220kV断路器培训课件Word文件下载.docx

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1.2支柱的结构及作用

支柱主要由两节支柱磁套、绝缘拉杆、隔环、导向盘、导向套、支柱下法兰、密封座、拉杆及充气接头组成。

支柱装配不仅是断路器对地绝缘的支撑件，同时也起着支撑灭弧室的作用，上、下两节支柱磁套的尺寸相同但机械强度不同，下节磁套破坏弯距5600kg.m，上节磁套为3500kg.m。

两磁套连接处装有隔环及导向盘，导向盘上压有导向套，隔环上有检漏孔。

1.3本体的工作原理

1.3.1合闸：

当断路器合闸时，工作缸活塞杆向上运动，通过拉杆、绝缘拉杆带动灭弧室拉杆向上移动，使接头、动触头、压气缸、动弧触头、喷管同时向上移动，运动到一定位置时，静弧触指首先插入动弧触头中，即弧触头首先合闸，紧接着动触头的前段即主触头插入主触指中，直到行进200±

1mm完成合闸动作，在压气缸快速向上移动的同时阀门打开，使灭弧室内SF6气体迅速进入压气缸内。

1.3.2合闸时电流通路：

当接线方式为高进低出时，电流由高端子进入，经触头支座、触座、触指、动触头、滑动触指、触座、缸体及缸体上的下接线端子引出。

当接线方式为低进高出时，电流方向与此相反。

1.3.3分闸时与合闸动作相反，工作缸活塞杆向下运动，通过绝缘拉杆、拉杆带动动触头系统迅速向下移动，首先主触指和动触头脱离接触，然后动静弧触头分离。

在动触头向下运动过程中，阀片关闭，压气缸内腔和SF6气体被压缩后适时向电弧区域喷吹，使电弧冷却和去游离而熄灭，并使断口间的介质强度迅速恢复，已达到开断额定电流及各种故障电流的目的。

动触头总行程200±

1mm，主触头开距158±

4mm，弧触头超程47±

4mm。

1.4密度继电器

SF6密度继电器是SF6断路器的重要在线监测装置。

密度继电器的原理就是以20℃时气体的密度为参考，将现场实际检测到的密度值归算到20℃的气体压力变化，并以相对于20℃为额定气体压力值得下降多少作为报警和闭锁值。

当气体下降到报警值时，发出报警提示补气。

气体密度继电器的结构形式比较多，按原理分为机械式和非机械式。

机械式气体密度继电器按结构分为波纹管式和弹簧管式，从功能上分为不带压力显示和带压力显示（带温度补偿压力表）。

龙泉、江陵站的LW10B-252型开关密度继电器所采用的就是机械波纹管式带压力显示的指针式密度继电器。

现将指针式密度继电器的结构与工作原理介绍如下：

1.4.1结构

如图13（b）所示。

指针式密度继电器由密封的指示仪表接点、温度补偿装置、定值器和接线盒等组成。

1.4.2工作原理

在罐体中装设一个标准气包，该气包通过金属波纹管与被监视的气室相连。

如果被监视的气室发生气体泄漏的情况，金属波纹管在内外压力差的作用下及被压缩，并通过设有双金属片的传动机构或直接带动微动开关运动。

当泄露值达到规定值时，微动开关动作，再驱使信号继电器动作，发报警或闭锁信号。

密度继电器在结构设计和安装上，使整个标准气包紧临被监视器室，所以他们两者之间受温度变化的影响情况相同，不会在波纹管上产生压力差，即密度继电器带温度补偿。

2操作机构的结构及工作原理

2.1液压系统的结构和工作原理

2.1.1液压系统结构

LW10B-252型断路器的液压操动方式为分相操作，三相分别配有相同的液压机构，机构的组成及液压原理见图5。

机构由以下元件组成：

低压油箱、油泵电机、油过滤器、压力开关、压力表、合闸电磁铁、分闸电磁铁、二级阀、分闸一级阀、合闸一级阀、辅助开关、工作缸、贮存器、及控制面板。

2.1.2动作原理

a.贮压：

接通电源，电机（M）带动油泵转动，油箱中的低压油经过滤器、低压油管、油泵，进入贮压器上部，压缩下部的氮气，形成高压油，由于贮存器的上部与工作缸活塞上部及二级阀相连通，因此，高压油同时进入中所示的高压区域，当油压达到额定工作压力值时，压力开关的相应接点断开，切断电机电源，完成贮压过程。

在贮压过程中或贮压完成后，如果由于温度变化或其他意外原因使得油压升高到安全阀开启压力时，压力开关的安全阀自动打开，把高压油放回到油箱中，当油压降到

26MPa时，安全阀关闭。

b．合闸操作：

合闸电磁铁接受命令后，打开合闸一级阀的阀口14.1，关闭阀口14.2，高压油经一级阀进入二级阀阀杆的活塞下部，推动阀杆向上运动，从而带动管阀向上封住工作缸下部的合闸阀口，打开管阀下部的分闸阀口，高压油经管阀腔进入工作缸下端，由于工作缸活塞下部受力面积大于上部，便产生一个向上的力，推动活塞向上运动实现合闸。

工作缸活塞向上运动的同时也带动辅助开关转换，主控室内的合闸指示信号接通，分闸回路接通（即可以接受分闸命令），带动辅助开关的滑环指向分、合闸指示牌的“合”。

合闸电铁电源切断后，合闸一级阀在弹簧力的及油压作用下阀口14.1关闭，14.2打开，切断高压油路成为图示状态，二级阀阀杆活塞下部与油箱连通。

在合闸状态下，因意外因素使得液压系统失压，在重新建压过程中，由于管阀不会受到向下的力（重力远小于摩擦力）,反而一旦有油压就会受到一个向上的预封力，因此，管阀一直处于原位不动，封住合闸阀口，高压油便同时进入工作缸活塞的上、下部，使活塞始终受一个向上的力，而不会出现慢分现象，即这种管状二级阀结构的液压机构具有可靠的自动防慢分的功能。

c．分闸操作：

分闸电磁铁接受命令后，打开合闸一级阀的阀口2.1，关闭阀口2.2，高压命令油进入二级阀阀杆的活塞上部，推动阀杆向下运动，从而带动管阀向下，使管阀与管状缸下部的合闸阀口分开，管阀下部进入分闸阀口如图所示状态，阻止高压油通过管阀内腔向上流动，同时，工作缸活塞下部与油箱连通成为低压状态，活塞在上部油压作用下向下运动，实现分闸。

同时也带动辅助开关转换，主控室内的分闸指示信号接通，合闸回路接通（即可以接受合闸命令），带动辅助开关的滑环指向分、合闸指示牌的“分”。

分闸电铁电源切断后，分闸一级阀在弹簧力的及油压作用下阀口2.1关闭，2.2打开，切断高压油路成为图示状态，二级阀阀杆活塞上部与油箱连通。

d．慢合：

断路器必须在退出运行不承受高压时，才允许进入慢合、慢分操作，此种操作只在调试时进行。

断路器处于分闸位置，把液压系统的压力放至零表压，用手向上推动操纵杆至合闸位置，然后用手力泵或电机打压，断路器就慢合。

e．慢分：

断路器处于合闸位置，把液压系统的压力放至零压表，用手向下拉操纵杆18至分闸位置，然后用手力泵或电机打压，断路器就慢分。

f．两点说明：

1）操纵杆平时放在机构箱右前角的手柄架上，需要慢分、慢合时把油箱底部的盖板去掉，从手柄架上取下操纵杆、拧在二级阀阀杆的下边进行操作，用完后放回原处，再把盖板盖上。

在工作状态下，盖板上边的螺堵只需轻轻带上，不用拧紧！

当需要拆下油箱清理或检修时，由于油箱中的油放不干净，应把盖板拧紧，螺堵也拧紧，然后退下油箱。

处理好后在装油箱时，先用螺钉把油箱与油箱盖连接起来，稍微用力拧，让二级阀下部的密封圈与油箱接触（此时不可用力拧，因为盖板内有一油腔或空气不可压缩），然后，去掉盖板上的螺堵，在均匀地拧紧油箱盖上的六只螺钉。

2）手力泵的使用方法：

每台产品配有一个手力打压杆，一般安装在某相机构箱的前门上。

需手力打压时取下手的力打压杆，用装在打压杆尾部的销轴通过伞形齿轮的中心孔把手力打压杆固定在油泵旁边的支座上，让打压杆前部的伞形齿轮与电机的齿圈啮合，快速上下摇动打压杆，带动油泵转动，即可打压。

用完后按原方式放回。

请注意支座旁的警示牌：

手动打压时必须切断电源！

2.2各部件结构及原理

2.2.1贮压器

如图6所示。

贮压器主要由底座、缸体、活塞、弹簧、弹簧座、导向板、塞座、帽及组合密封、等组成。

LW10B-252断路器每相配两只相同的贮压器，容积为2x5.6升。

贮压器储存了液压操作系统的能源，其下部预先充有15MPa（15℃）高纯氮，工作时油泵将油箱中的油压入贮压器上部进一步压缩氮气，从而储存了能量供断路器分、合闸使用。

2.2.2工作缸

a．工作缸的结构由活塞杆、上螺母、密封圈、合闸缓冲套、缸体、分闸缓冲套、下螺母等部件组成。

b．工作缸的工件原理：

工作缸是开关的动力装置，他通过支柱里的绝缘拉杆与灭弧室里的动触头相连，带动断路器做分、合闸运动。

当液压系统打压以后，常高压端就充有高压油而合闸端为零，开关液压系统接受合闸命令之后，合闸高压油经过二级阀进入工作缸的合闸端，由于合闸端的截面积大于分闸端的截面积，所以推动活塞向合闸方向运动，带动开关合闸。

当液压系统接受分闸命令之后，合闸高压油经过二级闸的排油通道排至油箱，常高压油推动活塞向分闸方向运动，从而达到开关分闸的目的。

2.2.3一级阀、二级阀

a．一级阀主要是由阀体、阀针、阀套、阀芯、球阀、阀座、及弹簧组成，二级阀主要是由二级阀座、阀缸、阀杆、阀套、及阀管组成，两只一级阀用螺钉固定在二级阀体上，共同组成了LW10B-252断路器的模块式阀系统。

分、合闸一级阀结构完全相同，作用原理也相同，在装配时可以通用，仅仅是由于二级阀内结构的不同，使得两个一级阀分别起到了分闸命令和合闸命令的作用。

b．阀系统的工作原理：

1）合闸：

合闸电磁铁接受命令后，通过合闸一级闸的阀针顶开球阀，合闸命令油经此阀口流入合闸命令通道至二级阀阀杆活塞的下部，推动阀杆（9带动管阀向上运动，管阀下部脱开分闸阀口，上部封住合闸阀口，高压油经管阀腔进入工作缸下端，推动活塞向上运动实现合闸。

2）分闸：

同合闸原理相仿，分闸电磁铁打开分闸一级阀的阀口，高压命令油进入二级阀阀杆活塞的上部，推动阀杆并带动管阀向下运动，使管阀上部与合闸阀口分开，下部封住分闸阀口，工作缸活塞下边与低压油连通，活塞在上部油压的作用下向下运动，实现分闸。

2.2.4分、合闸电磁铁

分、合闸电磁铁的结构主要由按钮、磁轭、铁芯、线圈组成。

动铁芯的总行程为3+1mm，其工作行程为2.5-3mm，其中分闸电磁铁由主分闸电磁铁和副分闸电磁铁组成，二者的动铁芯叠在一起同步动作。

2.2.5压力开关与安全阀

a．压力开关主要由多通体、阀体、导向套、柱套、组合弹簧、阀针、行程开关等组成。

该压力开关共5对接点，分别控制电机的启、停及输出分闸、合闸、重合闸闭锁信号，当压力升高或降低时，柱塞带动阀针向上或向下运动，在不同的压力压值时，使相应的行程开关动作，以实现压力控制及保护信号的输出。

除此之外，还提供一对行程开关空接点，以供用户特殊用途。

b．安全阀：

由于温升及其他意外因素的影响，液压系统存在着过压的危险，因此，过压保护元件即安全阀就成了液压系统中不可缺少的重要组成部分。

压力开关中含有一个安全阀，其作用原理是：

压力升高时，活塞向上运动，当压力到某一值时，卡簧带动导向杆向上，使密封垫离开阀口放油泄压；

活塞则在组合弹簧的作用下又向下运动，导向杆在弹簧的作用下返回，密封垫重新封住阀口，泄压停止。

2.2.6油泵

a．油泵的结构主要由基座、曲柄转轴、逆止阀、柱塞及阀座组成。

b．工作原理：

本机构所用的高压油泵是径向双柱塞油泵，它借助柱塞在阀座中往返运动，造成封闭容积的变化，不断地吸油和压油，将油压到贮压器中直至工作压力，柱塞的往返运动是由与电机转轴相连的曲轴上的偏心轮呵柱塞的复位弹簧来实现的，转轴转一周，左、右柱塞各完成一个吸油-排油-压油的工作循环。

c．高压油泵在机构中的作用：

1）预先从充氮压力贮能至工作压力；

2）断路器分、合闸操作或重合闸操作后，由油泵立即补充耗油量，贮能至工作压力；

3）补充液压系统的微量渗油，保持系统压力稳定。

2.2.7辅助开关

本机构采用的辅助开关是F6系列的辅助开关，它是由很多节组合而成的动、静触头全封闭在透明的塑料座内，每节含两对触头，同一节中对角形成一对常开或（常闭）回路。

辅助开关的动、静触头的接触采用圆周滑动压接方式，触头间的压力由单独设置的压簧产生，使通流性能更好，每节动触头与聚碳酸酯压制成一个整体，使得动作稳定。

辅助开关的工作转角为90°

。

本机构的辅助开关由工作缸通过滑环焊装带，其触头动作与灭乎室主触头同步。

2.2.8控制面板

本机构的控制面板分为固定面板和活动面板两部分，面板上装有各种电气控制元件和接线端子，用以接受命令实现对断路器的控制和保护。

为操作方便，供操作用的小型断路器、近远控转换开关及近控操作按钮都装在活动面板上，提供给用户的接线端子安装在固定面板上。

3电器控制线路说明

本说明根据PC7502或PC10623电气控制线路图编制，对应断路器处于下列状态：

断路器本体在分闸位置；

液压系统未贮能；

SF6气体为零压表；

控制回路不带电。

电气控制线路的原理如下：

3.1液压系统的油压控制

3.1.1油泵电机组控制回路

机构箱内装有一油泵电机组，用三相交流电动机或直流电动机（M）带动高压油泵贮能，并由压力开关对其控制。

当液压系统的油压不足26Mpa或由26Mpa降至25Mpa时，压力开关的相应触点闭合，接触器的线圈KM得电，电机启停控制回路接通，电机启动，带动油泵打压贮能；

当油压上升到26Mpa时，压力开关的触点断开，接触器失电返回，切除电机电源，贮能结束。

3.1.2重合闸闭锁回路

当油压降到重合闸闭锁值23.5±

0.5Mpa时，压力开关的相应接点闭合，由接线端子给出闭锁信号，供用户使用；

在压力上升过程中，当压力值升到23.5＜P≤25Mpa时，闭合的接点断开，合闸闭锁解除；

3.1.3分闸闭锁回路

当油压下降到分闸闭锁值19.5±

在压力上升过程中，当压力值上升到19.5＜P≤21.5Mpa时，闭合的接点断开，分闸闭锁解除。

3.2分闸控制回路

电气控制线路中提供了两套完全相同、相互独立的分闸回路：

主分闸回路和副分闸回路。

主分闸回路：

由按钮SB1输入的近控分闸命令或由端子输入的遥控分闸命令，使分闸电磁铁K1得电吸合，使断路器完成分闸动作；

副分闸回路：

由按钮SB2输入的近控分闸命令或由端子输入的遥控分闸命令，使分闸电磁铁K2得电吸合，使断路器完成分闸动作；

为保证可靠分闸，分闸命令持续时间不小于50ms，断路器分闸的同时，由辅助开关切除相应分闸回路信号。

3.3合闸控制回路

由按钮SB3输入的近控合闸命令或由端子输入的遥控合闸命令，使合闸电磁铁K3得电吸合，使断路器完成合闸动作。

断路器合闸的同时，由辅助开关切除相应合闸回路信号。

为保证可靠合闸，合闸命令最短持续时间不小于80ms。

3.4分、合闸之间的联锁

在断路器操作完成后，辅助开关Q1取得和断路器主触头相应的位置，所有辅助开关触点都是机械的连在一起，因此，在同一时刻仅有一路电磁铁线圈处于可工作的位置，防止了分闸和合闸信号同时施加于电磁铁线圈。

3.5驱潮、保温和照明控制回路

机构箱内装有驱潮和保温加热器。

驱潮电阻加热器（EHD）长期投入运行，电功率80W；

保温加热器（EHK）由温度控制器（ST）控制，加热器功率500W。

当环境温度低于5+20℃时，保温加热器（EHK）启动，当环境温度高于15-0-2℃时，保温加热器（EHK）切除；

机构箱内还装有照明灯（HL），由开关（S）控制，上述加热器及照明灯由220V交流电源供电，并可由小型断路器（QF2和QF4）控制其投切。

3.6动作计数

机构箱内装有两个计数器，计数器PC1用于记录断路器动作次数，PC2用于记录油泵电机启动次数，可由小型断路器（QF2和QF3）控制其投切。

3.7SF6气体压力控制

如因漏气，使SF6气体压力降低到第一报警值0.52±

0.015Mpa时，漏气极的密度继电器的（KD1）触点闭合，由端子给出需要补充SF6气体的信号；

如SF6气体压力继续下降到第二报警值0.5±

0.015MPa时，则密度继电器的（KD2）触点闭合，由端子给出闭锁信号。

3.8信号回路

3.8.1油泵电机启动信号

油泵电机由磁力启动器或直流接触器的常开辅助触点给出启动信号，由端子给出信号供用户使用，贮能完毕返回，信号解除。

3.8.2油泵电机打压超时信号

在油泵电机得电启动的同时，时间继电器（KT）也得启动，若电机打压超过2-2.5min，时间继电器（KT）常闭触点断开，切断磁力启动器或直流接触器（KM），使电机停止运转，时间继电器（KT）的另一对常开延时闭触点在经过同一时延后闭合，由端子给出打压信号。

3.8.3分、合闸信号

在断路器分闸时，辅助开关（Q1）的某对触点闭合，通过端子可给出分闸信号；

在断路器合闸时，辅助开关（Q1）的另对触点闭合，通过端子可给出合闸信号。

3.9断路器的辅助开关

与断路器主触头同步的辅助开关（Q1和Q2），共引出10个常开、10个常闭触点供用户使用。

4开关检修项目、周期以及维护

由于现场条件的限制，断路器的本体及机构中的液压元件一般不能现场解体。

如有需要应通知制造厂派人检修或送回厂检修。

断路器在现场应按规定程序维护。

4.1每1-2年的检查和维护

4.1.1维护前的准备工作

断路器退出运行，使之处于分闸位置，切除交直流电源。

将液压机构油压释放到零。

4.1.2断路器检查维护项目

1）外观检查；

2）检查SF6气体压力：

如果选用指针式密度继电器，由于其指示值带有温度补偿，因此，从指示值可直接判断出气体压力降低情况；

如果选用不带有指示的密度继电器，要用一般气压表；

来观察气体压力，所测得的只要根据当时的气温及本说明书提供的曲线；

来计算出对应于20℃时的压力值，从而判断出气体压力下降的情况，如果SF6气体压力已降到接近补气报警压力，则应补充到额定值；

4.1.3液压机构检查、维护项目

1）检查液压机构的管路有无渗漏油、元器件有无损坏，应区别不同情况分别进行擦拭、拧紧管接头、更换密封圈或修理；

2）油箱油位应符合规定，如果油量低于运行时的所要求的最低油位，应补充足量液压油；

3）检查贮压器预压力

机构处于零压时，用油泵或手力泵打压，开始时油压上升迅速，当压力升到某一值时，上升速度突然减缓，该值即为贮压器的预压力；

对应于15℃时的预压力应为15±

0.5Mpa，如发现该值低于13Mpa时，应查明氮气泄露原因并予以修理或更换，以免影响断路器的动作特性。

注意：

预压力值与温度有关，按Pt=P（15℃）+0.075x（t℃-15℃）折算。

4.1.4试验

将液压机构电源、操作电源恢复。

1）检查油泵启动、停止油压值、分、合闸闭锁油压值、安全阀开启、关闭油压值；

2）检查电气控制部分动作是否正常；

3）机构经排气后打压至额定油压，电操作器应动作正常；

4）检查分、合闸油压降。

4.2每5年检查维护

4.2.1按5.1中项目进行检查；

4.2.2检查密度继电器的动作值，见表5。

表5SF6气体报警和闭锁压力值Mpa（20℃）

额定气压

报警值P1

闭锁值P2

P1-P2

0.6

0.52±

0.015

0.5±

0.018~0.022

如果选用指针式密度继电器，把密度继电器罩取下，把密度继电器从多通体上取下（多通体上带自封接头）进行充、放气来检查其第一报警值及第二报警值；

如果选用不带指示的密度继电器，应先把气管焊装从充气接头上拆下（支柱下边的充气接头用盖子封好），然后打开罩，把密度继电器从支架上取下，对这种密度继电器动作值的准确校验需要专用的精密仪器及恒温气源，现场一般不具备此条件，可采用下述近似的办法：

在当时气温下对密度继电器进行充放气检查第一报警值P1′和第二报警值P2′，然后根据地七章中图23曲线查出表5提供的P1、P2，在当时气温下的对应值P1″、P2″，则说明密度继电器动作值正常，可继续使用：

若二者偏离较远，，则需送制造厂进行精密校验，如确认确有问题，应更换新密度继电器。

4.2.3将液压油全部放出，拆下油箱进行清理。

放油步骤如下：

准备一个30升左右的容器和一根约1m长、内径为Φ18的耐油软管，将该管套在油箱低部的低压放油阀上，打开放油阀，通过软管将油箱中的油全部放至容器中，拧紧低压放油阀，去掉软管，然后拆掉油箱和油箱里边的过滤器，分别进行清洗，清洗好后装上过滤器和油箱。

4.2.4将新液压油注入油箱至规定油位；

4.2.5做排气操作后打压至额定油压。

4.3测量弧触头的烧损程度

断路器弧触头的烧损情况直接关系到断路器的检修周期。

断路器在灭弧室不打开的情况下进行弧触头烧损程度的检查，其方法是：

将断路器退出运行，用300mm长的钢板尺先在机构内联接座中断路器的分闸位置上找出一个测量基准点，然后使断路器慢合至刚合点（利用万用表的欧姆挡接至灭弧室进出线端，刚合时，万用表的表针动作），这时再量出基准点与刚合点位置时测量点之间的距离，从而计算出超程，判断弧触头的烧损程度。

该弧触头允许烧去10mm即超程不小于37mm。

如果触头烧损严重，应对灭弧室进行检修并更换零部件。

5断路器本机运行或检修中需要注意的事项

5.1断路器本体运行时注意事项

1断路器运行中的注意事项

1）正常运行时，控制柜内的“远方/就地”控制把手应置“远方”位置，各交流电源空气开关均在合上位置。

2）正常运行时，断路器的现场储能指示在正常范围。

3）正常运行时，断路器SF6灭弧介质的压力必须在正常范围内。

4）断路器经故障处理、检修后或停止备用时间超过半个月时应在投运前，作一次远方手动分、合闸试验，详细检查断路器的分、合闸情况；

分、合闸试验时相对应刀闸应在拉开位置；

只有分、合闸试验正常，才允许将此断路器投入备用或运行，否则应隔离。

5）当断路器出现分闸闭锁信号，严禁操作该断路器，并立即断开其操作电源开关。

6）严禁在断路器带电情况下进行人工泄压。

7）断路器正常运行时，采用远方操作，现场检查操作情况，严禁就地操