弹簧储能操动机构的优点及应用场景分析

弹簧储能操动机构是一种较新的断路器操动机构，这种操动机构的出现，对提高断路器的整体性能起到了较大作用。因为传统电磁操动机构在提高合闸速度上受到一定限制，它的合闸功率也较大，对电源要求较高。而弹簧储能操动机构采用的手动或电动操作，都不受电源电压的影响。既有较高的合闸速度，又能实现自动重合闸。

CT19是弹簧储能操动机构的一个系列号。其型号组成及含义如图2⁃56所示。它可供操作高压开关柜中ZN28型高压真空断路器及其合闸功与之相当的其他类型的真空断路器之用，其性能符合GB1984—2003《高压交流断路器》的要求，其主要指标均达到和超过IEC标准。机构合闸弹簧有电动机储能和手动储能两种；分闸操作有分闸电磁铁、过电流脱扣电磁铁及手动按钮操作三种；合闸操作有合闸电磁铁及手动按钮两种。

1.机械部分原理简介

CT19、CT19B（A）型弹簧储能操动机构由电动机提供储能动力，经两级齿轮减速，带动储能轴转动，实现给储能弹簧储能。弹簧储能到位时，摇臂推动行程开关，切断电动机电源。

人力储能时，将人力储能操作手柄插入储能摇臂插孔中，然后上下摆动，通过摇臂上的棘爪驱动棘轮，并带动储能轴转动实现对合闸弹簧储能。

图2-56 CT19系列弹簧储能操动机构型号组成及含义

操动机构储能完成后即保持在储能状态，若准备合闸，可使合闸线圈通电，继而电磁铁动作，储能保持状态被解除，合闸弹簧快速释放能量，完成合闸动作。

分闸时，分闸线圈通电使电磁铁动作，连杆机构的平衡状态被解除，在断路器负载力作用下，完成分闸操作。

CT19、CT19B（A）型弹簧储能操动机构外形见图2-57。

图2-57 CT19、CT19B（A）型弹簧储能操动机构外形图(www.xing528.com)

2.电气控制原理

图2-58所示为CT19弹簧储能操动机构的控制电路原理图，图中两侧的两条竖线是控制电源线。当机构处于分闸未储能状态时，行程开关ST常闭触头接通，此时合上开关S，中间继电器KA1的线圈得电，其常开触头KA1-1闭合，中间继电器KA2随之动作，KA2的常闭触头KA2-2打开，常开触头KA2-1闭合，电动机M与电源接通，合闸弹簧开始储能。如果合闸弹簧未储能到位，即行程开关ST的常闭接点未被打开，则常闭触头KA2-2不会闭合，这时即使将控制开关SA投向合闸位置，合闸线圈WC也不会通电，以免产生误动作。储能完成以后，行程开关ST的常闭触点被打开，中间继电器KA2断电，触头KA2-1断开，电动机M断电停转。此时若将控制开关SA投向合闸位置，合闸线圈WC将通电使电磁铁动作，机构进行合闸操作。

操动机构使断路器合闸后，安装在操动机构内、被称作断路器辅助触头的QF-1和QF-2同时动作，其中常闭触头QF-1断开，切断合闸线圈的电源；常开触头QF-2闭合，为断路器分闸做好准备。此时若将控制开关SA投向分闸位置，分闸线圈WR将通电使电磁铁动作，操动机构使断路器实现分闸。分闸后常开触头QF-2断开，分闸线圈WR的电源被切断。

图2-58 CT19弹簧储能操动机构控制电路原理图

S—开关 KA1、KA2—中间继电器 QF—断路器 ST—行程开关 M—电动机 SA—控制开关 QF-1—断路器常闭辅助触头 QF-2—断路器常开辅助触头 WC—合闸线圈 WR—分闸线圈

3.过电流保护原理

弹簧操动机构的所谓合闸和分闸，即断路器的合闸和分闸。断路器合闸后，所控制的一次电路中就会有负载电流。一次电路中负载电流的过电流保护，是通过CT19型操动机构来实现的。保护原理如图2-59所示。

图2-59中的TA_U和TA_W是连接在一次电路中的电流互感器，1KA和2KA是电流保护继电器，1SLJ和2SLJ是弹簧操动机构内部的两个过电流脱扣电磁铁。当负载电流例如电动机运行电流出现过电流并超过电流保护继电器1KA（或2KA）的整定动作电流时，1KA（或2KA）立即或按反时限特性延时后动作（因所选的过电流保护继电器型号不同而异），其常开触头1KA-1（或2KA-1）首先动作闭合，稍后常闭触头1KA-2（或2KA-2）断开，这时过电流脱扣电磁铁1SLJ（或2SLJ）得电动作，断路器通过操动机构实施跳闸，实现过电流保护。电流保护继电器1KA（或2KA）常开、常闭触头的动作顺序可以保证电流互感器二次回路始终不会开路，满足了电流互感器二次不允许开路的技术要求。

图2-59 CT19型操动机构过电流保护原理图