CT26-型弹簧操动机构

CT26型弹簧操动机构山东泰开高压开关有限公司机构设计室制作

泰开电气欢迎您！一、概述弹簧操动机构是利用已储能的弹簧为动力源，来实现断路器的分合闸。CT26型弹簧操动机构是我公司1999年独立研制开发的新型高压断路器产品专用弹簧机构，目前该机构已开发了多种不同的规格，适配于我公司的72.5kV～252kV系列断路器（含GIS断路器）等各种产品中。该机构的主要特点：

a.机构体积小、结构紧凑；合闸功稳定，可靠性高；机械寿命长（可达1万次以上）。

b.采用整体铸铝合金机构架，质量轻、刚性好。

c.整体设计结构简单；集成度高、零部件数量少；传动效率高。机构传动环节为二轴三轮式结构，即储能轴、输出轴和棘轮、凸轮、滚轮，构件尺寸小，中间环节少，传动效率高。

d.零部件加工精度高，整体质量稳定、可靠。所有重要部件采用数控加工，轴承采用进口轴承，机构箱采用了不锈钢材质，分、合闸储能弹簧可选用日本进口弹簧。这些都保证了机构能可靠操作十几年，操作次数达上万次。二、CT26型弹簧操动机构应用情况

☆五种规格机构及其适用产品侧输出常规CT26机构：配用于LW30-72.5/126系列SF6瓷柱式断路器。中间输出常规CT26机构：配用于ZF10-126、ZCW-126、ZHW-126等系列产品的断路器。三相输出型CT26机构：配用于ZF-126(共箱)的断路器。小型小操作功CT26机构：配用于单相断路器产品。大功率型CT26弹簧操动机构：配用于LW30-252\ZF16-252分相操作断路器产品。三、主要的技术参数1.1电机及线圈技术参数：*11万电机：交、直流220V；功率600W；转速450*22万电机：交、直流220V；功率650W；转速450*储能时间小于15S。*分、合闸线圈参数：1.2机构的输出转角：43-45度。1.3机构的输出操作功：*常规机构合闸操作功2200-2350J，加小合闸簧可增加340J左右；分闸操作功1200-1300J。*共箱三相输出型机构合闸操作功2300-2450J,分闸操作功1150-1250J。*单相机构合闸操作功850-950J，分闸操作功400-500J。*大功率型机构合闸操作功3800-4000J，分闸操作功2450-2600J。三、主要的技术参数☆1.4分合闸速度：

不同产品有不同的要求，速度可根据各产品不同的要求来具体调整。

*一般110kV产品的合闸速度调整2±0.3m/s，分闸速度调整到4.5±0.5m/s；*GIS共箱产品合闸速度调整3±0.3m/s，分闸速度调整到5±0.5m/s；*252kV断路器产品合闸速度调整3±0.3m/s，分闸速度调整到8.5±0.5m/s.

四、CT26机构的结构及动作原理☆1.弹簧操动机构的结构*弹簧操动机构按各结构的功能不同可分为如下几部分：二次控制单元、储能单元、合闸控制单元、分闸控制单元、能量转换及传动输出单元、辅助及连锁单元。

*CT26机构简图1

*CT26型弹簧操动机构的机构架为整体铸铝支架式结构，机构的各零部件都组装在铸铝支架上，储能单元和合闸控制单元分布在铝支架右侧，其下面对应合闸弹簧；机构传动单元和分闸控制单元分布在铝支架中间；分闸弹簧和油缓冲以及行程开关、辅助开关等分布在铝支架左侧。机构固定有上装和后装两种安装方式，机构输出可以从中间大拐臂输出也可以从侧面拐臂输出。*CT26机构简图1CT26机构简图2*动作原理动画☆2.二次控制单元二次部分相当于机构的“大脑”，起到控制和检测的功能。本机构的二次控制单元分如下几部分：

(1).控制回路

(2).储能回路(断路器运行时，三回路中的

(3).加热回路电源须为长期接通状态。)

控制回路中：有两个辅助开关接点，大辅助开关控制开关分、合闸回路切换，小辅助开关串在合闸回路中，代替行程开关，起未储能闭锁，只要弹簧未储能完毕，则不能合闸。储能回路中：（行程开关控制接触器，接触器控制电机，若直接由行程开关控制电机，因行程开关的开断能力较小，容易烧行程开关。☆二次原理图示例（*控制回路*电机及加热回路）四、CT26机构的结构及动作原理四、CT26机构的结构及动作原理

☆3.储能单元*弹簧机构的储能单元结构有棘轮棘爪式、蜗轮蜗杆式、齿轮传动式等多种形式。该机构的储能单元为棘轮棘爪式，并且是双列棘轮、双棘爪结构。*优点：原理及结构简单；采用双列棘轮、双棘爪结构使储能效率较高、可靠性好；此结构对装配及调试的要求较简单。*此储能结构的传动原理：电机输出经伞齿轮副带动偏心轴转动——偏心轴推动双棘爪交替摆动——每推动一次棘轮转动一个棘齿——棘轮转动使合闸簧相连的拉杆转动从而拉起合闸弹簧储能——储能终了（弹簧过中后）棘轮上的圆弧面推开棘爪，并由棘爪保护掣子钩住，同时行程开关断开电机电源，滚轮与储能保持掣子扣接将能量保持住以备合闸，储能结束。*CT26储能单元四、CT26机构的结构及动作原理此储能结构的要点：

a.大小棘爪为交替推动，虽然环节较少，但配合较重要，如果棘爪磨损或棘轮的棘齿损坏1个齿即可造成无法储能；最后一个齿坏或棘爪磨损会造成储能不过中；

b.由最后的棘齿后结构和保护掣子结构实现储能结束时保护棘轮棘爪，储能终了过中后棘轮为没齿的圆面结构，这样就不会出现储能过中后电机惯性旋转棘爪硬推棘轮的情况，合闸过程中保护掣子将两棘爪钩住，可以防止合闸终了棘轮在合闸簧拉力下后退与棘爪相撞，所以保护掣子不可靠会造成质量事故；☆4.分、合闸控制单元*分闸控制单元和合闸控制单元在结构及原理上都类似，都由能量保持掣子、脱扣掣子等构件组成。*需分、合闸操作时，先由电磁铁打开脱扣掣子让开能量保持掣子位置，被扣接件位置自由，从而在分合闸弹簧的拉力下实现脱扣，传动件在分、合闸弹簧的推动下快速运动，完成分、合闸输出操作。*该结构的优点：可应用于较大载荷的场合，脱扣可靠，脱扣时间短，适用范围广等。四、CT26机构的结构及动作原理

*此结构的动作原理：

合闸：储能结束棘轮上的滚子扣在储能保持掣子的弧面上，使储能保持掣子产生顺时针的转动趋势，从而使储能保持掣子上的滚轮扣到合闸掣子上——当接到合闸指令合闸电磁铁推动合闸掣子逆时针转动给储能保持掣子让开位置——储能保持掣子被棘轮上的滚子推开棘轮脱扣——从而合闸弹簧能量释放进行合闸。

分闸：合闸后大拐臂上的扣接销扣到合闸保持掣子上，并使合闸保持掣子产生逆时针转动趋势，从而使合闸保持掣子上的滚轮扣到分闸掣子上——当接到分闸指令分闸电磁铁推动分闸掣子逆时针转动给合闸保持掣子让开位置——合闸保持掣子被大拐臂上的滚子推开而脱扣——分闸弹簧能量释放进行分闸。*CT26机构分合控制单元简图

四、CT26机构的结构及动作原理☆5.能量转换及传动输出单元*目前几乎所有弹簧操动机构的合闸能量转换都采用凸轮推动滚轮的结构。*该能量转换结构的动作原理：储能后当接到合闸指令，合闸电磁铁动作实现储能保持脱扣——凸轮在合闸弹簧的带动下快速旋转（经一段空行程后撞击到滚轮上）推动滚轮运动——从而装有滚轮的连杆或拐臂产生运动——带动输出拐臂转动，合闸终了由合闸保持件扣接保持，完成合闸操作，并给分闸弹簧储能。分闸后拐臂或连杆结构恢复原位，以备储能后再次合闸。

CT26型弹簧机构原理结构图☆6.辅助及连锁单元*辅助及连锁单元主要包括合闸连锁（即：合闸状态不能再次合闸）、机械防跳跃装置、分合闸缓冲装置等。五、CT26弹簧操动机构的调整、调试及试验：名称标准参数备注凸轮间隙mm1.5～3输出拐臂的大滚子与凸轮的间隙，分闸储能防跳跃间隙mm1～2.5合闸电磁铁掣子与防跳销间的间隙分闸电磁铁铁芯冲程mm4.3±0.5分闸动铁芯从开始到运动结束时的行程分闸电磁铁动铁芯空行程mm0.9～1.3测量分闸电磁铁顶杆与分闸掣子的间隙合闸电磁铁铁芯冲程mm5±0.5合闸动铁芯从开始到运动结束时的行程合闸电磁铁动铁芯空行程mm0.9～1.3测量合闸电磁铁掣子与合闸掣子的间隙五、CT26弹簧操动机构的调整、调试及试验：1.输出拐臂滚子与凸轮的间隙：（在分闸状态且合闸簧储能时,插入合闸防动销测量）

※要求值：1.5-3mm。该值反映的是机构合闸时凸轮空行程的大小。

※作用：为了保证机构合闸初始阶段具有足够的启动动能。该值越小启动动能越小（理论上越难于启动，拒合），但太大对机构零部件的撞击越大；此外该值变大机构的输出行程将变小，反之输出行程变大，所以调整时也应注意与行程匹配调整。*凸轮间隙测量示意图

照片2.合闸电磁铁掣子与防跳跃销的间隙：

※要求值：1-2.5mm。

※该要求是为了保证机械防跳能起作用，并且使其不会影响到合闸低电压和合闸时间的技术要求。

※该参数太小将影响到合闸低电压和合闸时间；该参数调整过大会使机械防跳不起作用。*合闸电磁铁调整示意图五、CT26弹簧操动机构的调整、调试及试验：

3.分闸电磁铁铁芯冲程（即动铁芯行程）：4.3±0.5mm。

※冲程应保证手动慢速分闸操作时，机构能分闸，说明机构能可靠分闸脱扣。（排除惯性脱扣）

※冲程变大，力量变小，低电压变高，分闸时间变长；（在一定范围内，如变化过大将不再遵循该规律）

※分闸电磁铁铁芯冲程过小，间隙过大，有效行程不够，将不能够使分闸掣子打开，会造成机构拒分。*分闸电磁铁调整示意图

照片4.分闸电磁铁顶杆与分闸掣子的间隙：0.8-1.2mm

※与分闸电磁铁铁芯冲程搭配来保证分闸掣子能够可靠脱扣为原则。

※该参数减小分闸低电压会变高；该参数增大分闸低电压会变低。

※该参数值增大将会使分闸电磁铁铁芯有效行程（推动分闸掣子的行程）减小，如该值过大，同样会造成机构拒分。*分闸电磁铁调整示意图五、CT26弹簧操动机构的调整、调试及试验：

5.合闸电磁铁铁芯冲程（即动铁芯行程）：5±0.5mm。

※冲程应保证手动慢速合闸操作时，机构能合闸，说明机构能可靠合闸脱扣。（排除惯性脱扣）

※冲程变大，力量变小，低电压变高，分闸时间变长；（在一定范围内，如变化过大将不再遵循该规律）

※合闸电磁铁铁芯冲程过小，间隙过大，有效行程不够，将不能够使合闸掣子打开，会造成机构拒合。*合闸电磁铁调整示意图6.合闸电磁铁顶杆与合闸掣子的间隙：0.9-1.3mm

※与合闸电磁铁铁芯冲程搭配来保证合闸掣子能够可靠脱扣为原则。

※该参数减小合闸低电压会变高；该参数增大合闸低电压会变低。

※该参数值增大将会使合闸电磁铁铁芯有效行程（推动合闸掣子的行程）减小，如该值过大，同样会造成机构拒分。*合闸电磁铁调整示意图五、CT26弹簧操动机构的调整、调试及试验：3、低电压调整*目的：保证机构在国标要求的电压范围内可靠动作或不动作。国标电压范围：合闸85%-110%；分闸65%-120%，且30%下不得分闸。因此低电压应为额定电压的50%左右，且极限值应与国标的极限要求值间留有一定空间，以免误差影响或设备运输等造成调试值达不到国标的要求。*CT26机构的低电压调整范围：合闸低电压85—110V分闸低电压90—120V(以上分合闸低电压指额定电压220V时的值，其他控制电压时按比例换算)4、速度特性的调整(避免出现合闸不到位）*目的：保证机构的输出速度满足断路器的特性要求。*方法：紧分（合）闸弹簧，分（合）闸速度升高，反之降低。调整时先调整分闸速度，分闸速度调整合格后再调合闸速度。（对弹簧机构而言，合闸过程中需要给分闸弹簧储存能量，所以分闸簧的变动影响合闸速度。）具体调试范围须根据各产品的技术要求来调整。但也应注意厂内调整的内控要求必须严于出厂的技术要求，目的也是为了防止误差影响或设备运输等造成调试值达不到技术要求值。五、CT26弹簧操动机构的调整、调试及试验：5、行程开关的调整行程开关的调整应首先保证行程开关能够可靠动作，然后避免切断过早或过晚的问题，过早切断行程开关导致储能不到位，造成机构拒合及烧合闸线圈；过晚切断行程开关导致储能到位后电机仍在旋转，因机构储满能时都有机械脱开装置（即行程开关稍晚点切断无较大坏处），所以调整时应尽量避免电机切断过早的情况（而且碰巧在临界点时易出现时有时无的储不满能故障）。因此电机的低电压试验最好在所有的布线全完后验证，这样不仅可以验证电机的质量，还可以验证整体储能系统是否可靠。

五、CT26弹簧操动机构的调整、调试及试验：5.1.行程开关的装前检查装配前观察行程开关外观有无损坏或异常；然后手动动作2～3次看是动作否正常。5.2.行程开关的安装调整方法：先将机构储满能后，再将行程开关安装在机构架上。行程开关的固定应可靠，螺纹处涂适量厌氧胶243.要求：压装时，应使行程开关的滚轮压到凸轮的起始圆弧与最大圆弧交接点上（误差控制在0.5mm以内），以保证储能到位后能可靠切断电机为准则。对于CSK-11行程开关压紧后，要求滚轮仍有0.3mm的压接余量，防止压得太紧损坏行程开关。对于TZ7311行程开关压紧后，因该行程开关动作行程较大，所以要求压紧后滚轮的中心与行程开关端面平齐。储满能行程开关状态五、CT26弹簧操动机构的调整、调试及试验：6、辅助开关装配调整方法及注意事项

辅助开关的调整非常重要，辅助开关调整不当，会出现偶尔的不转换，导致不能切断分合闸回路，从而烧毁线圈。当然，辅助开关自身的质量问题，其内部触点不同及不转换，也会出现烧线圈现象。

6.1.辅助开关的装前检查：装配前观察辅助开关外观有无损坏或异常。6.2.辅助开关的安装辅助开关应在机构输出行程调整好后连接拉杆，防止辅助开关调整好，再调整机构输出行程，而引起辅助开关分位置变动。

先将辅助开关固定好，然后使机构处于分闸位置再连接拉杆，使辅助开关在分闸位置时拉杆自由不受力。6.3.拉杆连接调整：①对于有快速头的辅助开关，使辅助开关的拉杆在分闸状态连接时，连接后是自由状态，拉杆自由不受力。②其他不带快速机构的辅助开关，调整时应根据辅助开关本身的分合指示，使其处于正确的区间位置内，然后将辅助开关的各处拉杆及螺栓紧固，紧固后，用万用表在分合闸时检测辅助开关是否已可靠转换。示意图如下：辅助开关调整示意图六、常见故障分析对于CT26机构易出现的故障主要为：烧线圈、拒分、拒合、不储能及空合、合不到位等。

现场描述故障现象：必须说明产品型式（如11万断路器、22断路器、22万GIS等）、出厂时间、运行状况（调试或何时运行）、故障描述等。1.烧合（分）闸线圈：线圈回路未断开，线圈一直带电导致。1.1拒分、拒合导致回路一直带电，烧线圈。（后面有拒分、拒合分析）1.2辅助开关未转换：机构已经分，但状态显示合;或机构已经合，状态显示分，说明辅助开关未转换，因为调整不当导致的转换不可靠或触点不转换），机构分合后线圈回路不能及时退出。1.3电源电压问题（太高或过低），测试线圈两端电压。1.4分合闸按钮粘连，导致烧分合闸线圈1.5二次接线问题（如虚接），导致线圈分压太低，用测试法逐步查故障点。1.6电磁铁调整问题（①电磁铁主动件与分合闸掣子间间隙太小或太大，太小低电压太高且不稳定，太大有效行程不够；②电磁铁行程调整太小或太大，太小会出现有效行程不够，调整太大初始吸力太小；③电磁铁卡滞或阻力大，如厚弯板垫高片漏装，会导致动铁芯卡滞或不灵活。）

1.7防跳阀芯卡滞会导致合闸线圈烧，更换防跳阀。照片

1.8双分线圈结构的线圈极性接反，两线圈同时送电会烧线圈。

六、常见故障分析

*2、拒合2.1首先判断是否可以电动或慢速手动，若手动可以，排除机构卡滞，可判断为电气原因或电磁铁调整原因。若手动不可以，则判断为电磁铁有效行程不够（可用工具撬合闸挚子底部进行手动合闸是否可以）或储能不到位或过中角度太小或分合连锁销断。2.2电气原因：

2.2.1控制回路没有接通，查出何处断路后进行针对性处理。2.2.2辅助开关未转换或接触不良，要进行调整，并检查辅助开关的触点是否有烧伤，有烧伤要予以更换。

2.2.3合闸线圈断线或烧坏，可通过测电阻证明。2.2.4低气压闭锁二次图

2.2.5电压低2.3电磁铁调整原因：前面烧线圈已讲。2.4储能到位判断：用手动储能工具或17的开口扳手转动棘爪轴外六方，转动灵活为储能到位，转动吃力，且听到“叭”声响，说明以前为储能不到位。原因为行程开关切断太早，调整。照片

六、常见故障分析2.5机械原因：2.5.1合闸铁芯卡滞、合闸脱扣件（分合闸掣子、保持掣子）卡滞

2.5.2弹簧过中角度太小，初始合闸力太小，更换对应件。2.5.3凸轮轴上的离合器坏，卡住凸轮轴，须更换离合器。2.5.4合闸脱扣件（合闸掣子、保持掣子）卡滞，无法合闸导致烧线圈，更换卡滞件。2.5.5合闸保持掣子上推分合连锁掣子的轴销断裂使连锁失效，合闸电磁铁被连锁件推开，而无法合闸烧线圈，更换损坏的件。2.5.6本体严重卡滞，使机构无法完成合闸。六、常见故障分析※按合闸按钮电磁铁不动作，应分别查电源-连接线-合闸回路的各电气元件-电磁铁。

※按合闸按钮电磁铁动作，而储能保持掣子不脱扣，应先观察合闸掣子是否为储能保持掣子充分让开空间，不能让开说明合闸掣子有问题；如已让开而棘轮又未动说明棘轮未过中或棘轮与储能保持掣子的摩擦转角或摩擦力过大（如储能保持掣子的滚针轴承坏），可先更换储能保持掣子或轴承试验；如合闸掣子已让开且更换合格的储能保持掣子仍不能脱扣说明为合闸簧过中小或过中拉力给与棘轮的旋转分力小。

※如棘轮转动过程中停止，应为储能轴卡滞或传动卡滞。可根据合闸的程度和具体情况逐一排除（离合器-轴承-油缓冲-传动拐臂-本体内部件）。电源控制回路合闸电磁铁合闸执行构件合闸传动构件*具体分析：（合闸操作流程图如下）（分合闸控制单元图）六、常见故障分析2.不储能(或储能不到位)：（储能单元图）☆储能操作流程图：

根据储能流程图分析，可能存在的故障点：*控制电机的自动空气开关在“分”位置或储能回路电源断线。*对控制回路进行检查，是否有接错、断路等问题，应进行针对性处理。*接触器触点接触不良，应更换接触器。电源控制回路电机储能传动构件六、常见故障分析*行程开关切断过早，应予调整，并检查行程开关触点是否烧坏，有烧伤要予以更换。*储能电机烧坏，更换电机。*检查机构储能部分，有无卡阻、零部件破损等现象，如有予以排除。具体分析：

※弹簧机构无能量而电机不动作，应分别查找：电源-行程开关-接触器-电机-连接导线。

※手动储能而无法转动储能工具，说明棘爪轴卡滞或储能轴卡滞。

※如电机转动、棘爪动而不储能，则先观察棘轮有无崩齿现象。

※观察储能过程中有无异常声响或金属屑掉出，如有，一般为储能轴内件有故障。七、易损件维护、更换指导1.分合闸线圈更换：1.1将机构架上固定电磁铁的2-M10螺栓松开即可取下相应的电磁铁。*分、合闸电磁铁（照片）1.2更换合闸线圈（爆炸示图）☆合闸电磁铁组装爆炸示图①打开小掣子和动铁芯顶杆间的轴销（为开口销固定）；②松开防松弯板的2-M6六角螺栓和线圈固定弯板的4-M6六角螺栓；③抽出两弯板拿出线圈，更换线圈后重新以反顺序固定。注意：①图中标注不得松开的螺纹不能打开，这样重新紧固后电磁铁数据基本不会变化；②两固定弯板紧固时，应将两弯板向螺栓方向压紧，以保证线圈压紧（不松动）；③最后应记住不得漏装小掣子和芯顶杆间轴销的开口销。

七、易损件维护、更换指导1.3更换分闸线圈（爆炸示图）☆分闸电磁铁组装爆炸示图

与合闸线圈更换相同，但顶杆端部无小挚子。2、

CT26机构电机拆装方法：2.1.拆卸电机装配体：*电机（照片）将电机装配体的4-M10六角螺栓松开即可取下电机装配体。重装时注意活动电机，使两伞齿轮啮合得当，可手动储能验证，也可电动时听其声音，如噪音过大表明齿轮啮合不好，需要重新调整。注意部分电机在此处需要加装垫片（拆电机时注意如有垫片，重装时应将垫片放到原来位置）。2.2.拆换电机（爆炸示图）：电机组装爆炸示图①松开电机轴端(小伞齿轮端部)的M6六角紧固螺栓，取下小伞齿轮和电机轴上的键；②松开电机座固定螺栓2-M10螺栓和3-M14螺栓，即将电机和电机座分开。③更换电机后按反方向重装。注意：①装配时螺纹处涂厌氧胶；②不得漏装电机轴上的键。3、行程开关、辅助开关更换：见前面行程开关、辅助开关调整。*行程开关、辅助开关（照片）

七、易损件维护、更换指导4.油缓冲更换：