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淺談斷路器彈簧操作機構

2015-4-25 22:06:41??????點擊:
彈簧操作機構 動作原理 維護 故障分析 處理方法
  斷路器由本體和操作機構組成,操作機構是用來使斷路器合閘、并使斷路器保持在合閘狀態且能迅速使斷路器分閘的裝置,它對斷路器的輸出特性有著至關重要的影響。它由儲能單元、合閘單元及分閘單元等構成。
  1 彈簧機構的特點與結構
  按合閘所用能源的不同,操作機構可劃分為電磁機構、彈簧機構、液壓機構和氣動機構。目前35kV及以下斷路器主要使用的是彈簧機構。彈簧操動機構是利用儲能的彈簧為動力使開關實現合閘動作。它可采用人力或小功率交、直流電機來驅動,因而合閘功基本不受外界因素〔如電源電壓、氣源氣壓、液壓源液壓〕的影響,既能夠獲得較高的合閘速度,又能夠實現快速自動重復合閘操作;另外,與電磁操動機構相比,彈簧操動機構成本低,價格便宜,是真空斷路器中最常用的一種操動機構,其生產廠家也比較多[1]。
  2 彈簧機構的組成
  彈簧機構盡管種類較多,但一般有由儲能單元,合閘單元,分閘單元,本體組成,下面以VBI彈簧機構為例[2],說明如下,見圖1:
  2.1 儲能單元
  儲能機構單元位于左側板和中間隔板之間,為一級齒輪減速機構。儲能既可由儲能電動機自動進行,也可用往復搖動儲能的手柄進行手動儲能,儲能狀態指示器顯示當前的儲能情況。作為自動重合閘順序的先決條件,操作機構在一次合閘操作后,由儲能電動機進行再儲能。
  2.2 合閘單元
  合閘單元也位于左側板和中間隔板之間,主要包括合閘電磁鐵、合閘半軸、合閘摯子軸、凸輪等,見圖3。合閘動作原理:當按下手動合閘彎板8或起動合閘電磁鐵9,合閘半軸1逆時針轉動,合閘摯子6解鎖,脫扣機構釋放預先已儲能的彈簧能量,通過凸輪4撞擊主軸拐臂滾輪,直接驅動主軸轉動,并通過大連板帶動絕緣拉桿,真空滅弧室內的動觸頭由絕緣拉桿帶動向上運動,直到觸頭接觸為止,同時觸頭彈簧被壓緊,以保證主觸頭有適當的接觸壓力,在合閘過程中分彈簧也同時被拉伸儲能[3]。
  2.3 分閘單元
  它是使斷路器能快速脫扣分閘的機構。對于機械式操作機構它是指分閘脫扣裝置及相應的連桿系統,見圖4。當按下手動分閘彎板8或起動分閘電磁鐵7時,分閘扣板4和分閘摯子9解鎖,分閘過程便開始。脫扣機構在觸頭壓力和分閘彈簧的作用下開始動作,真空滅弧室內的動觸頭在絕緣拉桿的帶動下向下運動,主軸拐臂上的滾輪與油緩沖器1相接觸,最終到達分閘位置[4]。
  2.4 本體
  本體主要指機構的支撐、傳動系統。
  2.5 彈簧機構設計
  一般彈簧操動機構有上百個零件,且傳動機構較為復雜,故障率較高,運動部件多,制造工藝要求較高。另外,彈簧操動機構的結構復雜,滑動摩擦面多,而且多在關鍵部位,在長期運行過程中,這些零件的磨損、銹蝕以及潤滑劑的流失、固化等都會導致操作失誤。筆者通過大量工作實踐,現提出該類機構關鍵控制點如下[5]:
 ?。?)合、分閘半軸轉動靈活:機構要使儲能保持和合閘鎖扣可靠,必須確保機構合、分閘半軸長期轉動靈活。由于合、分閘半軸的復位扭簧力值一般不是很大,而半軸加工光潔度問題、潤滑問題對半軸靈活度影響較大。因此設計時應考慮合、分閘半軸支撐增加滾針軸承,同時選擇耐低溫長效潤滑脂,確保長期潤滑有效。(2)合、分閘半軸扣進量:儲能到位時合閘摯子壓在合閘半軸上,距離合閘半軸缺口2mm的鎖扣量稱為合閘半軸扣進量。同樣,合閘狀態分閘扣板壓在分閘半軸上,距離分閘半軸缺口2mm的鎖扣量稱為分閘半軸扣進量。兩種扣進量主要與半軸缺口、通過彈性圓柱銷連接到半軸的手動和電動分、合閘推板周向角度有關。而該工藝不可避免存在一定誤差導致扣進量不合適。半軸扣進量太大不能合、分閘或低電壓合、分閘存在問題,太小可能導致儲能保持不住或合閘保持不住。因此必須設計專用工裝,把合、分閘半軸缺口與推板周向角度偏差控制在合理范圍,且必須有專門檢具檢驗。(3)合閘和分閘彈簧:合閘和分閘彈簧力值大或小將會對合閘可靠性、合閘速度、分閘速度產生重大影響,因此對每批次合閘和分閘彈簧均須嚴格按檢驗規范檢驗。同時合閘彈簧裝好兩頭彈簧掛板必須采用專用檢具檢查彈簧自由狀態兩掛板孔間距。
  關鍵零件熱處理硬度:半軸、合閘摯子、分閘扣板、分閘摯子需局部高頻淬火,防止磨損致鎖扣保持不住,而受沖擊較大凸輪、凸輪撞擊的拐臂處滾輪、連接銷一般需考慮滲碳淬火,以增加零件耐磨性、抗疲勞能力。
  3 彈簧機構常見故障的分析處理[6][7]
  盡管從設計、生產檢驗加強控制和檢查,但彈簧機構零件眾多,實際生產由于零部件差異或人員大意等主觀因素,還是會出現一些故障,現根據生產過程經常出現故障提出分析及解決措施見(表1)。
  4 結語
  彈簧操作機構類型多樣且更新換代速度很快,但其基本組成單元、動作原理大致相同,以上分析說明可以提供一種解決問題的參考思路。

 

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