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1、操动机构的基本知识和应用介绍操动机构的基本知识和应用介绍 操动系统概述操动系统操动系统 操动系统包括操动机构、传动机构、提升机构，缓冲装置和二次控制回路等几个部分。定义：定义：操动机构是独立于高压开关 （包括断路器、隔离/接地开关、负荷开关、旁路开关、直流转换开关等）本体以外的对高压开关进行操作的机械操动装置。其主要任务是将其他形式的能量转换成机械能（力和行程或力矩和转角），使高压开关准确地进行分、合闸操作。 操动机构的基本构成：操动机构的基本构成：操作能源系统、分闸与合闸控制系统、传动系统及辅助装置四个部分。 遵循的标准：遵循的标准：操动机构没有专门的标准，其功能要求包含在相应的本体标准中。
2、 GB1984 （IEC62271-100）高压交流断路器；GB1985 （IEC62271-102）高压交流隔离开关和接地开关；GB/T14824高压交流发电机断路器等。操动机构的基本要求： 1 1）合闸操作）合闸操作：有足够的合闸力，不仅在正常情况下能可靠关合断路器，而且在关合有短路故障的线路时，操动机构也能克服短路电动力的阻碍使断路器可靠合闸。 2 2）保持合闸：）保持合闸：可靠地将断路器保持在合闸位置，不会由于电动力、机械振动及某些偶 然故障（如液压机构突然失压）等原因引起触头分离。（防慢分装置） 3 3）分闸操作：）分闸操作：不仅能根据需要接受自动或遥控指令使断路器快速电动分闸，而且
3、在紧急情况下可在操动机构上进行手动分闸。满足断路器分闸速度特性要求，在分闸时动触头的分闸速度和分闸时间要符合规定值，分闸终了时应满足触头开距要求，并要减小冲击振动等。 4 4）防跳跃和自由脱扣：）防跳跃和自由脱扣：防跳跃是指当断路器关合有预伏短路故障电路时，不论操动机构有无自由脱扣，断路器都应自动分闸，防止出现“跳跃”现象。自由脱扣是指操动机构在合闸过程中接到分闸命令时，机构将不再执行合闸命令而立即分闸。 防跳跃包括电气和机械两种方法，电气方法是设置防跳跃控制回路，机械方法是加装自由脱扣装置。 “跳跃”现象：是指断路器在关合有预伏短路故障的线路时，继电保护装置会快速动作，指令操动机构立即自动分
4、闸，这时若合闸命令尚未解除，断路器会再次合闸于故障线路，如此反复会造成断路器多次合分短路电流，使触头严重烧损，甚至引起断路器爆炸事故。 5 5）复位：）复位：分闸后能自动恢复到准备合闸的位置。 6 6）闭锁：）闭锁：具有闭锁功能，例如：分、合闸位置闭锁；高、低气压（液压）闭锁；弹簧操动机构中合闸弹簧的位置闭锁。 操动机构的辅助功能： 1）手动储能 2）手动分合 3）缓冲装置 4）手动、电气操作连锁装置 5）提供辅助分合接点 6）储能和分、合闸位置指示 7）动作计数装置 8）加热和驱潮装置 9）防护外壳和电缆连接器 10）铭牌（主参数、指示和警示） 11）户外机构箱照明 1.1.按传动介质分类：
5、按传动介质分类： 可分为电动机构、手动机构、气动机构、液压机构、弹簧机构、电磁机构、永磁机构、电动机机构、爆炸机构等多种类型。）手动机构（CS型）：指用人力进行合闸的操动机构。）电磁机构（CD型）：指用电磁铁合闸的操动机构。）弹簧机构（CT型）：指事先用人力或电动机使弹簧储能实现合闸的弹簧合闸操动机构。）电动机机构（CJ型）：指用电动机合闸与分闸的操动机构。）液压机构（CY型）：指用高压油推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。）气动机构（CQ型）：指用压缩空气推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。 2.2.按用途分类：按用途分类： 可分为断路器（CB)、旁路开关、直流转换开关用操动机构和隔离开关（DS
6、）、接地开关（ES、FES）、负荷开关等高压开关电器类用操动机构两大类。 操动机构的分类 几种常用操动机构的定义、特点及适用范围几种常用操动机构的定义、特点及适用范围操动机构操作功与制造成本的关系 操动机构的型号依据JB/T8754-2007 高压开关设备和控制设备型号编制办法并结合企业当前自行命名原则规定如下： 操动机构全型号操动机构全型号: : (1)(2)(3)(4)-(5)(6)(7) (1)(2)(3)(4)-(5)(6)(7) 第(1)位操动机构，用大写字母C表示。 第(2)位操动机构类别（或操动方式），用拼音首字母大写表示。 D-电磁；J-电动机；Q-气动；S-手动；T-弹簧；Y
7、-液压；Z-重锤。 第(3)位企业自定，行业归口定位颁发，用大写字母表示。 第(4)位设计序号，用阿拉伯数字表示。 第(5)位细分号，用阿拉伯数字表示，其中“1”定义为基准机构。 第(6)位派生标志。 第(7)位操动机构带箱子的标志，用加括弧的大写字母X表示。 操动机构的传动系统 1.1.定义：定义：传动系统是操动机构的做功元件与动触头之间相互联系的纽带，通过传递能量和改变运动方向使高压断路器完成分、合闸的操作。 2.2.传动系统的组成：传动系统的组成：主要由传动元件、提升机构和传动机构三部分组成。1）提升机构是带动断路器动触头按一定轨迹运动的机构，它将传动机构的运动变为动触头的直线或近似直线
8、运动，使断路器分、合闸，所以也叫变直机构。2）传动机构是连接操动机构与提升机构的中间环节，起改变运动方向，增加行程并向断路器传递能量的作用。 3）传动元件由连杆机构或液压、气动操动机构等构成，通过传动机构与断路器的提升杆相连。 3.3.传动系统的分类传动系统的分类 1）机械传动方式用于操作CB （弹簧储能）、DS、ES、FES； 2）压缩空气传动方式用于操作DS、FES； 3）液压传动方式用于操作DS、FES； 4）气压机械混合传动方式用于操作CB （氮气储能）； 5）液压机械混合传动方式用于操作CB （弹簧储能）。 4. 4. 连杆机构的常用类型连杆机构的常用类型 1）四连杆机构； 2）摇杆
9、滑块机构； 3）准确椭圆机构； 4）近似椭圆机构； 5）五连杆机构； 6）连杆式脱扣机构。 操动机构的传动系统 操动系统的缓冲装置1.缓冲装置的作用：吸收冲击力，减少撞击，避免零部件变形和损坏，改变速度特性。 2.缓冲装置的类型： 1）油缓冲器； 2）弹簧缓冲器； 3）气体缓冲器； 4）橡皮缓冲器。对操动机构的相关要求1.1.正常使用条件正常使用条件 1）户内开关设备和控制设备 海拔不超过1000m； 环境温度按最低周围空气温度分为“5户内”、“15户内”、“25户内”三级； 周围空气温度不超过40，日均不超过35； 水蒸气压力平均值不超过2.2kPa； 相对湿度平均值不超过95%，月均平均值
10、不超过90%； 电磁干扰幅值不超过1.6kV。 2）户外开关设备和控制设备 能够耐受风、雨、雪、沉积的尘埃、凝露、冰和白霜等的作用； 海拔不超过1000m； 环境温度按最低周围空气温度分为“10户外”、“25户外”、“40户外”三级； 周围空气温度不超过40，日均不超过35； 污秽等级不超过级； （转下页）耐受太阳辐射1000W/m2； 具有防止凝露、降水和污秽的功能； 电磁干扰幅值不超过1.6kV。2.特殊使用条件 1）高海拔大于2000m； 2）严寒气候50+40或更寒冷的户外场合； 3）酷热气候5+50或更高温的户外场合； 4）高湿气候湿热气候环境下的户内和在24h内测得相对湿度平均达到
11、98%； 5）振动在可能发生地震的地区，用抗震等级来规定。对操动机构的相关要求断路器用操动机构的通用要求1.准确、可靠地执行操作命令分合闸过程平稳，缓冲性能稳定，速度及其特性满足设计的需要。在完成操作后自动切换，为下一个操作作好准备。发出相应的信号(指示、报警、控制、连锁等)； 2.关合、开断性能关合和开断短路电流能力：关合时间、开断时间；3.合分时间4050ms；4.各极间的同期性要求合闸5ms,分闸3ms ； 5.运行中的操作循环O-t-CO-t-CO和CO-t-CO ； 6.机械寿命M1级（2000次）和M2级（10000次）； 7.无线电干扰电压在1.1Ur/3时500V； 8.噪声水
12、平户外100dB,户内90dB ；9.电磁兼容性（EMC）要求幅值不超过1.6kV ； 10.液压机构液压介质的要求种类、用量、品质、说明； 11.液位正常各种允许的上、下限； 12.外壳耐受机械冲击、环境侵害、阻燃、密封；（转下页）13.防止火灾危害电气部分火花、过载（容量），散热性、阻燃性； 14.辅助和控制回路元件的要求选择、安装、可触及性、识别； 15.防跳跃功能机械和电气防跳； 16.防止非全相合闸的功能当发生非全相合闸时，超过设定值时应实现保护性分闸；17.具有一定的自保护能力(如防跳、防慢分、非正常情况闭锁、合分时间自保护、过载和过时保护等)和其它设备及人身安全所需的连锁装置；
13、18.对脱扣器的要求提供一路合闸脱扣器，两路并联的分闸脱扣器.要求控制电压低于30%额定电压不得动作，合闸在80%110%额定电压、分闸在65%120%额定电压时可靠动作； 19.对位置指示的要求红色合闸：字符“I”或“合”，绿色分闸：字符“O”或“分”； 20.铭牌产品型号、额定参数、出厂编号、出厂日期、重量等； 21.外壳防护等级户外:IP54，户内:IP5X （GB/T4208)；断路器用操动机构的通用要求隔离、接地开关对操动机构的要求1.满足隔离开关、接地开关正常的分合闸和特定的关合性能。 2.分合闸操作的同时发出相应的信号(指示、报警、控制、连锁等)。 3.隔离、接地开关机构可满足隔
14、离开关与断路器的电气联锁和隔离开关，与接地开关的电气联锁或机械联锁。 4.与断路器相匹配的M1级（2000次）和M2级（10000次）机械寿命要求。 操动机构一般规范1.应能远方及就地电动操作，应装设供就地操作用的手动分、合闸装置。2.当操动机构处于任何动作位置时，均能取下或打开操动机构的箱门，以便检查修理辅助开关和接线端子。3.操动机构箱内应装设小型断路器。4.操动机构箱内应装设分、合闸按钮。在接受操作命令后，应能自行完成正常的合闸或分闸动作。5.箱体采用优质不锈钢，厚度不小于2mm。或者精铸铝、铝合金铸件，精铸铝、铝合金箱体内应涂有浅色高亮度的磁漆。6.操动机构箱应能防尘、防寒、防热、防潮
15、、防水和防止小动物、异物进入。防护等级IP54。7.电动操动机构中所采用的电动机和仪表应符合相应的标准。同型号的隔离开关及其操动机构的安装尺寸应一致，相同部件、易损件和备品备件应具有互换性。8.供检修用的手力操作时的手炳长度不大于1m，手炳离地面的高度不大于1.1m，操作力不大于200N。其机构终点位置应有足够强度的定位和限位装置，且在手动分、合闸操作时能靠考的闭锁电动回路。（转下页）9.操动机构上应有能反映隔离开关分、合闸位置的指示器。指示器上应标明“分”、“合”字样，便于运行人员直接观察。10.由同一操动机构操作的三相隔离开关，各相隔离开关的合闸不同期性应能方便地调整，合闸终了时应保证接触
16、可靠。11.操动机构除控制、指示及联锁常用的辅助开关接点外，每组隔离开关安装需有备用的常开与常闭触点各10对，接地开关各8对(若分相操作则为每相的数量)。辅助触电的开断能力为直流110V，5A或220V，2.5A。12.操动机构的控制柜应有足够的端子板，以供设备内部配线及外部电缆端头连接用，端子板及终端板与夹头均应安装在电缆进口上部，与电缆的距离应不大于150mm。端子采用阻燃防尘型铜质端子，并能牢固压接6mm2导线，并留有10%15备用端子。13.所有辅助接点应在电气接线图上表明编号并且连接至端子排。每只辅助开关及所有辅助接点的电气接线必须编号。14.操动机构装设的辅助开关的动作要求：指示隔
17、离开关分闸的信号，应达到80%断口距离后发出；二次控制线圈、电磁联锁装置，当其线圈接线端子的电压在其额定电压的85%110%范围时（线圈温度不超80），保证隔离开关可靠的合闸和分闸。15.在规定的覆冰厚度下，隔离开关应能用所配用的操动机构使其可靠地分闸和合闸。（转下页）16.配手动操作机构的隔离开关和接地开关考虑装设电磁锁。17.有符合国标的铭牌，铭牌用耐腐蚀材料制成，字样、符号应清晰、耐久，铭牌在正常运行和安装位置应明显可见。18.柜底部导线管和气管的入口处应设有遮板，控制柜与外部管道和电缆的连接应便于拆卸和移动。柜体防雨性能良好，在不利的气候条件下应能开门检修。柜正面应设有铰链的密封门，上
18、有把手、碰锁和可加挂锁的措施。19.机构箱内装有加热驱潮装置，并根据温湿度自动控制，必要时也能进行手动投切。加热器接成三相平衡的负荷，且与电机电源要分开。加热器功率适宜，且机构箱内应有防潮及防止过热和燃烧的保护措施，以保证长期运行时不对箱内临近设备造成热损伤。操动机构工作原理手动操作电机正反转分合闸继电器吸合分合闸信号减速装置输出轴正、反转齿轮或蜗轮蜗杆DS/ES分合闸辅助开关切换位置指示器切换缓冲器吸收余能操动机构工作原理示意图以下选用资料电动、手动操动机构重点介绍的操动机构实体外形电动操动机构手动操动机构电动操动机构功能1 合闸功能 2 保持合闸功能 3 分闸功能 4 自由脱扣功能 5 防
19、跳跃功能 6 复位功能 7 连锁功能电动操动机构总装图CJ系列型电动机操作机构 CJ系列型电动机操作机构是由交流电动机驱动，通过齿轮及蜗轮蜗杆减速的操作机构，供操作高压隔离开关和接地开关之用，可进行远方控制，也可就地电动控制或利用手柄进行手力操作。箱内装设手动与电动连锁装置，以实现手动操作与电动操作之间的电气连锁。箱体由钢板或不锈钢板制成，起支撑及保护作用，为便于安装和检修，在正面和侧面各开一门。CJ30系列操动机构介绍CJ30电动机操动机构是交流380V（或直流220V）电动机驱动，通过蜗轮、蜗杆减速的操动机构，用来操动550kV及以下电压等级户外隔离开关和接地开关。CJ30电动机操动机构分
20、为CJ30A机构和 CJ30B机构。一.该机构主要特点：1.适用性强：CJ30A机构可配用252kV,363kV和550kV户外隔离开关和接地开关；CJ30B机构可配用126（145）kV， 72.5kV，40.5kV及55/27.5kV户外隔离开关和接地开关。2.CJ30机构可靠性高a) 本机构传动系统操作平稳,冲击力小,自锁可靠,噪音底;b) 该机构的限位装置可有效防止分合到位后输出轴可能发生的继续转动,保证隔离开关(接地开关)不受损伤;c) 该机构联锁装置可以满足多种联锁功能,有效防止误操作;3. 机构箱采用不锈钢板铆接结构,结构合理,外形美观,具有可靠的防腐蚀功能;4. 箱盖与输出轴的
21、密封采用气体密封结构,箱门的密封采用特殊设计的气囊密封结构,防水防尘效果很好,防护等级IP54;5.本机构结构简单,布局合理,零部件具有互换性。打开正门和侧门可方便的进行检查维护或更换零件;6. 本机构与隔离开关(接地开关)联接采用夹板式,不用焊接。二.使用环境条件a) 周围空气温度:-40-+40;b)海拔:3000m及以下;c)风压;不超过700Pa;d)地震烈度:不超过8度;e)污秽等级:不大于级;f)不适用于有易燃物质,爆炸危险,化学腐蚀及剧烈震动的场所；g)不适用于非水平安装的场所。三.CJ30机构技术参数见表1、表2。表1：注：以上参数的具体数值按配用产品的要求确定表2（见下页）：
22、输出力矩（输出力矩（N.mN.m）输出转角（输出转角（）操作时间（操作时间（s s）CJ30A/1200-230090-1804-20CJ30B/500-900CJ30C/250-320012-42序号序号名称名称技术参数技术参数1电动机电压（V）AC380(420)DC220/110（240）功率（W）750，550，370，250工作电压范围851102控 制回 路电压（V）AC220(240)DC220/110（240）电流（A）0.3工作电压范围851103交流电源频率（HZ）50（60）4接线端子额定电流（A）105辅助开关额定电流F10G/10A；Y0Fg/5A6除湿加热器AC 2
23、20V/60W7机械寿命6000次8机构重量（kg）CJ30A/68；CJ30B/55；CJ30C/110CS系列操动机构总装图CS系列操动机构定义：定义：靠手动直接合闸的操动机构称为手动操动机构，它主要用来操动电压等级低、额定开断电流很小的断路器。手动操动机构结构简单、不要求配备复杂的辅助设备及操动电源。缺点缺点：不能自动重合闸，只能就地操作，不够安全。CS系列人力操动机构系户外装置，供操作GW4-110、220KV高压隔离开关之用。CS系列结构为杠杆式机构。主要由底座、杠杆、转轴及辅助开关等部分组成，辅助开关有48对触点、转角180，可配电磁锁。CS系列操动机构主要用途：CS系列操动机构用于操作220kv以下户外或户内高压隔离开关的分、合闸。该系列手动操动机构特点：1、该机构箱体形式多样，可带电磁锁。电器元件用不锈钢箱体或拉制的铝合金管密封。2、机构传动操作平稳，自锁可靠。3、结构简单，布局合理，零部件具有互换性。检查维护方便。4、具有理想的传动速度曲线，动作平稳，对隔离开关冲击力小。5、交直流均可操作。
