弹簧和液压弹簧操动机构在ZF9-252（L）气体绝缘金属封闭开关中的应用

李伟

（淮南田家庵发电厂设备部，安徽 淮南 232007）

弹簧和液压弹簧操动机构在ZF9-252（L）气体绝缘金属封闭开关中的应用

李伟

（淮南田家庵发电厂设备部，安徽 淮南 232007）

本文以田家庵发电厂现场使用的ZF9-252（L）气体绝缘金属封闭开关CT20-Ⅳ弹簧操动机构和CYA10-1液压弹簧操动机构为例，通过对弹簧和液压弹簧储能控制原理的优缺点进行比较，分析操动机构在运行中需注意的事项和易出现的故障并提出解决方法。

弹簧；液压弹簧；操动机构

操动机构是SF6断路器的重要组成部分，其主要作用是控制断路器触头的合分，其性能好坏决定断路器性能优劣。由于断路器在运行中处于合位且承受负荷电流，一旦有需求，断路器需要立即动作，不允许有任何延时。因此操动机构可靠性将直接影响到现场设备的运行安全。断路器操动机构型式多样，常用的机构包括气动、弹簧、液压、液压弹簧等。其中，弹簧操动机构是由弹簧提供断路器操作所需的能量，弹簧一旦储能，能量易保持住且不损失。相比之下，液压和气动机构由于接头和阀门的泄漏易造成能量的损失。

田家庵发电厂220kV升压站采用西电生产的ZF9-252（L）气体绝缘金属封闭开关设备。现场共有两种类型的气体绝缘金属封闭开关设备，其中ZF9-252(L)/ T4000-50气体绝缘金属封闭开关设备配CT20-Ⅳ弹簧操动机构，ZF9-252(L)/Y4000-50气体绝缘金属封闭开关设备配CYA10-1液压弹簧操动机构。

1 CT20-Ⅳ弹簧操动机构

CT20-Ⅳ弹簧操动机构配置于LW24-252/ T4000-50[G]型SF6断路器，此类型断路器为线路开关使用，具备分相操作能力。此种类型的弹簧机构的合闸弹簧储能是通过储能电机进行，而分闸弹簧储能是利用断路器合闸时合闸弹簧的能量传递。

1.1 分闸过程

图1为断路器合闸位，合闸弹簧和分闸弹簧均已储能。此时分闸弹簧的能量想推动主拐臂逆时针旋转，但由于分闸触发器和合闸位置保持机构的固定，断路器保持在合位。

当分闸线圈带电，分闸触发器以顺时针方向旋转释放合闸位置保持机构，合闸位置保持机构以顺时针方向旋转并将主拐臂上的轴销释放，此时分闸弹簧的能量释放推动主拐臂逆时针旋转，断路器分闸。

1.2 合闸过程

断路器分闸后，合闸弹簧已储能，分闸弹簧已释能，如图2所示。凸轮和棘轮通过凸轮轴连接，此时合闸弹簧的能量想拉动棘轮顺时针旋转，但在合闸触发器和合闸弹簧储能保持机构的作用下使其锁住，断路器保持在分位。

当合闸线圈带电，合闸触发器以顺时针方向旋转释放合闸弹簧储能保持机构，合闸弹簧储能保持机构以逆时针方向旋转并将棘轮上的轴销释放，合闸弹簧能量释放拉动棘轮并带动凸轮轴逆时针旋转，带动主拐臂顺时针旋转，断路器合闸，同时分闸弹簧受主拐臂压缩储能。当主拐臂顺时针旋转到位后，分闸触发器和合闸位置保持机构将锁住主拐臂上轴销，断路器保持在合位。

1.3 合闸弹簧储能过程

图1

断路器合闸后，合闸弹簧已释能，分闸弹簧已储能，如图3所示。断路器合闸后，储能电机控制回路由凸轮上位置开关接通启动，储能电机运行带动棘轮逆时针旋转，拉动合闸弹簧储能，合闸弹簧储能足够后通过凸轮上位置开关断开储能电机控制回路，同时合闸弹簧储能通过保持机构锁定，完成合闸弹簧储能过程。

1.4 弹簧操动机构对断路器操作的影响

操动机构在断路器分合闸时释放的能量为弹簧压缩时的储能，而分合闸线圈带电仅提供能量移动弹簧定位卡销，故分合闸电流很小；储能电机通过一定时间运行压紧弹簧进行储能，故电机运行电流也很小。因此不需要额外考虑相关断路器控制及保护回路。

在断路器控制回路中，断路器未储能的定义即合闸弹簧未储能，分闸弹簧未储能则无接点引出。因此断路器合闸控制回路中有断路器未储能接点闭锁，但分闸控制回路中无此接点闭锁，即合闸弹簧未储能断路器不能合闸；但即使断路器未储能也可以分闸。通过断路器分合闸及储能过程中对弹簧机构的分析，得知分闸弹簧和合闸弹簧均独立运行。合闸弹簧储能通过储能电机在断路器合闸后其能量释放后立即进行；断路器分闸后分闸弹簧是不储能的，因为分闸弹簧储能在断路器合闸过程中完成。断路器合闸时合闸弹簧释放能量，在合闸的同时给分闸弹簧储能；断路器合闸完成时合闸弹簧已释放完能量，分闸弹簧已储能完成，储能电机开始给合闸弹簧储能。假设断路器合闸于故障，因分闸弹簧已储能完成，断路器有分闸需求时可以立即分闸，但此时断路器分闸后不能立即重合，因为合闸弹簧储能未完成；当断路器本是合位运行一段时间后，合闸弹簧的分闸弹簧均已储能正常，此时断路器分闸后可以立即重合，满足重合闸条件。

2 CYA10-1液压弹簧操动机构

CYA10-1液压弹簧操动机构配置于LW24-252/ T4000-50[G] 型SF6断路器，此类型断路器为机组进线开关、高备变开关和母联开关使用，具备三相机械联动操作能力。CYA10-1液压弹簧操动机构由贮能模块、检测模块、控制模块、打压模块和工作模块五个功能模块组成。

2.1 合闸操作

合闸操作时，合闸电磁阀动作，换向阀立即切换至合闸位，高压油通过常充压差活塞下部与高压油路连通进入换向阀上部空间，换向阀芯向下移动，与工作活塞下部连通的低压油路被切断，与贮能活塞上部的高压油路连通。工作活塞快速向上推动断路器合闸，同时辅助开关接点断开合闸控制回路，并接通分闸控制回路相关接点。

2.2 分闸操作

分闸操作时，分闸电磁阀动作，换向阀立即切换至分闸位，换向阀芯向上移动，由于与工作活塞下部连通的高压油路被切断，与低压油路连通而失压。工作活塞在上部高压油的压力下，迅速向下拉动断路器分闸，同时辅助开关接点断开分闸控制回路，并接通合闸控制回路相关接点。

2.3 产品特点

CYA10-1液压弹簧操动机构综合液压机构和弹簧机构的优点，用碟簧作为贮能介质、液压油作为传动介质，易获得高压力，且结构紧凑、便于检修；其液压集成回路无外部油管、损耗小、传动效率高；采用优质碟簧储能，系统压力稳定、可靠性高。

3 结语

本文简单阐述应用于田家庵发电厂220kV升压站的西电ZF9-252（L）气体绝缘金属封闭开关设备的CT20-Ⅳ弹簧操动机构和CYA10-1液压弹簧操动机构结构和原理，通过对其结构和原理的仔细分析对今后同类型断路器操动机构的运行和维护工作有指导意义。

[1]GB 7674-2008 额定电压72．5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备[S]，2008-09-19．

[2]DL/T 603-2006 气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程[S]，2006-09-14．

[3]ZF9-252(L)YT/4000-50气体绝缘金属封闭开关设备使用．维护说明书 OKA．412．1026-B04 西安西电开关电气有限公司．

[4]220kV升压站GIS设备检修规程 淮南田家庵发电厂[S]，2016-08．

TM564.1

A

1671-0711（2017）08（下）-0093-02

�用碟簧作为贮能介质、液压油作为传动介质，易获得高压力，且结构紧凑、便于检修；其液压集成回路无外部油管、损耗小、传动效率高；采用优质碟簧储能，系统压力稳定、可靠性高。

3 结语

本文简单阐述应用于田家庵发电厂220kV升压站的西电ZF9-252（L）气体绝缘金属封闭开关设备的CT20-Ⅳ弹簧操动机构和CYA10-1液压弹簧操动机构结构和原理，通过对其结构和原理的仔细分析对今后同类型断路器操动机构的运行和维护工作有指导意义。

[1]GB 7674-2008 额定电压72．5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备[S]，2008-09-19．

[2]DL/T 603-2006 气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程[S]，2006-09-14．

[3]ZF9-252(L)YT/4000-50气体绝缘金属封闭开关设备使用．维护说明书 OKA．412．1026-B04 西安西电开关电气有限公司．

[4]220kV升压站GIS设备检修规程 淮南田家庵发电厂[S]，2016-08．

TM564.1

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