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斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用一
2017-05-17 436斷路器由三部分組成：斷路器本體、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、電源。作為斷路器主要部件的斷路器本體，它的功能是切斷負(fù)載或短路電流。按其滅弧所采用的介質(zhì)來分，可分為油斷路器，真空斷路器和SF6斷路器。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是通過電動(dòng)方式或手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)斷路器觸頭的開合及滿足觸頭開合特性的各種要求。因此，雖然操動(dòng)機(jī)構(gòu)在斷路器總造價(jià)中占較低的比率，但其在斷路器的開合特性起著至關(guān)重要的位置。電源部件的功能是為斷路器以電動(dòng)方式開合提供足夠的能源。
就真空斷路器而言，目前真空技術(shù)已很“成熟”，世界上已經(jīng)有了可斷開100kA短路電流的真空斷路器。因此，對(duì)配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備而言，人們關(guān)心的技術(shù)參數(shù)，已不是它的開斷容量，而更主要的是關(guān)注高可靠性和免維護(hù)設(shè)計(jì)。而對(duì)于真空斷路器而言，就目前的制造水平，包括我國自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的產(chǎn)品，真空滅弧室的可靠性已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，它的平均無故障時(shí)間已可達(dá)到25年，然而在實(shí)際運(yùn)行中，配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備的可靠性卻并不樂觀，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于真空無弧室已達(dá)到的可靠性水平。統(tǒng)計(jì)資料表明：設(shè)備故障中有70%～90%以上為操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障。傳統(tǒng)的真空斷路器，其操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是電動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)和電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。對(duì)于機(jī)械電動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)，它所暴露出來的缺點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，零件數(shù)量多，且要求加工精度高，制造工藝復(fù)雜，成本高，產(chǎn)品的可靠性不易保證。對(duì)于電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和工作可靠性比電動(dòng)—彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)要有所改善，但其致命的問題是合閘線圈消耗功率太大，要求配置價(jià)格昂貴的蓄電池組，以及電磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)笨重，動(dòng)作時(shí)間較長。因此想依靠這兩種操動(dòng)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，來提高斷路器的可靠性和免維護(hù)水平，以及實(shí)現(xiàn)開關(guān)設(shè)備的自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)化和智能化。這種設(shè)想是難以實(shí)現(xiàn)的。
從國外的產(chǎn)品發(fā)展趨勢看，10kV以下的真空斷路器還是以采用電磁機(jī)構(gòu)為主，而10kV以上的真空斷路器以采用電動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)為主。隨著真空斷路器的迅速發(fā)展，對(duì)配套使用的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)有了更高的要求。早先的電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，因合閘功率大、合閘速度低等逐漸被彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)取代。CT8是我國開發(fā)研制的第一代彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上，衍生出CT10、CT12等彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，得到了廣泛的推廣使用。20世紀(jì)70～80年代，我國還沒有適合于真空斷路器使用的長壽命彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。1992年以后發(fā)展了幾種長壽命彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，我國開發(fā)第二代CT17、CT19等新一代彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。它們的輸出特性與真空斷路器的反力特性有較好的匹配，輸出功能滿足大容量真空斷路器的要求，機(jī)械壽命已達(dá)到30000次。多數(shù)真空斷路器用的操動(dòng)機(jī)構(gòu)(包括電磁機(jī)構(gòu)和彈簧機(jī)構(gòu))是集中布置的，即機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)成獨(dú)立的元件，自成一體，這樣做便于操動(dòng)機(jī)構(gòu)的集中生產(chǎn)，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。
1 CY3型液壓機(jī)構(gòu)工作原理
110，220 kV的少油斷路器均采用CY3型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其液壓部份如圖1所示。貯壓筒上部充以高壓氮?dú)?，貯壓筒下部充以航空油。由于氮?dú)赓A存了大量能量，于是航空油便成了具有操作能量的壓力油，通過油路進(jìn)入液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)部分，控制斷路器的分、合閘。在運(yùn)行中，由于油滲漏或操作中使用了一定量的壓力油，使貯壓筒中活塞下移，氮?dú)饪臻g變大，壓強(qiáng)降低，此時(shí)利用活塞桿下移觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)2YJ，使之閉合，接通油泵啟動(dòng)回路，油泵便將油通過油路注入貯壓筒下部，使活塞上移，于是恢復(fù)了氮?dú)獾膲簭?qiáng)，亦即恢復(fù)了壓力油的壓強(qiáng)，當(dāng)活塞桿上移過程中離開微動(dòng)開關(guān) 1YJ時(shí)，1YJ斷開，斷開油泵啟動(dòng)回路，停止打油。圖1中微動(dòng)開關(guān)3YJ是重合閘閉鎖開關(guān)，4YJ是合閘閉鎖開關(guān)，5YJ是分閘閉鎖或自動(dòng)分閘開關(guān)，分別接于相應(yīng)的二次回路部份。
2.1 油泵啟動(dòng)頻繁
(1)故障現(xiàn)象;斷路器的液壓機(jī)構(gòu)在沒有任何操作的情況下，規(guī)程規(guī)定油泵電機(jī)每天啟動(dòng)的次數(shù)一般不得超過25次。我公司部分變電站多次出現(xiàn)CY3型液壓機(jī)構(gòu)油泵電機(jī)啟動(dòng)頻繁的故障，*多達(dá)到70次/天。
(2)原因分析;根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料發(fā)現(xiàn)，油泵電機(jī)啟動(dòng)頻繁問題具有一定的規(guī)律性，也就是夏季問題開始暴露，秋、冬季又趨于正常，這是由于液壓油的溫度過高導(dǎo)致密封圈的性能下降引起的，所以一定要注意保證機(jī)構(gòu)箱的通風(fēng)良好，加強(qiáng)設(shè)備的巡視。其主要原因有：
?、俟苈方宇^有漏油處;
?、?一、二級(jí)閥鋼珠密封不嚴(yán)，從泄油孔中滲油;
?、塾捅贸隹诘母邏耗嬷归y有可能不嚴(yán);
?、苋绻麢C(jī)構(gòu)在分閘狀態(tài)，油泵也啟動(dòng)頻繁，這說明合閘的二級(jí)閥鋼珠密封不嚴(yán)
⑤ 放油閥關(guān)閉不嚴(yán);
?、薰ぷ鞲谆钊芊馊γ芊獠缓?
?、咭簤河蛢?nèi)有雜質(zhì)，卡滯在各密封圈部位，導(dǎo)致密封不好。
(3)處理方法
①處理漏油、滲油部位，更換全部密封圈;
?、跈z查工作缸活塞連桿，如果存在縱向劃痕，根據(jù)情況進(jìn)行更換或用細(xì)砂紙輕輕打磨至光滑;
?、蹖?duì)液壓油進(jìn)行過濾或更換;
2.2 液壓系統(tǒng)不能正常建壓
(1)故障現(xiàn)象;斷路器在分閘操作后再度合閘操作時(shí)，油泵電機(jī)長時(shí)間打壓，壓力升不到停泵壓力。
(2)原因分析，主要原因有：
?、儆捅脙?nèi)各高壓密封圈損壞或球閥密封不良，濾油器有臟物堵塞，影響油通過;
②高壓放油閥沒有復(fù)位，高壓油直接放到油箱中;
