- 電氣化鐵路牽引供變電技術(第二版)
- 李學武
- 8682字
- 2019-03-05 09:05:02
第一節 概述
一、氣體電弧原理
1.電弧的概念
當開關電器開斷電路時,如果電路電壓超過10~20V,電流超過80~100mA,觸頭剛剛分離后,觸頭之間就會產生強烈的白光,稱為電弧。電弧是開關電器在開斷過程中不可避免的現象。電弧的實質是一種氣體放電現象。
2.電弧放電的特征及危害
①電弧由三部分組成,包括陰極區、陽極區和弧柱區。
②電弧溫度很高。電弧放電時,能量高度集中,弧柱中心區溫度可達10000℃左右,電弧表面溫度也會達到3000~4000℃。
③電弧是一種自持放電現象。電極間的帶電質點不斷產生和消失,處于一種動平衡狀態,弧柱區電場強度很低,一般僅為10~200V/cm。
④電弧是一束游離的氣體。它的質量很輕,在電動力、熱力和其他外力作用下,能迅速移動、伸長、彎曲和變形。
由于電弧具有上述特征,所以電弧存在會對電力系統和電氣設備造成危害,主要如下。
①電弧的存在延長了開關電器斷開故障電路的時間,加重了電力系統短路故障的危害。
②電弧產生的高溫,將使觸頭表面熔化和汽化,燒壞絕緣材料。對充油電氣設備還可能引起著火、爆炸等危險。
③由于電弧在電動力、熱力作用下能移動,很容易造成飛弧短路和傷人,或引起事故的擴大。
④電弧存在時,盡管開關觸頭斷開,電路中仍有電流流通,只有當電弧熄滅后,電路中才無電流通過而真正斷開。
3.電弧的產生
(1)電弧產生的根本原因
產生電弧的根本原因是開關觸頭在分斷電流時,觸頭間電場強度很大,使觸頭本身的電子及觸頭周圍介質中的電子被游離而形成電弧電流。
(2)產生電弧的游離方式
①熱電子發射 高溫熾熱的陰極表面能夠向空間發射電子。當斷路器的動、靜觸頭分離時,觸頭間的接觸壓力及接觸面積逐漸縮小,接觸電阻增大,使接觸部位劇烈發熱,導致陰極表面溫度急劇升高而發射電子,形成熱電子發射。發射電子的多少與陰極表面溫度及陰極的材料有關。
②強電場發射 當開關電器分閘的瞬間,由于動、靜觸頭的距離很小,觸頭間的電場強度就非常大,使觸頭內部的電子在強電場作用下被拉出來,就形成強電場發射。
③碰撞游離 從陰極表面發射出的電子在電場力的作用下高速向陽極運動,在運動過程中不斷地與中性質點(原子或分子)發生碰撞。當高速運動的電子積聚足夠大的動能時,就會從中性質點中打出一個或多個電子,使中性質點游離,這一過程稱為碰撞游離。新產生的電子將和原有的電子一起以極高的速度向陽極運動,當碰撞其他中性質點時,將再次發生碰撞游離。這樣連續不斷地碰撞游離,就使氣體介質中帶電質點大量增加,具有很大的電導,在外加電壓作用下,氣體介質被擊穿,形成電弧放電。
④熱游離 觸頭間電弧燃燒的間隙,稱為弧隙。弧隙的溫度很高,弧柱的溫度可達5000~13000℃。弧柱中氣體分子在高溫作用下產生劇烈熱運動,動能很大的中性質點互相碰撞時,將被游離而形成電子和正離子,這種現象稱為熱游離。弧柱導電就是靠熱游離來維持的。
從上述可見:電弧由碰撞游離產生,靠熱游離維持,而陰極則借強電場或熱電子發射提供傳導電流的電子,因此,維持電弧穩定燃燒的電壓就不需要很高。
(3)開關電弧形成的過程
斷路器斷開過程中電弧是這樣形成的:觸頭剛分離時突然解除接觸壓力,陰極表面立即出現高溫熾熱點,產生熱電子發射。同時,由于觸頭的間隙很小,使得電壓強度很高,產生強電場發射。從陰極表面逸出的電子在強電場作用下,加速向陽極運動,發生碰撞游離,導致觸頭間隙中帶電質點急劇增加,溫度驟然升高,產生熱游離并且成為游離的主要因素,此時,在外加電壓作用下,間隙被擊穿,形成電弧。
4.電弧的熄滅
電弧中發生游離的同時,還存在著相反的過程,即去游離。若去游離作用始終大于游離作用,則電弧電流減少,直至電弧熄滅。因此,要熄滅電弧,就必須加強去游離作用。
(1)電弧的去游離形式
電弧的去游離過程包括復合和擴散兩種形式。
①復合 復合是正、負帶電質點相互結合變成不帶電質點的現象。由于弧柱中電子的運動速度很快,約為正離子的1000倍,所以電子直接與正離子復合的概率很小。一般情況下,先是電子碰撞中性質點時,被中性質點捕獲變成負離子,然后再與質量和運動速度相當的正離子互相吸引而接近,交換電荷后成為中性質點。還有一種情況就是電子先被固體介質表面吸附后,再被正離子捕獲成為中性質點。
②擴散 擴散是弧柱中的帶電質點逸出弧柱以外,進入周圍介質的現象。擴散有三種形式:一是溫度擴散,由于電弧和周圍介質間存在很大溫差,使得電弧中的高溫帶電質點向溫度低的周圍介質中擴散,減少了電弧中的帶電質點;二是濃度擴散,這是因為電弧和周圍介質存在濃度差,帶電質點就從濃度高的地方向濃度低的地方擴散,使電弧中的帶電質點減少;三是利用吹弧擴散,在斷路器中采用高速氣體吹弧,帶走電弧中的大量帶電質點,以加強擴散作用。
(2)影響去游離的因素
①電弧溫度 電弧是由熱游離維持的,降低電弧溫度就可以減弱熱游離,減少新的帶電質點的產生。同時,也減小了帶電質點的運動速度,加強了復合作用。通過快速拉長電弧,用氣體或油吹動電弧,或使電弧與固體介質表面接觸等,都可以降低電弧的溫度。
②介質的特性 電弧燃燒時所在介質的特性在很大程度上決定了電弧中去游離的強度,這些特性包括:導熱系數、熱容量、熱游離溫度、介電強度等。這些參數值越大,則去游離過程就越強,電弧就越容易熄滅。
③氣體介質的壓力 氣體的壓力越大,電弧中質點的濃度就越大,質點間的距離就越小,復合作用越強,電弧就越容易熄滅。在高度的真空中,由于發生碰撞的概率減小,抑制了碰撞游離,而擴散作用也很強。
④觸頭材料 當觸頭采用熔點高、導熱能力強和熱容量大的耐高溫金屬時,減少了熱電子發射和電弧中的金屬蒸氣,有利于電弧熄滅。
除了上述因素以外,去游離還受電場電壓等因素的影響。
5.交流電弧特性和熄滅的條件
(1)交流電弧的特性
在交流電路中,電流瞬時值隨時間變化,因而電弧的溫度、直徑以及電弧電壓也隨時間變化,電弧的這種特性稱為動特性。由于弧柱的受熱升溫或散熱降溫都有一定過程,跟不上快速變化的電流,所以電弧溫度的變化總滯后于電流的變化,這種現象稱為電弧的熱慣性。
在一個周期內交流電弧及電壓隨時間的變化如圖2-1所示。電弧電壓呈馬鞍形變化,即電流小時,電弧電壓高,電流大時,電弧電壓減小且接近于常數。圖2-1(a)和圖2-1(b)分別代表一般冷卻和加強冷卻的電流、電壓變化曲線。從圖中可見,加強冷卻可使電弧電壓尖峰增高。

圖2-1 交流電弧電壓作用曲線
總之,交流電弧在交流電流自然過零時將自動熄滅,但在下半周隨著電壓的增高,電弧又重燃。如果電弧過零后,電弧不發生重燃,電弧就此熄滅。
由于交流電弧存在動特性,使交流電弧比直流電弧容易熄滅。
(2)交流電弧熄滅的條件
交流電流過零后,電弧是否重燃取決于弧隙介質介電強度和弧隙電壓的恢復。
①弧隙介質介電強度的恢復 弧隙介質能夠承受外加電壓作用而不致使弧隙擊穿的電壓稱為弧隙的介電強度。當電弧電流過零時電弧熄滅,而弧隙的介質介電強度要恢復到正常狀態值還需一定的時間,此恢復過程稱之為弧隙介質介電強度的恢復過程,以耐受的電壓Uj(t)表示。
弧隙介質介電強度的恢復過程中,Uj(t)主要取決于開關電器滅弧裝置的結構和滅弧介質的性質。圖2-2所示為不同介質的介電強度恢復過程曲線。

圖2-2 不同介質介電強度恢復過程曲線
1—真空;2—SF6;3—空氣;4—油
②弧隙電壓的恢復過程 電流過零前,弧隙電壓呈馬鞍形變化,電壓值很低,電源電壓的絕大部分降落在線路和負載阻抗上。電流過零時,弧隙電壓正處于馬鞍形的后峰值處。電流過零后,弧隙電壓從后峰值逐漸增長,一直恢復到電源電壓,這一過程中的弧隙電壓稱為恢復電壓,其電壓恢復過程以Uhf(t)表示。電壓恢復過程與線路參數、負荷性質等有關。受線路參數等因素的影響,電壓恢復過程可能是周期性的變化過程,也可能是非周期性的變化過程。
③交流電弧熄滅的條件 在電弧電流過零時,電弧自然熄滅。電流過零后,弧隙中同時存在著兩個作用相反的恢復過程,即介質介電強度恢復過程Uj(t)和弧隙電壓的恢復過程Uhf(t)。圖2-3所示為恢復電壓與介質介電強度曲線。從圖中可見:如果弧隙介質介電強度在任何情況下都高于弧隙恢復電壓,則電弧熄滅;反之,如果弧隙恢復電壓高于弧隙介質介電強度,弧隙就被擊穿,電弧重燃。因此,交流電弧的熄滅條件為
Uj(t)>Uhf(t)

圖2-3 恢復電壓和介質介電強度曲線
1—弧隙恢復電壓曲線;
2、3—弧隙介質介電強度曲線
式中 Uj(t)——弧隙介質介電強度;
Uhf(t)——弧隙恢復電壓。
二、開關電器中常用的滅弧方法
1.提高觸頭的分閘速度
迅速拉長電弧,有利于迅速減小弧柱中的電位梯度,增加電弧與周圍介質的接觸面積,加強冷卻和擴散的作用。因此,現代高壓開關中都采取了迅速拉長電弧的措施滅弧,如采用強力分閘彈簧,其分閘速度已達16m/s以上。
2.采用多斷口滅弧
如圖2-4所示開關電器的多斷口觸頭的示意圖。每一相有兩個或多個斷口相串聯。在熄弧時,多斷口把電弧分割成多個相串聯的小電弧段。多斷口使電弧的總長度加長,導致弧隙的電阻增加;在觸頭行程、分閘速度相同的情況下,電弧被拉長的速度成倍增加,使弧隙電阻加速增大,提高了介電強度的恢復速度,縮短了滅弧時間。采用多斷口時,加在每一斷口上的電壓成倍減少,降低了弧隙的恢復電壓,亦有利于熄滅電弧。在要求將電弧拉到同樣的長度時,采用多斷口結構成倍減小了觸頭行程,也就減小了開關電器的尺寸。

圖2-4 一相有多個斷口的觸頭示意圖
1—靜觸頭;2—動觸頭;3—電弧;4—可動觸頭;5—導電橫擔;6—絕緣桿;7—連線
3.吹弧
用新鮮而且低溫的介質吹拂電弧時,可以將帶電質點吹到弧隙以外,加強了擴散,由于電弧被拉長變細,使弧隙的電導下降。吹弧還使電弧的溫度下降,熱游離減弱,復合加快。
吹弧氣流產生的方法如下。
①用油氣吹弧 用油氣作吹弧介質的斷路器稱為油斷路器。在這種斷路器中,有用專用材料制成的滅弧室,其中充滿了絕緣油。當斷路器觸頭分離產生電弧后,電弧的高溫使一部分絕緣油迅速分解為氫氣、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等氣體,其中氫氣的滅弧能力是空氣的7.5倍。這些油氣體在滅弧室中積蓄能量,一旦打開吹口,即形成高壓氣流吹弧。
②用壓縮空氣或六氟化硫氣體吹弧 將20個大氣壓左右的壓縮空氣或5個大氣壓左右的六氟化硫氣體(SF6)先儲存在專門的儲氣罐中,斷路器分閘時產生電弧,隨后打開噴口,用具有一定壓力的氣體吹弧。
③產氣管吹弧 產氣管由纖維、塑料等有機固體材料制成,電弧燃燒時與管的內壁緊密接觸,在高溫作用下,一部分管壁材料迅速分解為氫氣、二氧化碳等,這些氣體在管內受熱膨脹,增高壓力,向管的端部形成吹弧。
按吹弧方向的不同,可分為以下幾種。
①縱吹 吹弧的介質(氣流或油流)沿電弧方向的吹拂稱為縱吹,如圖2-5(a)所示。縱吹能增強弧柱中的帶電質點向外擴散,使新鮮介質更好地與熾熱電弧接觸,加強電弧的冷卻,有利于迅速滅弧。
②橫吹 橫吹時氣流或油流的方向與觸頭運動方向是垂直的,或者說與電弧軸線方向垂直,如圖2-5(b)、(c)所示。橫吹不但能加強冷卻和增強擴散,還能將電弧迅速吹彎吹長。有介質滅弧柵的橫吹滅弧室,柵片能更充分地冷卻和吸附電弧,加強去游離。在相同的工作條件下,橫吹比縱吹效果要好。

圖2-5 吹弧示意圖
③縱橫吹 由于橫吹滅弧室在開斷小電流時因室內壓力太小,開斷性能較差,為了改善開斷小電流時的滅弧性能,可將縱吹和橫吹結合起來。在大電流時主要靠橫吹,小電流時主要靠縱吹,這就是縱橫吹滅弧室,如圖2-6所示。

圖2-6 縱橫吹滅弧室示意圖
1—靜觸頭;2—動觸頭;3—密閉燃燒室;4—變壓器油;5—電弧;6—橫吹孔;7—空氣囊
4.短弧原理滅弧
這種滅弧方法常用于低壓開關電器中,其滅弧裝置是一個金屬柵滅弧罩,利用將電弧分為多個串聯的短弧的方法來滅弧。圖2-7所示為金屬滅弧柵熄弧。由于受到電磁力的作用,電弧從金屬柵片的缺口處被引入金屬柵片內,一束長弧就被多個金屬片分割成多個串聯的短弧。如果所有串聯短弧陰極區的起始介質強度或陰極區的電壓降的總和永遠大于觸頭間的外施電壓,電弧就不再重燃而熄滅。采用缺口鐵質柵片,是為了減少電弧進入柵片的阻力,縮短燃弧時間。

圖2-7 金屬滅弧柵熄弧
1—靜觸頭;2—金屬柵片;3—滅弧罩;4—動觸頭
5.利用固體介質的狹縫狹溝滅弧
低壓開關電器中也廣泛應用狹縫滅弧裝置。該滅弧裝置的滅弧片是由石棉水泥或陶土制成的。觸頭間產生電弧后,在磁吹裝置產生的磁場作用下,將電弧吹入由滅弧片構成的狹縫中,把電弧迅速拉長的同時,使電弧與滅弧片內壁緊密接觸,對電弧的表面進行冷卻和吸附,產生強烈的去游離。圖2-8為狹縫滅弧裝置的工作原理圖。

圖2-8 狹縫滅弧裝置的工作原理
1—磁吹鐵芯;2—磁吹繞組;3—靜觸頭;4—動觸頭;5—滅弧片;6—滅弧罩;7—電弧移動
圖2-9所示是石英砂熔斷器使用狹溝滅弧原理。石英砂熔斷器中的熔絲熔斷時,在石英砂的狹溝中產生電弧。由于受到石英砂的冷卻和表面吸附作用,使電弧迅速熄滅。同時,熔絲汽化時產生的金屬蒸氣滲入石英砂中遇冷而迅速凝結,大大減少了弧隙中的金屬蒸氣,使得電弧容易熄滅。

圖2-9 石英砂滅弧原理
1—熔絲;2—銅帽;3—石英砂;4—管體
6.用耐高溫金屬材料作觸頭、優質滅弧介質滅弧
觸頭材料對電弧中的去游離也有一定影響,用熔點高、導熱系數和熱容量大的耐高溫金屬制作觸頭,可以減少熱電子發射和電弧中的金屬蒸氣,從而減弱了游離過程,有利于熄滅電弧。
滅弧介質的特性,如導熱系數、介電強度、熱游離溫度、熱容量等,對電弧的游離程度具有很大影響,這些參數值越大,去游離作用就越強。在高壓開關中,廣泛采用壓縮空氣、六氟化硫(SF6)氣體、真空等作為滅弧介質。
三、高壓開關電器
用來關合和開斷電路的電器,稱為開關電器。它包括以下電器。
①斷路器:用來在電路正常工作和發生故障時關合和開斷電路。
②隔離開關:主要用于將高壓設備與電源隔離,以保證檢修工作人員的安全。
③熔斷器:用來在電路發生過載或短路時依靠熔件的熔斷開斷電路。
④負荷開關:用來在電路正常工作或過載時關合以及開斷電路,不能開斷短路電流。
1.高壓斷路器概述
(1)作用
高壓斷路器是高壓電器設備中最重要的設備,是一次電力系統中控制和保護電路的關鍵設備。高壓斷路器主要有兩個作用:一是控制作用,即根據電力系統的運行要求,接通或斷開工作電路;二是保護作用,當系統中發生故障時,在繼電保護裝置的作用下,斷路器自動斷開故障部分,以保證系統中無故障部分的正常運行。
(2)高壓斷路器的基本要求
根據以上所述,斷路器在電力系統中承擔著非常重要的作用,不僅應能接通和斷開負荷電流,而且還應能斷開短路電流。因此,斷路器必須滿足以下基本要求。
①工作可靠。斷路器應能在規定的運行條件下長期可靠地工作,并能正確地執行分、合閘的命令,順利完成接通或斷開電路的任務。
②具有足夠的開斷能力。斷路器在斷開短路電流時,觸頭間要產生能量很大的電弧。因此,斷路器必須具有足夠強的滅弧能力才能安全、可靠地斷開電路,并且還要有足夠的熱穩定性。
③具有盡可能短的切斷時間。在電路發生短路故障時,短路電流對電氣設備和電力系統會造成很大的危害,所以斷路器應具有盡可能短的切斷時間,以減少危害,并有利于電力系統的穩定。
④具有自動重合閘性能。由于輸電線路的短路故障大多數是瞬時的,所以采用自動重合閘可以提高電力系統的穩定性和供電可靠性。即在發生短路故障時,繼電保護動作使斷路器分閘,切斷故障電流,經無電流間隔時間后自動重合閘,恢復供電。如果故障仍然存在,斷路器則立即跳閘,再次切斷故障電流。這就要求斷路器具有在短時間內連續切除故障電流的能力。
⑤具有足夠的機械強度和良好的穩定性能。正常運行時,斷路器應能承受自身重量、風載和各種操作力的作用。系統發生短路故障時,應能承受電動力的作用,以保證具有足夠的動穩定。斷路器還應適應各種工作環境條件的影響,以保證在各種惡劣的氣象條件下都能正常工作。
⑥結構簡單、價格低廉。在滿足安全、可靠要求的同時,還要求斷路器結構簡單、體積小、重量輕、價格合理。
2.高壓斷路器的類型
按安裝地點分類:屋內式和屋外式。
根據斷路器采用滅弧介質的不同,斷路器有如下幾種類型。
(1)油斷路器
采用變壓器油作為滅弧介質和絕緣介質的斷路器叫油斷路器。變壓器油只作為滅弧介質和觸頭開斷后弧隙絕緣介質,而帶電部分與地之間的絕緣采用瓷介質的斷路器,由于油量較少,稱為少油斷路器。它可用于各級電壓的戶內、外變電所。
(2)六氟化硫(SF6)氣體斷路器
采用規定壓力的、具有優良滅弧性能和絕緣性能的SF6氣體作為滅弧介質和弧隙絕緣介質的斷路器叫六氟化硫斷路器。它主要用于110kV及以上大容量變電所及頻繁操作的場所。
(3)真空斷路器
真空斷路器是指觸頭在133.3×10-8~133.3×10-4Pa的真空中開閉電路的斷路器。目前,它主要用于35kV及以下用戶中要求頻繁操作的場所。
3.高壓斷路器的技術參數
高壓斷路器的特性和工作性能,可用它的基本參數來表征。斷路器的基本參數如下。
①額定電壓UN 額定電壓是指斷路器長時間運行時能承受的正常工作電壓。它不僅決定了斷路器的絕緣水平,而且在相當程度上決定了斷路器的總體尺寸。三相電路中,額定電壓均指線電壓。
②最高工作電壓 由于電網不同地點的電壓可能高出額定電壓10%左右,故制造廠規定了斷路器的最高工作電壓。對于220kV及以下設備,其最高工作電壓為額定電壓的1.15倍;對于330kV的設備,規定為1.1倍。
③額定電流IN 額定電流是指銘牌上標明的斷路器可長期通過的工作電流。斷路器長期通過額定電流時,各部分的發熱溫度不會超過允許值。額定電流也決定斷路器觸頭及導電部分的截面。
④額定開斷電流INK 額定開斷電流是指斷路器在額定電壓下能正常開斷的最大短路電流的有效值。它表征斷路器的開斷能力。開斷電流與電壓有關,當電壓不等于額定電壓時,斷路器能可靠切斷的最大短路電流的有效值,稱為該電壓下的開斷電流。當電壓低于額定電壓時,開斷電流比額定開斷電流有所增大。
⑤額定斷流容量SNK 額定斷流容量也表征斷路器的開斷能力。在三相系統中,它和額定開斷電流的關系為
式中,UN為斷路器所在電網的額定電壓;INK為斷路器的額定開斷電流。由于UN不是殘壓,故額定斷流容量不是斷路器開斷時的實際容量。
⑥關合電流iNcl 保證斷路器能關合短路而不致于發生觸頭熔焊或其他損傷所允許接通的最大短路電流。
⑦動穩定電流ies 動穩定電流是指斷路器在合閘位置時,允許通過的短路電流最大峰值。它是斷路器的極限通過電流,其大小由導電和絕緣等部分的機械強度所決定,也受觸頭的結構形式的影響。
⑧熱穩定電流INt 熱穩定電流是指在規定的某一段時間內,允許通過斷路器的最大短路電流。熱穩定電流表明了斷路器承受短路電流熱效應的能力。
⑨全開斷(分閘)時間t0 全開斷時間是指斷路器接到分閘命令瞬間起到各相電弧完全熄滅為止的時間間隔,它包括斷路器固有分閘時間tgf和燃弧時間th,即t0=tgf+th
斷路器固有分閘時間是指斷路器接到分閘命令瞬間到各相觸頭剛剛分離的時間;燃弧時間是指斷路器觸頭分離瞬間到各相電弧完全熄滅的時間。全開斷時間t0是表征斷路器開斷過程快慢的主要參數。t0越小,越有利于減小短路電流對電氣設備的危害、縮小故障范圍、保持電力系統的穩定,如圖2-10所示。

圖2-10 斷路器開斷時間示意圖
⑩合閘時間 合閘時間是指從操動機構接到合閘命令瞬間起到斷路器接通為止所需的時間。合閘時間決定于斷路器的操動機構及中間傳動機構。一般合閘時間大于分閘時間。
操作循環 操作循環也是表征斷路器操作性能的指標。中國規定斷路器的額定操作循環如下。
自動重合閘操作循環:分—θ—合分—t—合分。
非自動重合閘操作循環:分—t—合分—t—合分。
式中 分——分閘操作;
合分——合閘后立即分閘的動作;
θ——無電流間隔時間,標準值為0.3s或0.5s;
t——強送電時間,標準時間為180s。
4.開關電器的操動機構
操動機構是用來驅使高壓開關進行分合閘,并使高壓開關合閘后維持在合閘狀態的電氣設備,簡稱機構。由于相同的機構可配用不同型號的高壓開關,因此機構一般獨立于高壓開關本體,有獨立的型號。根據操動機構的作用,它一般由下列幾部分組成。
①能量轉換裝置 其作用是把其他形式的能量轉換成機械能,使操動機構按規定目的發生機械運動。這種裝置如電磁鐵、電動機、液壓傳動工作缸、壓縮空氣工作缸等。該裝置應能提供足夠的操作功用以克服高壓開關的機械靜力矩和短時的電動力矩,保證高壓開關的分、合閘速度。
②傳動機構 它是操動機構的執行元件,用以改變操作功的大小、方向、位置,使高壓開關改變工作狀態。它多由連桿機構、拐臂、拉桿、油氣管道等元件組成。要求它的機械慣性小,傳動速度大,能量損失少,動作準確、可靠。
③保持與脫扣機構 既可使高壓開關可靠地保持在合閘位置,又可迅速解除合閘位置,使高壓開關進入自由分閘狀態的裝置稱為保持與脫扣機構。
保持機構多由動作靈活的機械卡銷組成。脫扣機構多由連桿機構組成,如四連桿等。不同的操動機構有不同形式的保持與脫扣裝置,但都應穩定可靠、動作靈活。脫扣機構的失靈將使高壓開關拒絕分閘或誤分閘,并造成嚴重后果。
脫扣機構的自由脫扣是指不論合閘作功元件處在何種位置(如斷路器處在合閘過程中),只要分閘做功元件啟動,機構都應使斷路器可靠分閘。
④控制系統 有電控、氣控、油控等類型,用于實現對高壓開關的遠距離控制,保持或釋放操做功。
⑤緩沖裝置 緩沖裝置用于吸收做功元件完成分、合閘操作后剩余的操做功,使機構免受機械沖擊。緩沖裝置應有較短的復位時間,以便為下次動作做好準備。如彈簧緩沖器,橡皮緩沖器,油、氣緩沖器等。
⑥閉鎖裝置 其作用在于防止高壓開關的誤操作和誤動作。如位置閉鎖(彈簧儲能不合要求時機構拒動)、高壓力與低壓力閉鎖(指油、氣壓力不合要求時機構拒動)等。
操動機構的類型及特點如表2-1所示。
表2-1 常見操動機構的類型及特點
