断路器液压机构的结构和原理水滴石穿 热与电 断路器在额定操作电压下的时间特性对断路器安全运行起着决定作用,《输变电设备状态检修试验规程》(Q/GWD 1168-2013)规定:断路器“合、分指示正确;辅助开关动作正确;合、分闸时间,合、分闸不同期,合-分时间满足技术文件要求且没有明显变化;必要时,测量行程特性曲线做进一步分析。
除有特别要求的之外,相间合闸不同期不大于5ms ,相间分闸不同期不大于3ms;同相各断口合闸不同期不大于3ms同相分闸不同期不大于2ms”。
为保证断路器时间特性满足运行要求,需要对断路器分合闸时间进行调整,针对断路器操动机构特点,目前主要有以下几种调整方法:(1)调整电磁铁位置,改变电磁铁行程;(2)调整液压机构阀体上的调速螺栓。
1.单元I平高LW10B-252/363型开关LW10B-252/363开关采用CY型液压操动机构,如图1所示,为便于说明分合闸过程,我们将参与分合闸动作的几个关键部位放大,见图2、图3。
图1单元I平高开关CY型液压机构示意图(1)分闸过程在合闸位置时,接通分闸电磁阀,分闸电磁阀阀杆向下运动推动阀针,阀针推开球阀,球阀下方的常高压油进入球阀和阀针之间的油腔,然后进入二级阀的操作阀杆上油腔。
阀杆带动管阀一起向下运动,管阀的下阀口(进油口)关闭,管阀的上阀口(排油口)打开,管阀中间油腔和工作缸下端油腔的高压油被排出,工作缸内的活塞杆法兰上部仍为高压油,带动本体内的绝缘拉杆向下运动,断路器分闸。
(2)合闸过程在分闸位置时,接通合闸电磁阀,合闸电磁阀阀杆向下运动推动阀针,阀针推开球阀,球阀下方的常高压油进入球阀和阀针之间的油腔,然后进入二级阀的操作阀杆下油腔。
阀杆带动管阀一起向上运动,管阀的下阀口(进油口)打开,管阀的上阀口(排油口)关闭,高压油进入管阀中间的油腔继而进入二级阀上端工作缸的下油腔,由于活塞杆下法兰面积大于上法兰面积,根据压差原理,活塞杆向上运动,带动本体内的绝缘拉杆向上运动,断路器合闸。
图2单元I平高开关液压机构一级阀示意图图3单元I平高开关液压机构二级阀示意图(3)分(合)闸时间调整CY型液压操动机构使用的分、合闸电磁铁如图4所示,在实际装配中,分合闸电磁铁对应安装在分、合闸一级阀上方,且分、合闸电磁铁顶杆与一级阀顶杆之间存在一定的行程距离,这就为调整断路器分、合闸动作时间创造了条件。
在现场应用中,一般通过调整分、合闸电磁铁的安装位置来达到调整断路器分、合闸时间的目的:将电磁铁向退出方向旋拧,增加动作行程,从而增加分(合)闸时间;将电磁铁向插入方向旋拧,减少动作行程,从而缩短分(合)闸时间。
电磁铁位置调整结束后,通过图中标记处螺母进行固定。
图4单元I平高开关分、合闸电磁铁2.单元Ⅱ平高LW10B-363/CYT型开关LW10B-252/363型开关采用CYT型液压操动机构如图5所示。
图5 断路器处于合闸位置时的操作机构油路示意图1油箱、2油压开关、3工作缸、4辅助开关、5油压表、6贮压器、7信号缸、8主阀、9合闸放大阀、10分闸放大阀、11合闸电磁铁、12分闸电磁铁、13油泵电机(1)分闸过程开关在合闸位置时,工作缸活塞上、下部均处于高油压状态。
分闸电磁铁12接受命令后,打开分闸一级阀的阀口,分闸放大阀10阀杆右端的高压油(此油路通过一个φ0.8节流孔与高压油相连)通过分闸一级阀泄放到油箱,此时高压油经φ0.8节流孔来不及补充。
分闸放大阀10右端失压后,在左端高压油的作用下向右运动,打开阀口,主阀8右端的高压油被泄放进油箱,由于此时主阀只有左端受高压油作用,使得主阀阀杆向右运动,封住合闸阀口,打开分闸阀口。
工作缸下部原有的高压油与低压油箱连通,压力降为零。
这样,工作缸活塞在上部高压作用下向下运动,实现分闸。
工作缸活塞下部压力降为零的同时,信号缸7活塞左端压力也降为零,活塞在右端常高压推动下向左运动,带动辅助开关转换,切断分闸命令,同时合闸回路部分接通,做好合闸准备,分闸指示信号接通。
图6 断路器处于分闸位置时的操作机构油路示意图(2)合闸过程分闸位置时,工作缸活塞上部处于高油压状态,活塞下部与油箱连通处于零压状态。
合闸电磁铁11接受命令后动作,打开合闸一级阀的阀口,合闸放大阀阀杆9右端的高压油(此油路通过一个φ0.8节流孔与高压油相连)通过合闸一级阀泄放到油箱,此时φ0.8节流孔来不及补充高压油。
合闸放大阀右端失压后,在左端高压油的作用下向右运动,打开阀口,高压油进入主阀8的右端,由于主阀右端的面积大于左端的面积,在高压油的作用下,主阀阀杆向左运动,封住分闸阀口,打开合闸阀口。
这样,工作缸活塞下部与低压隔离,与高压连通。
由于工作缸活塞下部的受力面积大于上部,因此对活塞杆产生一个向上的力,推动活塞向上运动实现合闸。
工作缸活塞下部进入高压油的同时,信号缸左端也进入高压油,推动信号缸活塞向右运动并带动辅助开关转换,切断合闸命令,分闸回路部分接通。
(3)分(合)闸时间调整CYT型液压操动机构所使用的分、合闸电磁铁如图7所示,在实际装配中,分合闸电磁铁对应安装在控制阀上方。
分、合闸电磁铁顶杆与控制阀之间行程固定,无法通过调整电磁铁顶杆行程来调整断路器分(合)闸时间。
在现场实际处理过程中,CYT型液压机构主要通过分(合)闸调速螺栓来调整断路器分(合)闸时间。
设备出厂前会完成此项工作,现场不进行调整。
图7单元II平高开关分、合闸电磁铁及贝林格阀3.单元Ⅱ西开LW25-363型开关LW25-363开关采用HMB型液压弹簧机构分(合)闸过程主要通过主换向阀实现,主换向阀利用压差原理实现分合闸切换。
(1)分闸过程 图8断路器分闸操作过程主换向阀切换示意图在上图中,红色为高压油,蓝色为低压油;A1、 A2、 A3处面积关系如下:A3>A2(分闸),A1+A2> A3(合闸),图中合闸、分闸线圈实质为通过励磁线圈控制的球式截止阀。
在合闸位置时,接通分闸电磁阀,A1左端高压油与低压油通过主分阀联通,A1处油压消失,而此时有面积关系A3>A2,在油压压强相同的状况下,A3处压力大于A2处压力,主换向阀向左运动切换至分闸状态,常充压差动活塞高压油通过换向阀连通至低压油箱,在差动活塞上端常高压的作用下,活塞快速向下运动分闸(见图9),并带动辅助开关切换,切断分闸回路,为下次合闸做好准备。
图9断路器分闸过程示意图 (2)合闸过程在分闸位置时,接通合闸电磁阀,A1左端高压油与低压油通过主分阀联通,A1处与高压油接通,而此时有面积关系A1+A2> A3,在油压压强相同的状况下,A3处压力小于A1+A2处压力之和,主换向阀向右运动切换至合闸状态,常充压差动活塞的底部与高压油接通,活塞杆下端面积比上端面积大,在差动原理作用下,快速向上合闸并带动辅助开关切换(见图11),断开合闸回路,为分闸做好准备。
图10 断路器合闸操作过程主换向阀切换示意图 图11断路器合闸过程示意图(3)分(合)闸时间调整HMB型液压弹簧机构使用球型电磁截止阀(图12)作为控制元件,实现断路器分合闸操作。
其工作原理如下:该电磁阀上端为电磁线圈,下部为球型截止阀,截止阀内部构造如图13所示。
电磁线圈励磁后,电磁线圈顶杆压迫球型截止阀拐臂,通过机械传动关系,推动阀体内顶针向左推动钢球并压迫左侧弹簧,使得R、P之间油路联通。
当电磁铁失电后,弹簧复位,P、R之间油路重新被阻断。
图12球型电磁截止阀侧视、仰视照片 图13球型电磁截止阀原理图及内部构造球型电磁截止阀作为控制单元,不具备调整断路器分(合)闸速度的功能,HMB型液压弹簧机构所使用的主换向阀下端有两个调速螺栓,可以通过调整主换向阀内油流间隙(见图10中可调间隙)来控制高压油流速,从而改变断路器分(合)闸时间。
图: HMB型液压弹簧机构主换向阀注:本平台所发表内容,标原创内容为本人原创。
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