《弹簧机构操动的真空断路器机械特性计算与监测》由会员分享，可在线阅读，更多相关《弹簧机构操动的真空断路器机械特性计算与监测（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、弹 簧 机 构 操 动 的 真 空 断 路 器 机 械 特 性 计 算 与 监 测石 飞 林 莘 徐 建 源（ 沈 阳 工 业 大 学 电 气 工 程 学 院 高 压 实 验 室!#$）摘 要 对 真 空 断 路 器 弹 簧 操 动 机 构 的 机 械 特 性 进 行 了 计 算 ， 得 到 了 弹 簧 机 构 在 无 故 障 情 况下 的 正 常 分 闸 速 度 特 性 曲 线 ， 计 算 结 果 与 实 测 曲 线 吻 合 较 好 ； 同 时 还 计 算 了 弹 簧 机 构 在 主 要 故 障点 发 生 故 障 情 况 下 的 故 障 分 闸 速 度 特 性 曲 线 ， 计 算 结 果 可
2、 用 于 断 路 器 机 械 特 性 的 在 线 监 测 、 故 障诊 断 以 及 状 态 维 修 。关 键 词 真 空 断 路 器 机 械 特 性 在 线 监 测!引 言近 年 来 ， 由 于 我 国 电 力 系 统 容 量 的 不 断 提 升 以及 农 网 的 扩 建 和 改 造 ， 真 空 断 路 器 的 产 量 和 用 量 逐年 增 加!。 衡 量 真 空 断 路 器 性 能 优 劣 的 重 要 指 标之 一 是 真 空 断 路 器 的 机 械 特 性 ， 而 机 械 特 性 主 要 体现 在 断 路 器 的 分 、 合 闸 速 度 特 性 方 面 。 因 此 ， 开 展真 空 断 路
3、 器 机 械 速 度 特 性 方 面 的 研 究 具 有 一 定 的 工程 实 际 价 值 。 真 空 断 路 器 的 分 闸 速 度 ， 特 别 是 刚 分速 度 对 断 路 器 的 开 断 性 能 有 十 分 重 要 的 意 义 ， 因 为过 高 或 过 低 的 分 闸 速 度 都 会 影 响 断 路 器 的 开 断 性能 。 因 此 ， 合 理 的 分 、 合 闸 速 度 特 性 一 直 是 断 路 器制 造 厂 家 追 求 的 目 标 。 通 过 对 断 路 器 操 动 机 构 速 度特 性 的 计 算 与 分 析 ， 有 利 于 深 入 了 解 机 械 系 统 行 为及 故 障 发
4、生 、 发 展 的 机 理 和 过 程 ， 从 而 为 断 路 器 的状 态 检 测 、 维 修 提 供 理 论 依 据 。影 响 真 空 断 路 器 可 靠 性 的 主 要 原 因 是 它 所 配 的操 动 机 构 的 机 械 可 靠 性 ， 机 械 故 障 率 居 断 路 器 总 故障 率 的 首 位 ， 因 此 机 械 可 靠 性 成 为 提 高 断 路 器 整 体可 靠 性 的 关 键 性 问 题 。 近 些 年 ， 由 于 断 路 器 机 械 特性 在 线 监 测 技 术 的 不 断 发 展 ， 真 空 断 路 器 的 可 靠 性大 为 提 高 ， 许 多 产 品 正 朝 着 免 维
5、 护 的 方 向 发 展#。本 文 计 算 的 断 路 器 主 要 故 障 点 发 生 故 障 下 的 故 障 分闸 速 度 特 性 曲 线 ， 是 实 现 断 路 器 机 械 特 性 在 线 监测 、 故 障 诊 断 和 状 态 维 修 的 理 论 依 据 ， 通 过 在 线 监测 系 统 测 得 的 实 际 分 闸 速 度 特 性 曲 线 与 理 论 计 算 的故 障 曲 线 的 比 较 ， 可 以 确 定 故 障 部 位 ， 实 现 故 障 的诊 断 ， 进 而 进 行 有 目 的 性 的 维 修 ， 实 现 断 路 器 的 状态 维 修 ， 这 样 不 仅 会 大 大 缩 短 维 修
6、时 间 ， 节 省 大 量的 人 力 、 物 力 和 财 力 ， 而 且 也 提 高 了 断 路 器 的 运 行可 靠 性$。分 闸 速 度 计 算 数 学 模 型本 文 应 用 物 理 学 中 的 “ 功 能 原 理 ” 对 配 弹 簧 机构 的 新 型 真 空 断 路 器 的 分 闸 速 度 特 性 进 行 了 计 算 ，真 空 断 路 器 的 总 体 结 构 如 图!所 示 。图!真 空 断 路 器 总 体 结 构! 上 出 线 座# 上 支 架$ 真 空 灭 弧 室% 绝 缘 筒& 下 出 线 座 下 支 架( 绝 缘 拉 杆) 传 动 拐 臂* 分 闸 弹 簧! 传 动 连 板! 主
7、 轴 传 动 拐 臂!# 分 闸 保 持 掣 子!$ 连 板!% 分 闸 脱 扣!& 手 动 分 闸 顶 杆! 凸 轮!( 分 闸 指 示 牌 连 杆“ 功 能 原 理 ” 的 数 学 表 述 式 为%!+#!#$%#!#$%#!（!）式 中! 断 路 器 分 闸 时 主 动 力 所 做 的 功!& 断 路 器 分 闸 时 阻 力 所 做 的 功$ 断 路 器 运 动 系 统 的 归 化 质 量(! 电 力 电 气 电 气 应 用 !#年 第!$卷 第$期!，! 计 算 区 间 的 初 速 度 和 末 速 度（!） 刚 分 （#!$%） 阶 段 刚 分 阶 段 的 分 闸主 动 力 有 分 闸
8、 弹 簧 力 、 触 头 弹 簧 力 和 运 动 系 统 的 重力 ， 阻 力 是 各 机 械 零 件 连 接 处 的 摩 擦 力 。分 闸 弹 簧 力 做 功 ： 三 相 分 闸 弹 簧 力 所 做 的 功$!为$!#$!$#（%#&$&）$&（）式 中%# 分 闸 弹 簧 的 终 拉 力 分 闸 弹 簧 的 刚 度$& 分 闸 弹 簧 的 形 变 量$ 分 闸 行 程#触 头 弹 簧 做 功 ： 三 相 触 头 弹 簧 所 做 的 功$为$#$!$#（%#(&!$）$（$）式 中%#( 触 头 弹 簧 的 终 压 力! 触 头 弹 簧 的 刚 度$ 分 闸 行 程$重 力 功)为)#)*$
9、（*）式 中) 超 程 阶 段 归 化 到 绝 缘 拉 杆 上 的 等 效 质量* 重 力 加 速 度$ 分 闸 行 程 ， 其 范 围 为#!$%摩 擦 阻 力 功 ： 在 工 程 实 际 中 用 机 械 效 率!来 等 效 ，!一 般 取#+,!。 由 于 弹 簧 机 构 机 械 零件 较 多 ， 机 械 动 力 传 递 过 程 中 的 损 失 较 大 ， 所 以 本文!取#+,。将 下 表 中 各 力 所 做 的 功 代 入 式 （!） 中 得 到 超行 程 阶 段 绝 缘 拉 杆 的 速 度 一 般 表 达 式!#!（$!+$+)） )（-）式 中! 超 行 程 阶 段 绝 缘 拉 杆
10、 的 速 度) 等 效 质 量刚 分 速 度 的 计 算 ： 刚 分 速 度 可 由 式 （,） 来 计算)!#)(!(（,）式 中) 刚 分 前 （ 超 行 程 阶 段 ） 的 等 效 质 量! 刚 分 前 瞬 间 绝 缘 拉 杆 的 速 度)( 刚 分 后 的 等 效 质 量 ，)(.)/)，)为 刚 分 前 等 效 质 量 ，)为 动 触头 、 导 电 夹 、 软 连 接 质 量 之 和!( 动 触 头 的 刚 分 速 度通 过 计 算 得 到 刚 分 速 度!(.#+0*%1， 与 实 测值!(.#+0,吻 合 较 好 。（） 刚 分 后 到 缓 冲 行 程 前 （$!0%） 阶 段这
11、 一 阶 段 的 分 闸 主 动 力 有 分 闸 弹 簧 力 和 重 力 ， 阻 力有 机 械 摩 擦 力 和 触 头 反 力 。 图给 出 了 触 头 反 力 与行 程 之 间 的 关 系 。图触 头 反 力 与 分 闸 行 程 之 间 的 关 系分 闸 弹 簧 力 做 功 ： 三 相 分 闸 弹 簧 力 所 做 的 功$!为$!#$!$#（%#&%$&）$&（2）式 中$# 超 行 程 ， 其 值 为$%。 其 余 各 符 号的 意 义 同 式 （） 。#重 力 功)：)#)(*（$&$#） （3）式 中)( 刚 分 后 到 缓 冲 前 阶 段 归 化 到 动 触 头上 的 等 效 质 量
12、$# 超 行 程 ， 其 值 为$%$触 头 反 力 所 作 的 功 ： 三 相 触 头 反 力 所 做 的 功$4,为$5#$!$#%5（$）$（0）式 中%5（$） 触 头 反 力 ， 由 图可 求 ，%5（$）.6!#*6$/!#$ 分 闸 行 程 ， 其 范 围 为$!0%（$） 缓 冲 行 程 （0!*%） 阶 段 此 阶 段 的分 闸 主 动 力 有 分 闸 弹 簧 力 和 重 力 ， 阻 力 有 触 头 反 力和 油 缓 冲 器 的 制 动 力 。 各 力 所 做 功 的 计 算 方 法 见 下表 。-.# 电 气 应 用 !#年 第!$卷 第$期 弹 簧 机 构 操 动 的 真
13、 空 断 路 器 机 械 特 性 计 算 与 监 测表 缓 冲 过 程 各 力 的 功主 动 力 三 相 主 动 力 功 !阻 力 三 相 阻 力 功 !分 闸 弹簧 力!#（#$!%）&!%触 头 反 力 !#（!）&!重 力#$%（!$!(） 缓 冲 力 ()（($*$)&#()&)#）#)#注 ： 对 表 中 部 分 符 号 说 明 如 下 ，&#为 油 缓 冲 器 活 塞 截 面 积 ；&为 油 缓 冲 器 环 形 隙 截 面 积 ；(+!，!为 油 的 流 量 系数 ， 取#,-，+)#；#为 油 的 密 度 ，#+#,.；为 油缓 冲 器 活 塞 的 行 程 ；#为 运 动 部 分
14、 归 化 到 缓 冲 器 活 塞 上的 等 效 质 量 ；)#为 活 塞 向 下 运 动 的 初 始 速 度 ；!为 分 闸行 程 ，!的 范 围 为.!(/00；!(为 刚 进 入 缓 冲 时 的 分 闸行 程 ， 其 值 为.00；#1为 缓 冲 阶 段 归 化 到 动 触 头 上 的 等效 质 量 。 其 余 符 号 意 义 同 上 。将 以 上 三 个 分 闸 阶 段 主 动 力 、 阻 力 所 作 的 功 分别 代 入 式 （(） 中 ， 得 到 断 路 器 的 分 闸 速 度 特 性 曲线 ， 如 图中 的 曲 线)所 示 ， 其 中#!00阶 段 的曲 线 描 述 了 绝 缘 拉
15、 杆 的 速 度 特 性 以 及 在 刚 分 点（00） 动 触 头 所 获 得 的 刚 分 速 度 ， 这 一 刚 分 速 度是 绝 缘 拉 杆 和 动 触 头 所 共 有 的 速 度 。 理 论 上 在 超 程阶 段 真 空 断 路 器 动 触 头 的 分 闸 速 度 是 为#的 ， 但 本文 为 了 更 好 地 表 现 真 空 断 路 器 的 整 个 分 闸 速 度 特性 ， 故 将 超 程 阶 段 绝 缘 拉 杆 的 分 闸 速 度 也 画 出 。 另外 ， 图中 的 曲 线(是 由 速 度 特 性 仪 实 测 得 到 的 位移$行 程 特 性 经 过 换 算 得 到 的 速 度 特 性 曲 线 。图分 闸 速 度 特 性( 由 实 测 行 程2时 间 特 性 曲 线 换 算 得 到 的 速 度 特 性 曲 线) 计 算 曲 线!弹 簧 机 构 故 障 分 闸 速 度 特 性经 过 大 量 的 实
