220kV断路器操动机构性能及检修探析

【摘要】在断路器中最重要的组成部分就是操动机构。操动机构是为电路器提供能量的分电路，是影响断路器结构性能的最重要原因，同时在断路器的检修过程中，对于操动机构的检修是检修内容的重点项目。本文对220kv及以下操动机构功能、特点、结构等几项重点内容进行分析，讲述了几个经常使用SF6断路器的操作结构，并结合电厂有关人员多年的工作经验，针对具体案例进行具体分析，对操动机构的检修项目进行重点研究，希望对操动机构今后检修质量的提高提供一些借鉴。

【关键词】断路器；操动机构；检修

操动机构在断路器的组成结构中具有十分重要的作用，其是操作合闸动力，也是断路器完成分闸的动力。按照操动机构主要的作用是按照相关国家和IEC标准的规定顺序来操动断路器实现分合闸，并使其一直保持在相对应的合、分闸位置上，操动机构的性能、精度、可靠性，决定了断路器的工作状态和实际效果。现阶段，根据不同断路器电压等级对操动机构进行配置，按照能量储存方式的不同分为三种，包括：弹簧机构、气动机构、液压机构。

1弹簧操动机构的结构与特点

弹簧操动机构其工作原理是：根据电动机对合闸具有一定的储能能力，具体来讲弹簧的储能通过电动机减速装置来完成，并经过闭锁系统保持在储能状态。分闸时，通过分闸按钮锁使扣借助磁力脱扣，分闸弹簧释放能量，经过机械传递单元使动触头运动。分合闸弹簧是两个独立的螺旋式高压缩型弹簧，电机给合闸弹簧储能后在合闸过程中，除了合闸释放能量还会给分闸弹簧储能，合闸弹簧一释放，储能电机立刻给其储能。操动机构整体性强，不用配备附属设施，并且不受周围环境温度影响，性能好、运行效率高。然而因为其结构较为复杂，对施工技术的要求相对较高。目前，弹簧机械系统已经逐渐取代液压机构，在220kVSF6型号的断路器中，可供选择生产弹簧机构的厂家越来越多，使用SF6常见的断路器可以将弹簧机构替换原有的机构。例如，西门子的3API断路器、阿海珐的GL314断路器、ABB的LTB245断路器，它们都是用弹簧操动机构。

2气动操动机构的结构与特点

气压操动机构主要的特点是，运用空气压缩器将分闸产生的能量，经过对空气进行压缩达到分闸的目的，同时结合分闸弹簧的储能能力，将合闸用弹簧合闸完成。其结构主要是由：控制阀、脱扣器、分合闸线圈、空气压缩装置、合闸弹簧、储气罐、分闸维护挚子等部件组成。它具有以下显著特点：

第一，可靠性强，不易损毁、方便简单；

第二，不会产生慢合与慢分现象。分闸位置由挚子封死，合闸位置由弹簧保持；

第三，气动操动机构具有良好的缓冲性能。气动操动机构的活塞和油缓冲装置直接相连，使断路器在合闸、分闸时所产生的冲击力有效减缓；

第四，有防止跳跃的功能。除电气具有防跳跃功能外，在机械机构上还增设一套防跳跃机构；

第五，断路器在合闸和分闸时机械性能稳定；

第六，在对储气罐进行定期排水时，分闸时噪声很大。

3液压操动机构的结构与特点

液压操动机构的主要工作原理是，以液体不能被压缩为理论基础，将液压油作为传送介质，用高纯度的氮气作为储存媒介，从而实现对能量的储存工作，经过高压油将其输送到机构两侧工作缸中，以便使断路器达到合闸、分闸的操作。液压操动机构的主要组成部件包括：压力开关、分合闸线圈、油箱、工作缸、储压筒、油泵等。其具有下面几点特点。

第一，航空油的液压状态通常情况下是不能被压缩的，因此，航空油具有准确性高、使用时间短、传播速度快等特点；

第二，因为液压操动机构在工作限定时间内的油压较高，通常超过20MPa，因此，使用体积较小的工作缸可以得到较大的分闸、合闸能量；

第三，液压操动机构的输出性能平稳，负载匹配特性好；

第四，液压操动机构大多数可以活动的零件都浸泡在航空液压油中，不会因为外界环境而受到影响，因此不会出现腐蚀、生锈现象，所以液压操动机构在工作时稳定性能良好；

第五，对制造技术有较高的要求，倘若制造装置粗制滥造，很容易产生漏油现象，对后期的维护、检修工作造成重大障碍。

4操动机构运行中产生的缺陷

操动机构在实际工作中，其产生的缺陷主要体现在下面几方面：

第一，操动机构的储能系统产生缺陷。其缺陷的具体表现为，操动机构不能自行储能。经常见到的产品有，西门子的3AT/3AQ液压油泵机构不能打压，或是打压时间过长；西高的LW15气动操动机构在内部压力降低到气泵最小值时，不能自行补压；

第二，操动机构的密封产生缺陷。其主要变现为，因为密封存在漏缝，或是密封物老化，导致液压操动机构和气动操动机构的高油压的回路产生漏油、漏气现象。经常见到的操动机构包括LW15的气动操动机构其机构的放水闸、分闸阀、高压底板等部位的漏气；

第三，操动机构的信号产生异常。其主要表现为，因为操动机构的微开关、压力开关或是与继电器有关的接触点连接不良或是元件破损等，导致操动机构发送信息产生异常，或是不能将信息放送出去。经常见到的操动机构包括，3TA液压操动机构错误发出氮气泄露的警报；弹簧操动机构到达储能位置后，指示灯没有亮起等；

第四，操动机构控制回路的线路断开。其具体表现为，操动机构的回路产生异常，导致分闸、合闸的回路线路断开，开关没有起到分闸、合闸的作用。经常见到的现象有操动机构的合闸、分闸线圈被烧毁；回路接线的端口产生脱落或是松动；气压或是油压开关的接触点产生故障等；

第五，操动机构本身所产生的机械故障。其具体表现为，设备受到震动、或转动部位的条件受到变动、生锈、腐蚀等因素的影响，导致机械部件不能正常运行。经常见到的机械故障包括，传动器的连接杆变形或是脱落、机械的弹簧脱落、辅助转换的开关不到位等。

5操动机构在检修中的重点

操动机构在后期的维护、检修过程中，首先要对各个组成部件的型号进行充分考虑，在维护、检修前要保证操动机构已经对能量进行储存，并且检查回路中是否还连着电，以及断路器目前合闸、分闸的位置等内容。并向有关工作人员询问操动机构在工作中有无产生异常，并且产生缺陷的具体表现，对缺陷产生的原因充分了解后才能对操动机构进行检修。在检修时要严格遵守“一看、二试、三断电、四释压”的操作流程，一定注意千万不要在没有释放压力时，就盲目拆卸、安装操动机构，避免操动机构因为检修人员的突然进入，使工作人员受伤或是设备受损。按照机械设备的具体情况以及在实际工作中产生的问题，除了进行常规的维修以外，在对操动机构进行检修时还要重点注意下面几点内容：

第一，液压机构中液压系统的排气。在液压油中由于受到空气的影响，经常会使操动机构的合闸、分闸装置受到影响，同时会导致低压油泵外侧有空气存在，进而导致打压效率低；

第二，操动机构的压力开关动作值的测定和信息的核对。主要包含气动操动机构与液压操动机构中油泵补压的起、停值；油压下降合闸、分闸的闭锁值；油压安全阀动作的复位值等。动作值一定要和厂家规定的数值相一致，倘若产生偏差要及时更换。并且，对相应的压力报警进行核对、并检查闭锁信号是否正常，在对信号进行核对时，为了防止内部信号的回路产生异常，进而使信号产生误发现象，因此要注重不能使用端口信号接触点链接法进行模拟信号发送信息；

第三，液压操动机构零压力闭锁和储存压力的氮气筒预冲压力的检测。在机构工作中，当操动机构产生高压漏油现象时或是油压降至零点时，为防止产生油泵重新补压时过慢的现象，要设有零压力闭锁功能，经油泵的电源切断。在对储存压力筒中的氮气进行预冲压力测量时，注意检查氮气是否产生泄露现象；第四，对储能时间的测量。经过对油泵实际的补压时间以及气泵的补压时间进行测量，机构弹簧从没有储能到储能完毕的电机储能时间，可以判定储能电机或是油泵整体的完好性，操动机构的储能时间要满足厂家的生产要求。对于液压机构与气压机构，还应测量机构从初始压力到压力满额时的补压时间，用来检测打压时间超时后，继电器设施是否正确以及机构的密闭性是否完好。

6总结

综上所述，通过对操动机构结构、功能、特点的研究和分析，了解了操动机构的具体运行原理。操动机构在电厂工作人员长时间的改革创新中，积累了很多丰富的实践经验，但操动机构在实际运行中，依然存在一些问题，倘若不将这些解决，将难以提高检修质量，因此，现阶段的首要任务是将操动机构存在的问题解决掉，提高检修质量，为断路器能够正常运行做贡献。

参考文献：

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