XGN型開關(guān)柜電磁式操作機(jī)構(gòu)改造分析

摘要：本文首先分析了XGN型開關(guān)柜電磁操作機(jī)構(gòu)的設(shè)備現(xiàn)狀，進(jìn)而分析了XGN型開關(guān)柜電磁式操作機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中存在的問題，根據(jù)電磁式操作機(jī)構(gòu)與彈簧機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)XGN型開關(guān)柜電磁式操作機(jī)構(gòu)提出了改造意見及建議。

關(guān)鍵詞：電磁式操作機(jī)構(gòu)；彈簧機(jī)構(gòu)；合閘電流

一、設(shè)備現(xiàn)狀

高壓斷路器擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)中負(fù)荷電流的關(guān)合，故障電流的開斷，線路重合閘的工作，是電網(wǎng)重要的高壓設(shè)備之一，它的性能優(yōu)劣與否，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。我公司現(xiàn)運(yùn)行的3座35kV變電站10kVXGN型開關(guān)柜采用的ZN系列真空斷路器，與其配合的操作機(jī)構(gòu)是CD系列電磁機(jī)構(gòu)。在近幾年的運(yùn)行過程中，CD系列的電磁操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的問題，越來越多，嚴(yán)重影響了供電可靠性。計(jì)劃對(duì)該類型開關(guān)柜的CD型電磁式操作機(jī)構(gòu)更換為CT型彈簧儲(chǔ)能式操作機(jī)構(gòu)，現(xiàn)就兩種操作機(jī)構(gòu)的優(yōu)劣進(jìn)行比較。

二、運(yùn)行中存在的主要問題

在近幾年的運(yùn)行過程中，CD系列的電磁操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的問題，越來越多，嚴(yán)重影響了供電可靠性。

1、分、合閘線圈燒壞

引起合閘線圈燒壞的原因有多種，比如合閘操作后接觸器銜鐵由于各種原因不返回，其觸點(diǎn)長時(shí)間閉合，使合閘線圈長時(shí)間帶電而燒壞；斷路器合閘后輔助開關(guān)的常閉觸點(diǎn)未能斷開，也會(huì)導(dǎo)致合閘線圈長期帶電而燒壞。

分閘線圈燒壞常見原因大多是分閘鐵心卡死不回原位，繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作后由于分閘回路輔助接點(diǎn)斷不開，致使分閘線圈長期帶電所致，分閘線圈內(nèi)部匝間短路。

2、分、合閘鐵芯卡澀

合閘鐵心在合閘過程中上下不能自由串動(dòng)或合閘后鐵心落不下來。合閘線圈內(nèi)套筒安裝不當(dāng)或變形，緊力不一致，造成鐵心不垂直，磨擦阻力大，不能上下自由串動(dòng)，特別是在合閘線圈燒壞后更換時(shí)，套筒內(nèi)清理不干凈或變形往往是造成合閘鐵芯卡澀的主要因素。

分閘鐵心不能上下自由串動(dòng)，電動(dòng)分閘時(shí)，分閘鐵心由于磨擦阻力大而使電動(dòng)力距減弱。分閘鐵心由于氧化銹蝕，不能上下串動(dòng)而卡死。分閘鐵心不垂直導(dǎo)致鐵心卡死。鐵心周圍有凸緣導(dǎo)致鐵心卡死。分閘線圈內(nèi)部銅套不圓，不光滑，鐵心有毛刺而導(dǎo)致鐵心卡死。

三、電磁式操作機(jī)構(gòu)與彈簧機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

電磁操作機(jī)構(gòu)是利用合閘線圈中的電流產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)合閘鐵芯，撞擊合閘四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行合閘的，因此這種操作機(jī)構(gòu)要求的合閘電流一般都很大。CD系列電磁機(jī)構(gòu)能夠提供較大的關(guān)合功能，ZN系列真空斷路器采用的是平板式對(duì)接觸頭，觸頭間距為10～12mm，且真空室采用銅焊錫工藝，高溫下抽真空，它的機(jī)械強(qiáng)度較差，耐震動(dòng)差，所以極易降低真空開關(guān)的使用壽命。該機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)就是：結(jié)構(gòu)簡單，零部件較少，加工容易；可遙控操作和自動(dòng)重合閘。主要缺點(diǎn)是：合閘電流大；動(dòng)作速度低；結(jié)構(gòu)笨重，耗材較多。由于合閘電流大，一般的輔助開關(guān)、中間繼電器觸點(diǎn)等很難投切這么大的電流，從而控制合、分閘。另外需要變電站配置大功率的直流電源和線徑較大的合閘電源電纜。

彈簧操作機(jī)構(gòu)是利用彈簧拉伸和收縮所儲(chǔ)存的能量進(jìn)行合、分閘控制的，其彈簧能量的儲(chǔ)存是靠儲(chǔ)能電機(jī)傳送的，而其合、分閘操作是靠合、分閘線圈控制的。CT系列彈簧機(jī)構(gòu)的合閘功是CD系列的1/5，所以用彈簧操作機(jī)構(gòu)操作ZN系列真空開關(guān)，就能很好的降低合閘時(shí)機(jī)械強(qiáng)度、震動(dòng)和彈跳，從而提高真空開關(guān)的使用壽命。其主要優(yōu)點(diǎn)：合、分閘電流都不大，要求電源的容量也不大；既可遠(yuǎn)方電動(dòng)合、分閘、電能儲(chǔ)能，也可就地手動(dòng)儲(chǔ)能，手動(dòng)合、分閘，因此，在直流電源消失的情況下也可手動(dòng)合、分操作；動(dòng)作快，且能快速自動(dòng)重合閘。主要缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度要求高；對(duì)零部件加工精度要求高。

通過上述的技術(shù)比較，加之CT操作機(jī)構(gòu)具體的尺寸，選定CT19型操作機(jī)構(gòu)作為本次開關(guān)柜改造的操作機(jī)構(gòu)。

四、CT19型操作機(jī)構(gòu)簡介

CT19型操作機(jī)構(gòu)可供操作各類固定式開關(guān)柜中ZN28型系列高壓真空斷路器，其性能符合GB1984《交流高壓斷路器》的要求，機(jī)械穩(wěn)定性、可靠性都大大加強(qiáng)。機(jī)構(gòu)合閘彈簧的儲(chǔ)能方式有電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)能和手動(dòng)儲(chǔ)能兩種；合閘操作有合閘電磁鐵及手動(dòng)按鈕操作兩種；分閘操作有分閘電磁鐵、過電流脫扣電磁鐵及手動(dòng)按鈕操作三種。能夠滿足調(diào)度遠(yuǎn)方操作和繼電保護(hù)操作的要求。過電流脫扣電磁鐵由電流互感器供電，其電路依靠分裝的過電流繼電器觸頭動(dòng)作關(guān)合，在實(shí)際應(yīng)用中不采用此種分閘方式，因此在安裝改造過程中拆除過電流脫口繼電器。

1、使用條件

周圍空氣溫度上限+40℃，下限為-25℃。

海拔2000m以下。

相對(duì)溫度日平均值不大于95%，月平均值不大于90%。

無腐蝕性氣體，無經(jīng)常劇烈震動(dòng)的場所。

2、技術(shù)參數(shù)

額定工作電壓：DC220V

電動(dòng)機(jī)額定輸入功率：70W

正常工作電壓范圍：85%～110%額定電壓

額定工作電壓儲(chǔ)能時(shí)間：≤12S

3、手動(dòng)儲(chǔ)能操作力，采用400mm長度儲(chǔ)能操作手柄時(shí)，其操作力不大于150N。

4、合閘電磁鐵采用螺管式電磁鐵，其技術(shù)參數(shù)

額定工作電壓：220V

額定工作電流：3.8A

額定電功率：<836W

20℃時(shí)線圈電阻值：19.2±3Ω

正常工作電壓范圍：85%～110%額定工作電壓

5、由獨(dú)立電源供電的分閘電磁鐵采用螺管式電磁鐵，其技術(shù)參數(shù)

額定工作電壓：220V

額定工作電流：3.8A

額定電功率：<836W

20℃時(shí)線圈電阻值：19.2±3Ω

正常工作電壓范圍：65%～120%額定工作電壓，小于30%額定工作電壓時(shí)不得分閘

6、其他參數(shù)

機(jī)構(gòu)輸出工作轉(zhuǎn)角50～55度。

機(jī)構(gòu)凈重38公斤。

機(jī)構(gòu)配合ZN28-10型系列戶內(nèi)高壓真空斷路器的合閘時(shí)間不大于0.15S，固有分閘時(shí)間不大于0.06S，一次自動(dòng)重合閘無電流間隙時(shí)間不大于0.3S。

輔助開關(guān)選用F10輔助開關(guān)，共有6對(duì)常開觸點(diǎn)，6對(duì)常閉觸點(diǎn)，觸點(diǎn)能通過的持續(xù)電流AC220時(shí)為10A，DC220時(shí)為5A。

行程開關(guān)選用LX-12行程開關(guān)，共有2對(duì)常閉觸點(diǎn)，2對(duì)常開觸點(diǎn)觸點(diǎn)能通過的持續(xù)電流AC220時(shí)為10A，DC220時(shí)為2A。

五、小結(jié)

XGN型開關(guān)柜采用彈簧儲(chǔ)能式操作機(jī)構(gòu)替代電磁式操作機(jī)構(gòu)配合ZN28型真空斷路器使用能夠大大降低故障率，增強(qiáng)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，提高供電可靠率。對(duì)于更換的CT19型操作機(jī)構(gòu)在平時(shí)的維護(hù)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的清掃，加潤滑油等，及時(shí)維護(hù)，確保機(jī)構(gòu)動(dòng)作順暢。

參考文獻(xiàn)：

[1]王俊，張秀然.CD10型電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障原因及處理[J].農(nóng)村電氣化.2005

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