一種550kV接地開關傳動結構的優化設計

蘆宇峰 黃金劍 易少俊

一種550kV接地開關傳動結構的優化設計

蘆宇峰1黃金劍1易少俊2

（1.廣西電網有限責任公司電力科學研究院 廣西南寧 530023 2.江蘇省如高高壓電器有限公司 江蘇如皋 226572）

接地開關是變電站廣泛使用的一次設備之一，其工作的可靠性直接關系到變電站一次線路的安全運行。本文針對工程項目中一種應用最廣泛的550kV接地開關合閘過程中出現的卡澀問題，對其傳動結構進行了故障實物檢查分析和理論力學分析，找出了其合閘卡澀的原因。并據此采取縮短傳動鏈、減小壓力角、滑動傳動結構改滾動傳動結構和增加導程四種方法改進了該接地開關的傳動結構，通過樣機對比測試，驗證了該地刀改進后的傳動結構的可行性，從根本上解決了該類型接地開關的的卡澀問題，可為同類接地開關產品的結構設計、結構改進提供參考。

550kV接地開關；滑動摩擦；導程；四連桿傳動；壓力角；傳動鏈

引言

550kV接地開關（下文簡稱“地刀”）在500kV變電站中使用極其廣泛，主要用于500kV變電站一次線路接地，以保護檢修人員人身安全和相關設備安全。若地刀接地失效，將會導致造成變電站相關線路切換、設備檢修工作無法按期進行，嚴重時會危及一次設備運行安全和檢修人員人身安全。因此，改進地刀傳動結構，提高地刀傳動的可靠性，對確保變電站一次線路運行、檢修的可靠性、安全性具有重要意義。

本文針對550kV立開式接地開關出現的合閘卡澀問題，對其傳動結構進行了實物檢查分析和理論力學分析，找出了其合閘卡澀的原因。采取縮短傳動鏈、減小壓力角、滑動傳動結構改滾動傳動結構和增大導程四種方法改進了該接地開關的傳動結構，通過樣機對比操作測試，驗證了改進后的傳動結構的可行性，從根本上解決了該類型接地開關的的傳動卡澀問題。

1 地刀合閘卡澀現象及問題分析

地刀合閘卡澀現象：

如圖1，此時三級平面四連桿對導電管徑向分力F徑向被完全約束，旋轉運動終止，軸向分力F軸向開始增加并驅動導電管向上滑動，力學模型變為搖桿滑塊傳動，使動觸頭插入靜觸頭內，完成合閘動作。分閘傳動過程與合閘傳動過程相反。

圖1 550kV立開式接地開關導電傳動結構示意圖

在操動機構輸出轉矩一定的情況下，為增大驅動力F，有效的手段減小壓力角α，以降低摩擦阻力，提高軸向驅動分力。此外，以減小摩擦系數來降低摩擦阻力，減少傳動環節，也是增大驅動力F的手段。

2 測試驗證方法

以JW10-550接地開關為測試對象（操動機構為SRCJ2或操動機構等同SRCJ2），通過故障復現，找到5相手動及電動合閘操作，在剛合位置都出現卡澀現象的JW10-550接地開關產品。分別通過縮短傳動鏈、減小壓力角、最大導程和滑動傳動結構改滾動傳動結構等方案，驗證原故障樣機卡澀問題是否消除，并測試對應方案的操作力大小（檢測儀器：高壓開關操作力測試裝置），以此測試驗證改進方案的有效性。

僅更換故障樣機的導向桿，使得導向桿導向結構由滑動變為滾動。測試結果表明，故障樣機手動及電動合閘操作，地刀均能順暢合閘，且在剛合位置導電管無瞬停抖動現象。手動操作，對應手動操作力達到33～45N。

此結果表明，滑動傳動結構改滾動傳動結構方案對改善地刀傳動結構效果十分明顯。由此再次說明，導向桿上的上下導向軸套之間的支撐、導向導程偏小，導電管受力狀況不良，是導致地刀在剛合位置卡澀的主要原因。

此方案不足之處，因導向滾輪與導電管導向接觸為點接觸，導程偏短，支撐不足，導電管在分合閘過程中有晃動現象。

在將導向滾輪間導程增加150mm后，驗證結果表明，導電管在分合閘過程中不再出現晃動現象。

該類型地刀在剛合位置出現卡澀現象，主要為導向桿上的上下導向軸套之間的支撐、導向導程偏小，導電管受力狀況不良所致。其傳動結構改進方案為滑動傳動結構改滾動傳動結構、縮短傳動鏈和增加導程。

3 結論

本文由實際工程項目出發，改進了550kV立開式接地開關傳動結構，解決了該類型地刀合閘卡澀問題；找到了550kV立開式接地開關合閘卡澀現象的主要原因，及該傳動結構存在導電管支撐導程偏小，導電管受力狀況不良的設計缺陷。可為同類接地開關產品的結構設計、結構改進提供參考。

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TM351

A

1004-7344（2016）33-0092-01

廣西電網有限責任公司公司科技項目（GXKJQQ20151026）。

2016-10-12

蘆宇峰（1982-），男，工程師，研究生，主要從事電網設備優化設計和運行質量評估等工作。