李妍缘 赵兴明 孙小芳

摘要：根据目前的工业应用情况，提出了一种液压操动机构的设计思路。主要是对于能源存储的结构，控制功能和理论分析，由于流体动力学、结构力学，和进一步分析结构的工作状态的分开闸运动规则，模型和分析分闸运动过程的动态行为，然后分析其关键参数对动态特性的影响，为下一步机构优化结构提供一定理论依据。

关键词：液压探动机构;设计思路;动态特性

0  引言

“机械操作机构液压控制”是国内外工业发展的方向。液压操作机构的目的是发出开启和关闭操作指令，通过电磁线圈分离电信号关上阀门进入机械运动信号，然后通过液压控制阀一步一步放大，提高速度来控制液压执行器驱动接触行动，这是高压断路器分离并关闭阀门的工作。液压驱动机构是高速大功率双向稳态电液驱动系统。因此，研究的重点是如何在高功率（瞬时功率可达1000kW以上）控制的基础上，提高两种稳定状态的转换速度。由于电力设备运输的特殊性，其可靠性应放在第一位。

1  结构组成

一种新型式液压的操动机构SF6断路器。由于设备运行要求液压操动机构应满足以下条件：①除运行可靠外，还应保证闸门在分闸和合闸时具有自动延时和压力保护功能，同时防止“压力损失慢关”和“压力损失慢分”。②满足断路器的要求，如定分合闸、定合闸时间和分合闸速度特性[1]。配置断路器的固定分钟时间应小于或等于20ms。断路器接触点的断点速度为10.5～11.5m/s，断点速度为4～5m/s。③液压执行元件具有稳定的缓冲性能，主要目的是为防止液压系统高压力的冲击性而造成设备毁坏。④避免有外部泄漏，尽量降低液压内部泄漏量，用以降低补充油泵向蓄能器充油的频率，从而提高液压系统工作稳定性，在分开闸或合拢闸状态额定压力下，压力静止24h，压力降低小于或等于2.5MPa。⑤在额定压力下，分开闸动作的一次压力下降小于或等于2.5MPa，合拢闸动作一次压力下降小于或等于1.5MPa。

新型的液压工作机构需要满足上述条件，其结构原理如图1所示。独立封闭的电信号通过点分别执行电磁铁驱动电平开关控制阀，图1中，一种新型的高压断路器液压操作机构的结构原理图控制油压阀切换开关阀驱动下一级的水平，然后进入第二个开关阀控制在三级开关阀（主要包括卸油阀，吸入阀），第三步由3个开关阀控制液压执行机构，放大三级液压系统是一个典型的结构。二次阀的设计，使启闭有一定的压差（自持）。三级阀，卸油阀弹簧力和摄入油阀上的加油电路确保关闭不会造成的外部振动或泄漏的控制器，驱动器和其他原因，并确保系统的压力损失和泵启动增加不会导致慢几分钟，缓慢关闭行动。三级阀采用放油阀结构，开阀速度更快。液压缸活塞端设有阶梯式缓冲装置，对快速运动的活塞具有良好的缓冲制动效果。采用活塞式蓄能器供油，保证系统最高瞬时流量达到2000L/min以上。

2  仿真分析

计算机仿真是指在液压操作机构制造之前，对每个产品的性能进行仿真，了解系统中各数据对性能的影响，从而选择一套既能满足工艺要求又能满足系统性能要求的设计参数。高压断路器的开关过程比闭合过程的性能要高得多。在考虑了阀流量、蓄能器和空气压力对系统的各种非线性影响后，建立了新型液压工作机构的模型，并进行了系统仿真[1-3]。通过对仿真结论的综合分析，可以得出：①在液压操动机构中，影响断路器破断速度性能的关键参数包括系统压力、液压缸活塞直径、三级阀的阀口系数及其最大极限值，是由综合性能、结构条件和运动稳定性可确定5个参数。②在满足断路器结构和材料强度的条件下，必须降低执行机构的液压杆质量和负载力，包括负载。③关闭性能要求确定的参数为执行机构活塞杆直径。④执行机构的阻尼系数为一、二、三等阀门的阻尼系数。“软”对性能影响不明显，是液压操动机构性能稳定可靠的保证。⑤在工业设计领域，二、三级阀芯质量对断路器刚性分型速度和固体分型时间影响不大。

3  断路器防跳回路

①保护跳是由于开关脉冲是指，开关电路连接，当开关故障定位，保护动作跳闸断路器，但由于关闭脉冲始终存在，断路器将关闭故障定位，保护断路器再次，断路器总是重复点关闭，这种现象被称为开关跳，跳的目的是防止开关。

②防跳功能完成：K7LA跳过继电器和接触点，如果断路器在最近点位置，通常，K7LA继电器没有激励，关闭后，断路器辅助触点S1LA联系，181-182，如果关闭脉冲没有，K8LA不会令人兴奋，但如果关闭脉冲一直存在，比如关闭按钮联系没有回复，通过S2LB断路器辅助触点的181-182防跳继电器K8LA励磁，联系K8LA 9连接（因为继续返回，直到关闭脉冲消失后自动返回），K8LA激发后，联系K12LB电路断开连接，使K11LB失去磁性，和K11LB系列的常开触点闭合电路打开时，不使断路器关闭，从而实现anti-jump功能。（如图1所示）

③断路器阶段B，C，和相位差的循环，K8LB/8LC继电器平行的另一个防跳继电器K9LB/K9LC，但是K9LB/K9LC继电器触点只用于监测断路器闭合回路（K8LA辅助继电器接触4，K8LB/LC只有2辅助触点的继电器，K9LB/LC的函数是一方面扩展K8LA/LB辅助触点）。

④合闸監控电路：断路器合闸监控电路中的串联触点为;断路器常闭辅助触点（183-184;34-33）、防跳继电器辅助触点（K8LA）、近远开关S8辅助触点（12-13）、闭合线圈（Y2LA）、闭合主锁定接触器（K12LA）常开触点（13-14）。当断路器近远控制开关处于远程控制位置时，断路器处于跳闸位置，防跳继电器不工作，且无合闸和锁定状态，合闸监控电路回退。在实际运行中，合闸监控电路收到绿灯，表示断路器处于合闸位置，但监控的是合闸电路的运行方式。（如图1所示）

4  结束语

液压驱动机构是高压断路器的主要组成部分，也是高压断路器运行的重要动力源。高压断路器是大型高压输变电系统的关键控制部件和安全部件，用于高压线路的开闭。因此，液压操动机构的性能是影响机电设备正常稳定运行的主要因素。作为高压断路器的电源元件，是整个电力系统安全正常运行的重要保证。在各种工作机构中，液压弹簧机构结构简单、功率大、体积小等优点。

参考文献：

[1]王坤.高压断路器弹簧操动机构动力学仿真及应力分析[D].华北电力大学，2017.

[2]吴康，胡斌，郭文斌，焦亮.高压断路器拒动原因分析及应对措施[J].南方农机，2015（01）.

[3]陈保伦，文亚宁.断路器弹簧操动机构介绍[J].高压电器，2010（10）.

[4]王帮田.高压直流断路器技术[J].高压电器，2010（09）.

[5]张文亮，汤涌，曾南超.多端高压直流输电技术及应用前景[J].电网技术，2010（09）.