1 概述


    ZFI2C-126型封闭式组合电器（简称GIS）的断路器是GIS中最重要的元件。该断路器为三相共箱式，采用自能式灭弧原理，配用 CTB-Ⅱ弹簧机构。
该断路器采用最新的设计原理，具有结构简单，操作能量小，可靠性高，安装容易，噪音低等特点。该断路器根据主接线方式的不同可采用Z形、U形布置。

2 断路器的结构和工作原理


    断路器为三相共箱式，即三极灭弧室安装在同一壳体内。断路器总装的外形如图1所示。断路器的出线方式有两种，一种是两侧出线（即Z形），另一种是同侧出线（即U形），由总体布置确定。断路器本体的内部结构见图2，图2所示为同侧出线方式。且由图1、2可知，断路器由下列部件所构成∶金属壳体、底座、绝缘构件（包括绝缘子、绝缘支座和绝缘拉杆）、拐臂盒、密度继电器、三极灭弧室和弹簧机构。灭弧室是断路器的核心单元可实现回路的导通与分断。弹簧机构是断路器的动力元件，可实现断路器的分、合闸操作。

2. 1 灭弧室的结构与工作原理

2.1.1 结构∶
如图2、3 所示。断路器的A、B、C三极灭弧室安装在同一壳体内，三极灭弧室的主要零部件均相同，只是每极上下出线的电联接位置有所不同。每极灭弧室均由绝缘拉杆3-1、绝缘座3-2、动触头座3-3、支撑筒3-4、动触头装配3-5、动弧触头3-6、绝缘筒3-7、静弧触头3-8、静触头座3-9、等组成。绝缘筒3-7与支撑筒 3-4相连，不仅支承静触头座3-9，还起到断口间绝缘的作用。
导电主回路为（见图2、图3）∶电流在绝缘子的中心导体（X）→灭弧室下部的电联接→动触头座→动、静触头主回路→静触头座上部的电联接（Y）。


该断路器单极的回路电阻（X、Y 间）小于100μ Ω。

2.1.2 工作原理∶
灭弧室采用由热膨胀室带有辅助压气室的自能灭弧结构，灭弧过程以自能吹弧为主，压气灭弧为辅。A、B、C三极灭弧室的绝缘拉杆分别与拐臂盒中的三个内拐臂相连。弹簧操动机构带动拐臂盒中的主传动轴，主传动轴通过拐臂与连杆传动，带动与绝缘拉杆相连的三个内拐臂运动，从而使A、B、C三极灭弧室共同进行分合闸操作，见图4。


    分闸操作时，绝缘拉杆在分闸弹簧的作用下，带动动触头装配快速向下运动。在运动中，动主触头和静主触头首先分离，接着动弧触头和静弧触头分离，产生电弧。当喷口喉部未脱离静弧触头之前，电弧产生的热气流流入热膨胀室，在热膨胀室内进行热交换，形成低温高压气体，当喷口喉部脱离静弧触头之后，热膨胀室的高压气体从喷口喉部喷出，进行熄弧。同时，辅助压气室的压力在机构的带动下也在升高。当开断大电流时，弧触头间产生的电弧能量大，此时热膨胀室的压力高于压气室压力，故单向阀关闭，当电流过零时，热膨胀室的高压气体吹向断口间使电弧熄灭。在同时，压气室的气体被压缩，但达到一定的压力时，底部弹性释压阀打开，一边压气，一边泄压，使机构不必要克服更多的压气反力，从而大大的降低了操作功。当开断小电流时（通常在几千安以下），由于电弧能量小，热膨胀室产生的压力小，此时压气室的压力高于热膨胀室的压力，故单向阀打开，压气室的气体流经单向阀与热膨胀室的气体共同向断口处吹去，当电流过零时，这具有一定压力的气体吹向断口使电弧熄灭。在开断过程中，喷口将主导电回路（动、静主触头）和辅助导电回路（动、静弧触头）隔离，使开断时产生的电弧及 SF6分解物不会对主导电回路和断口产生影响。开断过程如图5 所示。
合闸操作时，绝缘拉杆在合闸弹簧的作用下，推动动触头装配向上运动，此时，SF6气体迅速进入压气缸内。在合闸过程中，动静弧触头首先接通，然后动静主触头接通，完成合闸操作。


2.2 弹簧机构的结构与工作原理


2.2.1 合闸弹簧储能操作∶
当断路器合闸操作完毕时，限位开关将储能电机6-8 接通，电机带动棘爪6-5 推动棘轮6-4顺时针旋转，通过拉杆将合闸弹簧6-1储能，棘轮过死点后，在合闸弹簧力的作用下棘轮受到顺时针旋转的力矩，但合闸脱扣器6-2又将棘轮上的合闸止位销6-3锁住，从而将机构保持在合闸预备状态（如图6 A和 B）。

2.2.2 合闸操作∶
弹簧机构处于分闸位置且合闸弹簧6-1已储能（如图6B）。当合闸电磁铁受电动作后，合闸脱扣器6-2释放棘轮6-4上的合闸止位销6-3，从而在合闸弹簧的作用下，棘轮通过传动轴6-7带动凸轮6-10顺时针旋转，凸轮推动主拐臂上6-9 的穰子 6-11，从而带动主拐臂旋转，并通过拉杆6-6带动传动拐臂6-16 顺时针旋转，传动拐臂6-16旋转时不仅带动拐臂盒中的主传动轴6-17顺时针旋转将断路器本体合闸，并且带动分闸弹簧拐臂6-15对分闸弹簧储能。当断路器合闸到位后，分闸脱扣器6-13又将主拐臂上的分闸止位销6-12锁住，从而保持断路器本体在合闸位置和分闸弹簧在压缩储能状态（如图6C），为下一次分闸准备。

2.2.3 分闸操作∶
弹簧机构处于合闸位置并且分闸弹簧6-14 被压缩储能时（如图6A和C），当分闸电磁铁受电动作后，分闸脱扣器6-13释放主拐臂6-9上的分闸止位销6-12，从而使分闸弹簧 6-14释放能量，并带动分闸弹簧拐臂6-15逆时针旋转，分闸弹赞拐臂旋转的同时不仅带动拐臂盒中的主传动轴6-17逆时针旋转将断路器本体分闸，并且带动传动拐臂6-16 旋转，从而带动拉杆6-6使主拐臂顺时针转动，同时由分闸弹簧的预压缩力将断路器本体保持在分闸位置（如图6 B）。