从而完成了分闸弹簧的储能 在合闸过程的最后 合闸缓冲器上的滚子沿着储能轴上的小凸轮运动 吸收合闸弹簧多余的能量 随后滚子在小凸轮的后面 防止了储能轴的回摆 合闸操作 当内输出大拐臂与大凸轮分开时 它
11、才向分闸方向反转回去一点 直到合闸驱动块被限制在合闸保持掣子的滚子上 通过合闸保持掣子和分闸掣子 使断路器保持在合闸状态 当合闸操作发生的时候 储能电机就接通了 合闸弹簧进行储能 接着储能轴与已储能合闸弹簧在过死点后被扣住 合闸电磁铁的重复启动是由机构连锁装置 即储能保持掣子与机构内输出拐臂上的滚子组成 防止的 此时断路器处于合闸储能状态 合闸弹簧和分闸弹簧储能完成后 断路器就做好了进行一次O C O操作顺序的准备 分闸操作 1 内输出大拐臂2 合闸制动块3 分闸缓冲器4 羊角掣子5 分闸掣子6 分闸电磁铁分闸脱扣过程示意图 如图所示 断路器机构装有两个相同的分闸电磁铁 分闸电磁铁接到分闸信号
12、后动作 通过分闸掣子使合闸保持掣子与输出拐臂上的合闸制动块脱开 从而使合闸保持解除 分闸弹簧释放能量 通过分闸弹簧拉杆 带动机构的内 外输出拐臂运动至分闸位置 同时灭弧室中的触头由机构输出连杆带着运动到分闸位置 最后分闸运动的动能通过内输出拐臂由分闸缓冲器吸收 分闸缓冲器也起最后止住分闸运动的功能 手动操作 在调试或维护期间 或者发生控制电源故障或者弹簧机构故障等紧急情况下 可通过手动按下分闸电磁铁铁芯 合闸电磁铁铁芯使断路器分 合闸 当断路器合闸弹簧已储能 且断路器处于分闸位置时 用力压合闸电磁铁铁芯 可使断路器合闸 当断路器分闸弹簧已经储能时 用力压分闸电磁铁铁芯 可使断路器分闸 操作力2
13、0N左右 合 分闸电磁铁 手动操作 如果由于电源或者储能电机故障导致不能对合闸弹簧进行储能 可以通过专门的储能手柄进行手动储能 如左图所示 将手柄插到伞形齿轮的上 逆时针方向转动 储能轴通过最高点后 大齿轮和储能轴分离 凸轮和储能保持掣子发生撞击 发出 砰 的一声响 储能完成 注意 只有经过培训的人员才能进行手动操作 在手动操作前 请切断储能和控制回路电源 检查并确保断路器气室压力超过闭锁压力 如果压力过低 则不能进行断路器分 合闸操作 1 三角板 2 棘爪3 伞形齿轮 4 手动储能手柄 三工位的外部结构 三工位隔离接地开关模块组合了隔离开关和接地开关的功能 得益于该三工位开关结构的特殊设计
14、可实现接地开关和隔离开关之间的有效互锁 三工位隔离接地开关外部结构1 电动操动机构2 本体 三工位的内部结构 1 盆式绝缘子2 隔离触头座3 外壳4 动触头座5 接地触头座三工位隔离接地开关结构 三工位导电路径 隔离开关合闸位置 接地开关合闸位置 接地开关隔离开关均在分闸位置 三工位操作机构结构 三工位操作驱动模块结构 1 电动机2 齿轮3 丝杠螺母组4 槽轮5 行程开关6 输出轴 1 电动机2 齿轮3 丝杠螺母组4 槽轮5 行程开关6 输出轴驱动模块结构 三工位实体机构箱1 三工位机构箱实体 三工位实体机构箱2 三工位机构箱实体 三工位的工作原理 本操动机构具有电动和手动两种驱动方式 机构对
15、隔离接地开关提供的旋转运动 是通过齿轮 丝杠螺母组 槽轮等运动付之实现 本机构有两台电机 一台用于驱动隔离开关 一台用于驱动接地开关 在手动情况下 摇手柄通过驱动丝杠来实现操作动作 槽轮布置于两丝杠螺母组之间 把螺母的直线运动转化为转动 同时 该槽轮能把隔离接地开关锁定在隔离开关合闸位置 隔离接地都分闸位置 初始位置 接地开关合闸位置 电机的电源由机构闭锁模块控制 当需要手动时 该闭锁模块会自动切断电机电源 辅助开关与位置指示器连接在一起 由螺母和一对伞齿驱动 所有隔离 接地的电气连接相互独立 通过重载连接器与控制柜相连 当隔离接地开关处于隔离开关合闸状态时 它不能直接操作过渡到接地开关合闸状
16、态 必须先进行隔离开关分闸操作且分闸到位 才能实现接地开关的合闸操作 当隔离接地开关处于接地开关合闸状态时 它不能直接操作过渡到隔离开关合闸状态 必须先进行接地开关分闸操作且分闸到位 才能实现隔离开关的合闸操作 各种位置状态转换关系 当隔离接地开关处于隔离开关合闸状态时 它不能直接操作过渡到接地开关合闸状态 必须先进行隔离开关分闸操作且分闸到位 才能实现接地开关的合闸操作 当隔离接地开关处于接地开关合闸状态时 它不能直接操作过渡到隔离开关合闸状态 必须先进行接地开关分闸操作且分闸到位 才能实现隔离开关的合闸操作 三工位的操作解锁 1 电动操作前 将塞子插入对应的孔 挡板放置到塞子上的对应的解锁槽中 如图所示 电动状态图示 三工位的操作闭锁 电动状态向闭锁状态切换1 取下固定螺栓 或挂锁 2 将挡板旋转45 使其脱离解锁槽 3 将塞子向内压入10mm 4 继续旋转挡板 直至挡板另一端进入闭锁槽 5 安装固定螺栓 或挂锁 机构切换为闭锁状态 闭锁状态图示 三工位的操作 手动操作隔离开关1 接地开关必须处于分闸位置 否则 先执行接地开关的分闸操作 2 取下固定螺栓 或挂锁 3 旋转隔离侧的挡
