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1、220kV SF6断路器结构及断路器结构及动作原理动作原理概述 九龙河发电总厂管辖的沙坪、偏桥、铁厂河、踏卡、斜卡及溪古电站220kV系统，除铁厂河电站是户外式开关站以外，其他电站都使用GIS封闭式母线。 沙坪、偏桥、斜卡电站由上海西电高压开关有限公司生产，各间隔使用ZF9-252型SF6断路器，采用液压弹簧操作机构。 踏卡、溪古电站由西安西安西开高压电气股份有限公司生产，各间隔使用LW24-252型SF6断路器，踏卡采用弹簧操作机构，溪古采用液压弹簧操作机构。 铁厂河电站220kV间隔使用的是北京ABB高压开关设备有限公司给生产的HPL245B1-BLG1002型SF6断路器，使用BLG10
2、02型电动机储能的弹簧操作机构。 LW24252断路器 断路器外形结构如上图，断路器为每极单断口结构，由三个单极组成。每极包括灭弧室、操动机构，外形呈“I”形布置。弹簧操动机构，可单极操作，也可三极电气联动操作。LW24252断路器 弹簧操动机构结构示图LW24252断路器断路器内部结构如右图，灭弧室由绝缘支持筒固定在壳体内，并通过绝缘杆进行操作。灭弧室由静触头系统，动触头系统、灭弧室瓷套、绝缘拉杆、支柱瓷套、直动密封等组成。LW24252断路器导电回路： 断路器处于合闸时，电流流经导体梅花触头支座静触头主触头压气缸中间触头支座梅花触头流向导体。LW24252断路器灭弧原理：灭弧原理： 分闸时
3、，由绝缘拉杆带动动触头分闸时，由绝缘拉杆带动动触头一起向下运动，气缸内的一起向下运动，气缸内的SF6SF6气体被压气体被压缩，气压增大，气缸内外形成压力差，缩，气压增大，气缸内外形成压力差，当动、静弧触头脱离时产生电弧，静当动、静弧触头脱离时产生电弧，静弧触头拉出喷口喉部时，被压缩的弧触头拉出喷口喉部时，被压缩的SF6SF6气体通过喷口吹弧，电弧被高速的气体通过喷口吹弧，电弧被高速的SF6SF6气体包围，弧柱中的左右电子被气体包围，弧柱中的左右电子被SF6SF6捕捕获，当电流过零时，获，当电流过零时，SF6SF6气体不断吹向气体不断吹向弧隙，弧隙很快恢复绝缘，使电弧熄弧隙，弧隙很快恢复绝缘，使
4、电弧熄灭。灭。 合闸时，绝缘拉杆向上运动，这合闸时，绝缘拉杆向上运动，这时所有的运动部件按分闸操作的反方时所有的运动部件按分闸操作的反方向动作，向动作，SF6SF6气体进入压气缸，动触头气体进入压气缸，动触头最终到达合闸位置。最终到达合闸位置。LW24252断路器弹簧操动机构截面图LW24252断路器（A）合闸位置（合闸弹簧储能状态）（B）分闸位置（合闸弹簧储能状态）（C）合闸位置（合闸弹簧释放状态） 弹簧操动机构结构及工作原理图LW24252断路器分闸操作： 弹簧机构在合闸位置且分闸弹簧32与合闸弹簧35均已储能。拐臂314和318受分闸弹簧32逆时针方向的力矩；此力矩被合闸保持掣子313和
5、分闸掣子312阻挡。分闸操作步骤如下：a）分闸电磁铁310的线圈接受分闸信号后带电，其动铁芯311动作，冲击分闸掣子312；b）分闸掣子312顺时针方向旋转，释放合闸保持掣子313；c）合闸保持掣子顺时针方向旋转，将A销子释放；d）拐臂314和318受分闸弹簧32的推力，向逆时针方向旋转；e）拐臂314通过联板直接操动断路器本体使动、静触头快速分离，断路器分闸。LW24252断路器合闸操作： 弹簧机构在分闸位置，合闸弹簧35已储能。棘轮轴34承受联接在棘轮33上的合闸弹簧35逆时针方向的力矩，此力矩被储能保持掣子36和合闸掣子37锁住。合闸操作的步骤如下：a）合闸电磁铁38的线圈接受合闸信号后
6、带电，掣子39动作，冲击合闸掣子37；b）合闸掣子37向顺时针方向旋转，释放储能保持掣子36；c）储能保持掣子36逆时针旋转释放B销，棘轮33在合闸弹簧力的作用下，逆时针方向旋转，同时带动棘轮34旋转，使凸轮31推动拐臂314顺时针方向旋转，并带动拐臂轴315上的拐臂318顺时针方向旋转,同时压缩分闸弹簧32储能；d）拐臂314通过联板直接操动断路器本体合闸；e）合闸操作完成后的机构状态如上图C所示。A销再次被合闸保持掣子313锁住。LW24252断路器弹簧机构的合闸弹簧储能： 机构合闸操作完成后,合闸弹簧35处于释放状态如上图C，棘爪轴3-17通过齿轮与电机相联,断路器合闸到位后，电机立即起
7、动，对合闸弹簧进行储能。合闸弹簧储能动作如下：a）电动机启动，使棘爪轴317旋转；b）偏心的棘爪轴317上的两个棘爪316，在棘爪轴的传动中与棘轮33上的齿交替进行啮合，使棘轮转动；c）棘轮33逆时针方向旋转，带动拉杆使合闸弹簧35储能；d）通过死点后，棘轮轴34由合闸弹簧35给以逆时针方向的转动力矩，此力矩通过B销被储能保持掣子36锁住；e）合闸弹簧储能后的机构状态如上图A。ZF9252断路器ZF9252断路器 ZF9-252断路器外形结构如上图，断路器为每极单断口结构，由三个单极组成。每极包括灭弧室、操动机构，外形呈“L”形，灭弧室和动静触头竖直布置，碟簧及操作机构水平布置。操动机构，可单
8、极操作，也可三极电气联动操作。 ZF9-252断路器的一次设备导电回路、内部结构、灭弧原理与LW24-252断路器一致，但是操作机构不一样，采用液压弹簧机构，通过储能储能电机给液压控制油加压，使碟簧产生形变储能，最后由分、合闸线圈触发改变控制油路，释放弹簧能量完成断路器的分合闸操作，稳定性更高。 ZF9252断路器如上图所示，断路器内部结构，操作机构通过拐臂将水平方向的位移转换成竖直方向上的位移，完成断路器的分、合闸操作。ZF9252断路器组件液压弹簧操动机构ZF9252断路器组件基本构造由五个功能模块组成：a） 贮能模块见上图序号2：由三组相同的贮能活塞、工作缸、支撑环和八片碟簧组成。b）
9、监测模块见上图序号5：主要由齿轮转动时带动的限位开关，齿轮、齿条构成的贮能弹簧位置指示器及泄压阀组成。c） 控制模块见上图序号4：包括1个合闸电磁阀、2个分闸电磁阀、换向阀和调整分、合闸速度的可调节流螺栓。d） 打压模块见上图序号1：主要有贮能电机、变速齿轮、柱塞油泵、排油阀和位于低压油箱的油位指示器组成。e） 工作模块见上图序号3：主要由两端带有阶梯缓冲的活塞杆和工作缸组成，其工作缸还是固定其它功能元件的基座。液压弹簧操动机构ZF9252断路器储能活塞定位件辅助开关连杆和转轴ZF9252断路器油泵电机测量尺释放弹簧组件ZF9252断路器1分闸电磁阀； 2.分闸电磁阀； 3.合闸电磁阀； 4.
10、分闸节流螺栓5.合闸节流螺栓； 6.堵头；7.换向阀 控制模块ZF9252断路器(a) 未贮能，分闸状态 (b)已贮能，分闸状态1.低压油箱；2.油位指示器；3.工作活塞杆；4.高压油腔；5.贮能活塞；6.支撑环；7.碟簧；8.辅助开关；9.注油孔；10.合闸节流阀；11.合闸电磁阀；12.分闸电磁阀； 13.分闸节流阀；14.排油阀；15.贮能电机；16.柱塞油泵；17.泄压阀；18.行程开关液压弹簧操动机构工作原理示意图ZF9252断路器（c）已贮能，合闸状态ZF9252断路器 当贮能电机接通时，油泵将低压油箱的油压入高压油腔，三组相同结构的贮能活塞在液压力的作用下，向下压缩碟簧而贮能。注
11、意：试验时应特别注意储能电机仅适用于短时工作。为了防止贮能电机过热而损坏，贮能电机启动次数每小时不能超过20次。储能 当合闸电磁阀线圈带电动作，高压油进入换向阀的上部，在差动力的作用下，换向阀芯向下运动，切断了工作活塞下部原来与低压油箱连通的油路，而与储能活塞上部的高压油路接通。这样，工作活塞在差动力的作用下，快速向上运动，带动断路器合闸。合闸操作ZF9252断路器 当分闸电磁阀线圈带电动作，换向阀上部的高油压腔与低压油箱导通而失压，换向阀芯立即向上运动，切断了原来与工作活塞下部相连通的高压油路，而使工作活塞下部与低油油箱连通失压。工作活塞在上部高压油的作用下，迅速向下运动，带动断路器分闸。合
12、闸操作 为了保证断路器具有所需要的开断能力，操动机构中的控制回路中设有两种闭锁装置，一种是低SF6气体压力操作闭锁，另一种是低操作油压闭锁，前一种是由SF6气体密度计实现，而后一种则是通过固定在支撑环上的齿条，随储能弹簧上下运动，转动与其啮合的齿轮，与齿轮同轴的凸轮带动限位开关实现。断路器闭锁HPL245B1断路器1、断路器极柱；2、操作机构；3、支架；4、拉杆和保护管三相操作断路器 单相操作断路器HPL245B1断路器分合闸操作灭弧室HPL245B1断路器BLG1002A操作机构外形结构 操作机构内装有分合闸弹簧和驱动单元，在每次合闸后驱动单元自动给合闸弹簧储能，合闸挚子使已储能的合闸弹簧能
13、完成断路器的合闸操作并使分闸弹簧储能，分闸挚子能使在合闸位置的断路器实现立即分闸。1、驱动器；2、操纵机构；3、控制盘；4、弹簧组；5、加热器HPL245B1断路器BLG1002A操作机构 正常运行期间，断路器合闸位置。断路器上的分闸弹簧（14）和操纵机构合闸弹簧（7）均储能，断路器由分闸机构的分闸挚子装置（1）保持在合闸位置。HPL245B1断路器合闸操作分闸操作HPL245B1断路器合闸储能 断路器和电动机启动为合闸弹簧（1）储能，驱动链条(2）逆时针旋转并拉起链条段（3）,这样弹簧轭架（4）被提起，并给合闸弹簧储能，在链条段（6)和(7)不动的同时，链条段（5）停下。HPL245B1断路
14、器操作机构和断路器极柱拉杆HPL245B1断路器辅助触点挚子装置缓冲器驱动装置操作机构部件HPL245B1断路器 机械联锁1、限位开关；2、联锁杆；3、联锁盘；4、凸轮盘；5、联锁杆；6、操作拐臂杆；机械联锁 断路器处于分闸位置时，弹簧储能满，联锁杆应抬起，检查与联锁盘的间隙，不应该小于2mm； 断路器处于合闸位置时，弹簧储能满后，联锁杆应落下，联锁杆与联锁盘之间应有间隙。如果联锁杆落下且与联锁盘无间隙，则说明机构已经产生机械闭锁，必须先解锁才能进行操作。机械联锁解锁 将电机储能电源断开，将储能开关放在手动位置，用螺丝刀和摇把手将机构泄能，泄能时应顺时针转动，直到合闸拐臂与合闸挚子脱开为止。 分闸正常状态 合闸正常状态 机械联锁状态 机械联锁解锁HPL245B1断路器谢谢大家！谢谢大家！
