超高压断路器液压操动机构分合闸特性研究刘伟，徐兵，杨华勇,伍中宇(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：分析了550kVSF6超髙压断路器液压操动机构的分合闸运动特性，建立了分合闸系统包括开关电磁铁、高速大流量控制阀、液压缸及断路器负载等结构的仿真模型，对液压机构的分合闸速度特性、电磁铁及多级控制阀的徐级阀响应时间等进行了仿真分析,并通过实验测试了电磁铁位移、阀腔内油压、液压缸位移速度等特性，证明了仿真模型的准确性。关键词:液压操动机构;电磁方向控制阀;分合闸;响应时间;断路器中图分类号：TG156文献标识码:A文章编号：1001-3881(2008)10-004-4StudyontheOpeningandClosingCharacteristicsofSuper-highVoltageCircuitBreakerwithHydraulicOperatingMechanismLIUWei,XUBing,YANGHuayong,WUZhongyu(TheStateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControJZhejiangllniversity,HangzhouZhejiang310027,China)Abstract:Theworkingprincipleofhydraulicoperatingmechanismof550kVhighvoltagecircuitbreakerwasanalyzed.Mathematicalmodelsincludingsolenoidhigh-speedgreatflowcontrolvalveandcylinderofthesystemweredeveloped.SimulationswerecarriedoutwithAMESim,consideringthefactorthatinfluencesonmovingpropertiesofhydraulicoperatingmechanismsuchasbackforceinpuff.Experimentswerecarriedoutforoperationofcircuitbreakerhydraulic,whichvalidatedthesimulationresultsandmodels.Keywords:Hydraulicoperatingmechanism;Controlvalve;Openingandclosingmotion;Responsetime;Circuitbreaker超高压断路器是电力机械设备中关键的开关电器设备，在电网中承担着保护打控制的双巫作用,主要山操动机构和灭弧机构等纽成。液压操动机构与气压机构、弹簧机构、电磁机构等一样是断路器操动机构中的一种，具冇功率■重量比大、力•质量比大，响应快、时滞小，运动平稳、负载特性配合好,速度可调性好等优点,1大I此广泛应川于髙压、超高压电压等级的断路器领域中［1-2］o断路器操作中液压机构必须在规定时间内以一定的速度驱动灭弧机构将电网断开和关合以保障电网的正常安全运行。液压机构的分合闸速度和合闸时间特性杲液压机构设计的巫要参数，足衡量断路器性能的巫要指标［3］。以500kVSF6超高压断路器液压操动机构为研究对彖，分析了液压机构工作原理，对液压系统进行了建模和仿真分析，并通过实验验证了仿真结果。1工作原理图1、2所示为550kVSF6iftjJk断路器液压操动机构及系统原理图，该液压操动机构属于窩速人功率双稳态电液驱动系统,T作在分闸和合闸两种状态。蓄能器为系统提供工作油源，在分合闸的动作完成后启动电机油泵给蓄能器补油。液压缸活塞杆通过连朴机构打断路器的灭弧室机构相连，彳必I：腔处于常高压状态，通过二位一通电磁方向控制阀控制液压缸无杆腔油压来进行断路器的分合闸动作。控制阀山分合闸一•级阀、二级阀及主阀结构组成，分闸操作还备用了一个一级阀以提高可靠性能。电机图1550kV超岛丿E断路器液丿k操动机构1一油箱2—过滤器3—电机4一泵5—单向阀6-蒂能器7—溢流阀8—液压缸9一主阀10、18、22-阀内过滤器17.21—阀内节流孔14一合闸一级阀15、16—分闸-级阀19-合闸二级阀20-分闸二级阀图2550kV压断路器液压操动机构原理图分闸操作与介闸原理类似，不同的是进行分闸操作时，主阀的控制腔通过分闸一级阀卸压使主阀换向，液压缸的无村腔烏压油通过主阀T口卸荷。断路器分闸操作要求的响应时间比合闸要短,速度要高，I大1此液压系统分闸操作主阀和液图3电磁铁结构图图4有限元模型圧缸动作是火压运动过程，而介闸是充压运动过程，原理上提高了分闸操作的快速响应性。在动作过程中，液压阀的瞬时流量达儿kL/min以提供足够的流量满足执行结构的快速运动,液压缸速度高达10m/s,整个操动时间在儿十ms内完成。与其它液压系统相比，液压操动机构具有高速性、瞬时爆发大功率以及长期等待性等特点。2仿貞•模型2.1电磁铁整M铁越调em隔环杆«*#电磁铁结构如图3所示，利用电磁饮结构轴对称性，取苴一半结构作为仿真对彖，在基...