彈簧和液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)在ZF9-252（L）氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用

李偉

（淮南田家庵發(fā)電廠設(shè)備部，安徽 淮南 232007）

彈簧和液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)在ZF9-252（L）氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用

李偉

（淮南田家庵發(fā)電廠設(shè)備部，安徽 淮南 232007）

本文以田家庵發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)使用的ZF9-252（L）氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)CT20-Ⅳ彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和CYA10-1液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)為例，通過(guò)對(duì)彈簧和液壓彈簧儲(chǔ)能控制原理的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，分析操動(dòng)機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中需注意的事項(xiàng)和易出現(xiàn)的故障并提出解決方法。

彈簧；液壓彈簧；操動(dòng)機(jī)構(gòu)

操動(dòng)機(jī)構(gòu)是SF6斷路器的重要組成部分，其主要作用是控制斷路器觸頭的合分，其性能好壞決定斷路器性能優(yōu)劣。由于斷路器在運(yùn)行中處于合位且承受負(fù)荷電流，一旦有需求，斷路器需要立即動(dòng)作，不允許有任何延時(shí)。因此操動(dòng)機(jī)構(gòu)可靠性將直接影響到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行安全。斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)型式多樣，常用的機(jī)構(gòu)包括氣動(dòng)、彈簧、液壓、液壓彈簧等。其中，彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)是由彈簧提供斷路器操作所需的能量，彈簧一旦儲(chǔ)能，能量易保持住且不損失。相比之下，液壓和氣動(dòng)機(jī)構(gòu)由于接頭和閥門(mén)的泄漏易造成能量的損失。

田家庵發(fā)電廠220kV升壓站采用西電生產(chǎn)的ZF9-252（L）氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)共有兩種類(lèi)型的氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備，其中ZF9-252(L)/ T4000-50氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備配CT20-Ⅳ彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，ZF9-252(L)/Y4000-50氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備配CYA10-1液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

1 CT20-Ⅳ彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)

CT20-Ⅳ彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)配置于LW24-252/ T4000-50[G]型SF6斷路器，此類(lèi)型斷路器為線路開(kāi)關(guān)使用，具備分相操作能力。此種類(lèi)型的彈簧機(jī)構(gòu)的合閘彈簧儲(chǔ)能是通過(guò)儲(chǔ)能電機(jī)進(jìn)行，而分閘彈簧儲(chǔ)能是利用斷路器合閘時(shí)合閘彈簧的能量傳遞。

1.1 分閘過(guò)程

圖1為斷路器合閘位，合閘彈簧和分閘彈簧均已儲(chǔ)能。此時(shí)分閘彈簧的能量想推動(dòng)主拐臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但由于分閘觸發(fā)器和合閘位置保持機(jī)構(gòu)的固定，斷路器保持在合位。

當(dāng)分閘線圈帶電，分閘觸發(fā)器以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)釋放合閘位置保持機(jī)構(gòu)，合閘位置保持機(jī)構(gòu)以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并將主拐臂上的軸銷(xiāo)釋放，此時(shí)分閘彈簧的能量釋放推動(dòng)主拐臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，斷路器分閘。

1.2 合閘過(guò)程

斷路器分閘后，合閘彈簧已儲(chǔ)能，分閘彈簧已釋能，如圖2所示。凸輪和棘輪通過(guò)凸輪軸連接，此時(shí)合閘彈簧的能量想拉動(dòng)棘輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但在合閘觸發(fā)器和合閘彈簧儲(chǔ)能保持機(jī)構(gòu)的作用下使其鎖住，斷路器保持在分位。

當(dāng)合閘線圈帶電，合閘觸發(fā)器以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)釋放合閘彈簧儲(chǔ)能保持機(jī)構(gòu)，合閘彈簧儲(chǔ)能保持機(jī)構(gòu)以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并將棘輪上的軸銷(xiāo)釋放，合閘彈簧能量釋放拉動(dòng)棘輪并帶動(dòng)凸輪軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)主拐臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，斷路器合閘，同時(shí)分閘彈簧受主拐臂壓縮儲(chǔ)能。當(dāng)主拐臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到位后，分閘觸發(fā)器和合閘位置保持機(jī)構(gòu)將鎖住主拐臂上軸銷(xiāo)，斷路器保持在合位。

1.3 合閘彈簧儲(chǔ)能過(guò)程

圖1

斷路器合閘后，合閘彈簧已釋能，分閘彈簧已儲(chǔ)能，如圖3所示。斷路器合閘后，儲(chǔ)能電機(jī)控制回路由凸輪上位置開(kāi)關(guān)接通啟動(dòng)，儲(chǔ)能電機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)棘輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，拉動(dòng)合閘彈簧儲(chǔ)能，合閘彈簧儲(chǔ)能足夠后通過(guò)凸輪上位置開(kāi)關(guān)斷開(kāi)儲(chǔ)能電機(jī)控制回路，同時(shí)合閘彈簧儲(chǔ)能通過(guò)保持機(jī)構(gòu)鎖定，完成合閘彈簧儲(chǔ)能過(guò)程。

1.4 彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)斷路器操作的影響

操動(dòng)機(jī)構(gòu)在斷路器分合閘時(shí)釋放的能量為彈簧壓縮時(shí)的儲(chǔ)能，而分合閘線圈帶電僅提供能量移動(dòng)彈簧定位卡銷(xiāo)，故分合閘電流很小；儲(chǔ)能電機(jī)通過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行壓緊彈簧進(jìn)行儲(chǔ)能，故電機(jī)運(yùn)行電流也很小。因此不需要額外考慮相關(guān)斷路器控制及保護(hù)回路。

在斷路器控制回路中，斷路器未儲(chǔ)能的定義即合閘彈簧未儲(chǔ)能，分閘彈簧未儲(chǔ)能則無(wú)接點(diǎn)引出。因此斷路器合閘控制回路中有斷路器未儲(chǔ)能接點(diǎn)閉鎖，但分閘控制回路中無(wú)此接點(diǎn)閉鎖，即合閘彈簧未儲(chǔ)能斷路器不能合閘；但即使斷路器未儲(chǔ)能也可以分閘。通過(guò)斷路器分合閘及儲(chǔ)能過(guò)程中對(duì)彈簧機(jī)構(gòu)的分析，得知分閘彈簧和合閘彈簧均獨(dú)立運(yùn)行。合閘彈簧儲(chǔ)能通過(guò)儲(chǔ)能電機(jī)在斷路器合閘后其能量釋放后立即進(jìn)行；斷路器分閘后分閘彈簧是不儲(chǔ)能的，因?yàn)榉珠l彈簧儲(chǔ)能在斷路器合閘過(guò)程中完成。斷路器合閘時(shí)合閘彈簧釋放能量，在合閘的同時(shí)給分閘彈簧儲(chǔ)能；斷路器合閘完成時(shí)合閘彈簧已釋放完能量，分閘彈簧已儲(chǔ)能完成，儲(chǔ)能電機(jī)開(kāi)始給合閘彈簧儲(chǔ)能。假設(shè)斷路器合閘于故障，因分閘彈簧已儲(chǔ)能完成，斷路器有分閘需求時(shí)可以立即分閘，但此時(shí)斷路器分閘后不能立即重合，因?yàn)楹祥l彈簧儲(chǔ)能未完成；當(dāng)斷路器本是合位運(yùn)行一段時(shí)間后，合閘彈簧的分閘彈簧均已儲(chǔ)能正常，此時(shí)斷路器分閘后可以立即重合，滿足重合閘條件。

2 CYA10-1液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)

CYA10-1液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)配置于LW24-252/ T4000-50[G] 型SF6斷路器，此類(lèi)型斷路器為機(jī)組進(jìn)線開(kāi)關(guān)、高備變開(kāi)關(guān)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)使用，具備三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)操作能力。CYA10-1液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)由貯能模塊、檢測(cè)模塊、控制模塊、打壓模塊和工作模塊五個(gè)功能模塊組成。

2.1 合閘操作

合閘操作時(shí)，合閘電磁閥動(dòng)作，換向閥立即切換至合閘位，高壓油通過(guò)常充壓差活塞下部與高壓油路連通進(jìn)入換向閥上部空間，換向閥芯向下移動(dòng)，與工作活塞下部連通的低壓油路被切斷，與貯能活塞上部的高壓油路連通。工作活塞快速向上推動(dòng)斷路器合閘，同時(shí)輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)斷開(kāi)合閘控制回路，并接通分閘控制回路相關(guān)接點(diǎn)。

2.2 分閘操作

分閘操作時(shí)，分閘電磁閥動(dòng)作，換向閥立即切換至分閘位，換向閥芯向上移動(dòng)，由于與工作活塞下部連通的高壓油路被切斷，與低壓油路連通而失壓。工作活塞在上部高壓油的壓力下，迅速向下拉動(dòng)斷路器分閘，同時(shí)輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)斷開(kāi)分閘控制回路，并接通合閘控制回路相關(guān)接點(diǎn)。

2.3 產(chǎn)品特點(diǎn)

CYA10-1液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)綜合液壓機(jī)構(gòu)和彈簧機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，用碟簧作為貯能介質(zhì)、液壓油作為傳動(dòng)介質(zhì)，易獲得高壓力，且結(jié)構(gòu)緊湊、便于檢修；其液壓集成回路無(wú)外部油管、損耗小、傳動(dòng)效率高；采用優(yōu)質(zhì)碟簧儲(chǔ)能，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定、可靠性高。

3 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)單闡述應(yīng)用于田家庵發(fā)電廠220kV升壓站的西電ZF9-252（L）氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的CT20-Ⅳ彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和CYA10-1液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和原理，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)和原理的仔細(xì)分析對(duì)今后同類(lèi)型斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行和維護(hù)工作有指導(dǎo)意義。

[1]GB 7674-2008 額定電壓72．5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備[S]，2008-09-19．

[2]DL/T 603-2006 氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程[S]，2006-09-14．

[3]ZF9-252(L)YT/4000-50氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備使用．維護(hù)說(shuō)明書(shū) OKA．412．1026-B04 西安西電開(kāi)關(guān)電氣有限公司．

[4]220kV升壓站GIS設(shè)備檢修規(guī)程 淮南田家庵發(fā)電廠[S]，2016-08．

TM564.1

A

1671-0711（2017）08（下）-0093-02

?用碟簧作為貯能介質(zhì)、液壓油作為傳動(dòng)介質(zhì)，易獲得高壓力，且結(jié)構(gòu)緊湊、便于檢修；其液壓集成回路無(wú)外部油管、損耗小、傳動(dòng)效率高；采用優(yōu)質(zhì)碟簧儲(chǔ)能，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定、可靠性高。

3 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)單闡述應(yīng)用于田家庵發(fā)電廠220kV升壓站的西電ZF9-252（L）氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的CT20-Ⅳ彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和CYA10-1液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和原理，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)和原理的仔細(xì)分析對(duì)今后同類(lèi)型斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行和維護(hù)工作有指導(dǎo)意義。

[1]GB 7674-2008 額定電壓72．5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備[S]，2008-09-19．

[2]DL/T 603-2006 氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程[S]，2006-09-14．

[3]ZF9-252(L)YT/4000-50氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備使用．維護(hù)說(shuō)明書(shū) OKA．412．1026-B04 西安西電開(kāi)關(guān)電氣有限公司．

[4]220kV升壓站GIS設(shè)備檢修規(guī)程 淮南田家庵發(fā)電廠[S]，2016-08．

TM564.1

A

1671-0711（2017）08（下）-0093-02