一種復(fù)合型緩沖限位及電氣防誤動裝置的設(shè)計應(yīng)用

黃婷 牛信強 趙聰 閆嬙

（西安西電高壓開關(guān)操動機構(gòu)有限責(zé)任公司）

0 引言

在高壓輸變電系統(tǒng)中，高壓開關(guān)是系統(tǒng)中重要設(shè)備之一，其具有關(guān)合、切斷高壓線路、保護(hù)線路安全運行的多種功能。操動機構(gòu)是高壓開關(guān)的動力源，是高壓開關(guān)的心臟，操動機構(gòu)用于控制高壓開關(guān)進(jìn)行分閘與合閘動作，動作到位后能可靠停止是對操動機構(gòu)的基本要求。但目前的高壓開關(guān)等裝置無法對操動機構(gòu)實現(xiàn)有效的可靠停止，操動機構(gòu)存在一定的慣性，完成關(guān)合或斷開高壓開關(guān)后無法在無沖擊的前提下有效停止，因此，會對高壓開關(guān)造成一定的沖擊，可能導(dǎo)致高壓開關(guān)損壞。

其次，在控制操作機構(gòu)轉(zhuǎn)動時會由于電氣方面的原因出現(xiàn)錯誤的反方向轉(zhuǎn)動，從而造成無法正確地對高壓開關(guān)進(jìn)行關(guān)合或切斷，而且還會對高壓開關(guān)另外一側(cè)造成非需求下的關(guān)合或切斷，一方面導(dǎo)致無法滿足正確的關(guān)合或切斷需要，另外一方面還會造成高壓開關(guān)另一側(cè)的誤操作。這樣會給整個線路帶來非常大的安全隱患，無法充分保證設(shè)備操作的安全性。

本文對一種復(fù)合型緩沖限位及電氣防誤動裝置的設(shè)計方法進(jìn)行論述，提供一種具有參考價值的解決方案。

1 一種電動機構(gòu)復(fù)合型緩沖限位及電氣防誤動裝置

1.1 設(shè)計目標(biāo)

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，設(shè)計了一種復(fù)合型緩沖限位及電氣防誤動裝置，其能夠有效防止操動機構(gòu)分閘或合閘到位時的過沖操作，同時還具有電氣防誤動作功能。

1.2 功能實現(xiàn)

1.2.1 結(jié)構(gòu)組成

復(fù)合型緩沖限位及電氣防誤動裝置屬左右對稱結(jié)構(gòu)，一側(cè)為合閘限位，另一側(cè)為分閘限位。

該裝置包括一個支架，支架由一個L型板和一個長方形限位塊焊接而成。限位塊上左右對稱設(shè)計有兩個與焊接面平行的通孔，分、合閘緩沖器利用這兩個通孔左右對稱地安裝在限位塊上，如圖1所示。

圖1 復(fù)合型緩沖限位及電氣防誤動裝置示意圖

分、合閘緩沖器結(jié)構(gòu)相同，為螺旋彈簧、碟形彈簧組合的復(fù)合型緩沖結(jié)構(gòu)。具體如圖2所示，緩沖器由觸桿、螺旋彈簧、緩沖器套、十字壓板、數(shù)片碟型彈簧、擋圈等組成。緩沖器套是一個截面為“T”形的圓柱形套筒。將壓板、碟型彈簧、調(diào)整墊圈依次套在緩沖器套上，再將緩沖器套穿過限位塊上的通孔，露出緩沖器套末端的擋圈槽，利用擋圈將其固定在限位塊上。接下來將觸桿依次穿過螺旋彈簧、緩沖器套內(nèi)徑、L形壓板后露出其末端的螺桿部分，利用螺母緊固其末端螺桿將其安裝緩沖器套上。

圖2 緩沖器結(jié)構(gòu)示意圖

限位塊上方與分、合閘緩沖器對應(yīng)位置各安裝一個分、合閘行程開關(guān)用于控制機構(gòu)分、合閘行程。限位塊左右兩側(cè)安裝各一個行程開關(guān)用作分、合閘反向誤動作保護(hù)，簡稱為反向保護(hù)開關(guān)。

1.2.2 功能解析

本裝置至少具有三種狀態(tài)。

1）在第一種狀態(tài)下，如圖3所示，當(dāng)機構(gòu)處于中間位置時，該裝置處于自然狀態(tài)。操動機構(gòu)的拐臂未進(jìn)行轉(zhuǎn)動，分合閘緩沖器均處于自然狀態(tài)。四個行程開關(guān)均處于閉合狀態(tài)。機構(gòu)具備分閘或者合閘條件。

圖3 當(dāng)機構(gòu)處于中間位置時，該裝置處于自然狀態(tài)

2）在第二種狀態(tài)下，如圖4所示，以機構(gòu)分閘到位為例，操動機構(gòu)拐臂逆時針正確轉(zhuǎn)動至分閘緩沖器處，緩沖器的觸桿受機構(gòu)拐臂推動，帶動其末端的L形壓板向后運動直至行程達(dá)到分閘行程開關(guān)6的復(fù)位動作行程后，分閘行程開關(guān)6被切換，其串入分閘控制回路的閉點恢復(fù)常開，分閘控制回路被切斷。整個過程中安裝在觸桿上的螺旋彈簧和安裝在緩沖器套上的碟型彈簧被壓縮而阻尼拐臂并吸收多余的動能直至機構(gòu)停止運動。

圖4 機構(gòu)分閘到位

在此過程中，除分閘行程開關(guān)6斷開以外，分閘側(cè)反向保護(hù)開關(guān)9處于閉合狀態(tài)；合閘行程開關(guān)7及合閘側(cè)反向保護(hù)開關(guān)8亦處于閉合狀態(tài)。機構(gòu)具備合閘條件。合閘過程與分閘過程方向相反，原理相同。

3）在第三種狀態(tài)下，如圖5所示，當(dāng)機構(gòu)出現(xiàn)分、合閘方向相反誤動作時。例如機構(gòu)發(fā)出了合閘指令，拐臂本應(yīng)該順時針轉(zhuǎn)動至合閘位置。但是由于某種失誤導(dǎo)致拐臂反方向錯誤轉(zhuǎn)動至分閘位置。從而對分閘行程開關(guān)6進(jìn)行了切換，由于合閘回路并沒有被切斷拐臂繼續(xù)轉(zhuǎn)動，此時拐臂推動觸桿及緩沖器套繼續(xù)進(jìn)行分閘操作，直至緩沖器套上的十字形壓板一側(cè)的調(diào)節(jié)螺釘切換了分閘側(cè)反向保護(hù)開關(guān)9，分閘側(cè)反向保護(hù)開關(guān)9串入合閘回路，故合閘回路被斷開，電機斷電停止。該設(shè)計能保證即使機構(gòu)被誤操作亦能使機構(gòu)及時停止動作以免造成更嚴(yán)重的事故。

圖5 機構(gòu)出現(xiàn)分、合閘方向相反誤動作

2 工程應(yīng)用

該復(fù)合型緩沖限位及電氣防誤動裝置，于2019年9月起隨某公司電動機構(gòu)配敞開式隔離開關(guān)及接地開關(guān)應(yīng)用于工程，其中包括烏東德至廣東廣西特高壓昆北換流站、柳北換流站、菲律賓直流聯(lián)網(wǎng)工程、青海-河南特高壓直流工程等國內(nèi)外重點工程。該裝置隨電動機構(gòu)在各電站現(xiàn)場運行過程動作可靠、保證操作設(shè)備的安全性。

3 結(jié)束語

一種操動機構(gòu)復(fù)合型緩沖限位及電氣防誤動裝置，設(shè)計緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、易于裝配，能使操動機構(gòu)在分閘或者合閘到位時可靠停止動作，防止過沖對操動機構(gòu)及高壓開關(guān)本體帶來的損傷。同時，該裝置具有反向保護(hù)功能，能使操動機構(gòu)實際運動方向與操作指令相反的情況下及時停止動作以免對設(shè)備造成損傷，確保設(shè)備操作的安全性。也可應(yīng)用于其他操動機構(gòu)的緩沖限位及反向保護(hù)操作。適于在行業(yè)內(nèi)推廣使用。