劉永剛

提高配電網(wǎng)安全性的隔離開關(guān)用機(jī)械鎖定保護(hù)裝置探析

劉永剛

隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民用電需求的提高,國家對電網(wǎng)的投資力度加大,對供電可靠性和供電質(zhì)量的要求也越來越高。作為電源隔離或分線用途的高壓隔離開關(guān)使用量大,性能可靠性要求高,是我國配電網(wǎng)中使用量最大的產(chǎn)品之一。高壓隔離開關(guān)的誤動(dòng)作事故嚴(yán)重影響著配電網(wǎng)絡(luò)的安全。本文是筆者理論與實(shí)踐的一次有益嘗試,開發(fā)出這種隔離開關(guān)用機(jī)械鎖定保護(hù)裝置,爭取在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)或客戶需求的基礎(chǔ)上,以達(dá)到提高配電網(wǎng)安全性的目的。

配電網(wǎng) 安全性 隔離開關(guān)用機(jī)械鎖定保護(hù)裝置

在電力系統(tǒng)中，隔離開關(guān)作為配網(wǎng)設(shè)備，應(yīng)用比較廣泛，其從應(yīng)用上來看，主要起到了對電源隔離或分切線路的用途，對配電網(wǎng)的安全性有著十分重要的影響。然而，傳統(tǒng)的隔離開關(guān)在實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)因操作過電壓、雷電流沖擊，風(fēng)擺、雨雪、鳥雀等不確定干擾因素的影響而誤動(dòng)作，造成停電事故，給配電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來隱患。所以，設(shè)計(jì)一款抗干擾能力強(qiáng)，能夠避免誤動(dòng)作，以期提高配電網(wǎng)安全性的隔離開關(guān)是十分有必要的，現(xiàn)開始探討新型隔離開關(guān)的設(shè)計(jì)。

1 提高配電網(wǎng)安全性的隔離開關(guān)用機(jī)械鎖定保護(hù)裝置設(shè)計(jì)的必要性

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷攀升，電力建設(shè)得到了迅速發(fā)展，然而伴隨發(fā)展而來的問題也接踵而至。譬如在我國配電網(wǎng)中使用頻繁的隔離開關(guān)，它是通過動(dòng)、靜觸頭的切合與分離實(shí)現(xiàn)分、合電路操作，用以改變電路連接或使線路或設(shè)備與電源隔離的。一旦出現(xiàn)故障，不僅給公用電網(wǎng)的運(yùn)行安全滋生困擾，還可能會(huì)燒壞附近的電器，或造成停電事故，給用戶帶來不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

傳統(tǒng)隔離開關(guān)在機(jī)械鎖定裝置上多利用勾型彈簧，借由聯(lián)動(dòng)回轉(zhuǎn)壓板形成鎖扣，雖然設(shè)計(jì)精巧，但是缺點(diǎn)是：使用時(shí)，其彈性元件極易受外力震蕩、環(huán)境干擾，或裝配不良，而易于脫落。此外，這種裝置受到了勾型彈簧結(jié)構(gòu)的局限性——有效圈數(shù)少，其儲(chǔ)能方式是由彈簧本身的張力形成，易于產(chǎn)生彈性疲勞而失效。在國內(nèi)，高壓隔離開關(guān)鎖定機(jī)構(gòu)使用最多的一種方式是扳扣式結(jié)構(gòu)，它由拉伸彈簧牽引撞針片形成鎖扣，裝配精度差;由于是裸露裝置，極易受污穢等環(huán)境因素干擾而失效。高壓隔離開關(guān)的誤動(dòng)作事故嚴(yán)重影響著供配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，因此，在隔離開關(guān)上設(shè)計(jì)一種安全可靠的機(jī)械鎖定保護(hù)裝置是十分必要的。

圖1 實(shí)施方案結(jié)構(gòu)示意圖

2 提高配電網(wǎng)安全性的隔離開關(guān)用機(jī)械鎖定保護(hù)裝置設(shè)計(jì)分析

由上文中可知，隔離開關(guān)在配電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛，而其安全性的提高，對電力系統(tǒng)輸配電的可靠性有很大影響。下面就對隔離開關(guān)用機(jī)械鎖定保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析：

這種機(jī)械鎖定保護(hù)裝置主要安設(shè)于隔離開關(guān)刀閘上，完全區(qū)別于傳統(tǒng)隔離開關(guān)的機(jī)械鎖定裝置安裝精度差、彈簧裸露、易于彈性疲勞，受環(huán)境干擾大的缺點(diǎn)，將彈性部件封裝在密閉滑到內(nèi)，作簡單直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，配合刀閘的回轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)的開鎖分閘/閉鎖合閘操作。

所述密閉滑道固定在所述隔開開關(guān)刀閘上，該密閉滑道的一端為容所述鎖舌進(jìn)出的出口，另一端為端壁;裝設(shè)在隔離開關(guān)刀閘上的拉環(huán)設(shè)有一回轉(zhuǎn)中心孔和一球面槽通孔，拉桿一端與所述鎖舌固接鉸接，限位于封閉滑道內(nèi)，另一端呈球形結(jié)構(gòu)，穿過所述封閉滑道的端壁后通過球面槽通孔與所述拉環(huán)鉸接。彈簧套在拉桿上，一端推抵所述鎖舌，另一端推抵所述封閉滑道的端壁。

鎖舌舌頭下端為弧形結(jié)構(gòu)，以減小合閘阻力，便于鎖舌自由伸縮順利合閘。

此外，拉環(huán)有一回轉(zhuǎn)中心孔，且在孔圓周上設(shè)有限位凸臺(tái)。防止作用于拉環(huán)上的沖擊力過大造成對鎖定保護(hù)裝置的損壞。

鎖頭可根據(jù)實(shí)際需要做成各種形狀，但內(nèi)孔一定是鎖舌限位孔，使鎖舌錨入鎖頭內(nèi)，起到鎖定的作用。

3 提高配電網(wǎng)安全性的隔離開關(guān)用機(jī)械鎖定保護(hù)裝置實(shí)施方案

圖1中，本機(jī)械鎖定保護(hù)裝置由拉環(huán)1、鎖舌3、外滑槽2、內(nèi)滑槽5、彈簧6、拉桿7及鎖頭(圖中未示)組成。

外滑槽2和內(nèi)滑槽5扣合后形成一封閉滑道，并通過固定軸固定在隔離開關(guān)刀閘4上;鎖舌3與彈簧6被限位于封閉滑道內(nèi)，封閉滑道的一端為容鎖舌3進(jìn)出的出口，另一端為端壁，該端壁上開有容拉桿7穿過的通孔。

拉環(huán)1上設(shè)有一回轉(zhuǎn)中心孔13和一球面槽通孔14，利用一回轉(zhuǎn)軸穿過回轉(zhuǎn)中心孔13將拉環(huán)1可旋轉(zhuǎn)地裝設(shè)在隔離開關(guān)刀閘4上。

拉桿7一端穿過彈簧6中心孔與鎖舌3鉸鏈，另一端呈球形結(jié)構(gòu)，穿過封閉滑道端壁上的通孔后與球面槽通孔14嚙合，方便于球面槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使得拉環(huán)1與拉桿7鉸接。

彈簧6一端推抵鎖舌3，另一端推抵封閉滑道的端壁;本實(shí)施例中，彈簧6采用成熟的圓柱形壓縮彈簧，材料為彈性不銹鋼;

鎖舌3的舌頭呈弧形結(jié)構(gòu)，以減小合閘阻力，便于鎖舌自由伸縮順利合閘;鎖頭可根據(jù)實(shí)際需要做成各種形狀，可以與隔離開關(guān)的動(dòng)觸頭制成一體，擬或與動(dòng)觸頭裝配成一體結(jié)構(gòu)，但鎖頭內(nèi)孔一定是鎖舌限位孔，使鎖舌3錨入鎖頭內(nèi)，起到鎖定的作用。

回轉(zhuǎn)中心孔13的圓周邊上還設(shè)有限位用的第一凸臺(tái)11和第二凸臺(tái)12，隔離開關(guān)刀閘4上還設(shè)有一個(gè)限位軸41，限位軸41位于第二凸臺(tái)12上方，用于閉鎖時(shí)抵住第二凸臺(tái)12;第一凸臺(tái)11位于封閉滑道下方，用于開鎖時(shí)鎖舌3滑入封閉滑道內(nèi)后抵住封閉滑道，防止拉環(huán)1轉(zhuǎn)動(dòng)角度過大或者拉環(huán)1上的沖擊力過大造成對鎖定保護(hù)裝置的損壞。

開鎖時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)拉環(huán)1，作用于拉環(huán)1上的開鎖力傳遞給拉桿7，拉桿7牽引鎖舌3擠壓彈簧6使得鎖舌3滑入封閉滑道，退出鎖頭;閉鎖時(shí)，推動(dòng)拉環(huán)1，拉環(huán)1上第二凸臺(tái)12旋轉(zhuǎn)并止位于限位軸41，彈簧6得以伸展，從封閉滑道內(nèi)釋放鎖舌3，鎖舌3弧形面最先撞擊觸頭，受觸頭反作用力，鎖舌3擠壓彈簧6向滑道內(nèi)移動(dòng)，待隔離開關(guān)到達(dá)合閘位置時(shí)，鎖舌3受彈簧的擠壓力伸出滑道進(jìn)入觸頭孔，從而實(shí)現(xiàn)自鎖;鎖舌3相對封閉滑道的位移是通過第一凸臺(tái)11、第二凸臺(tái)12、限位軸41以及旋轉(zhuǎn)弧長來確定的。

本設(shè)計(jì)的有益效果是：這種隔離開關(guān)用機(jī)械鎖定保護(hù)裝置，使彈性滑動(dòng)部件在相對封閉的滑道內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，彈簧受環(huán)境干擾因素少，其可靠性系數(shù)提高。能夠有效地避免傳統(tǒng)隔離開關(guān)用機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)的弊端，達(dá)到提高供配電網(wǎng)絡(luò)安全的目的。此外，其結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)成本僅為傳統(tǒng)裝置的50%～70%，具有極高的推廣價(jià)值。

4 結(jié)語

提高配電網(wǎng)的安全性是電力部門工作的重點(diǎn)，想要提高安全性首先就是要做好預(yù)防工作。本文中的隔離開關(guān)用機(jī)械保護(hù)裝置能夠提升配電網(wǎng)的安全性，并對整個(gè)電力系統(tǒng)安全起到了十分重要的作用。所以，筆者在對隔離開關(guān)用機(jī)械保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，總結(jié)了以往的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，通過相應(yīng)的科技手段不斷完善該裝置結(jié)構(gòu)，以確保設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)。只有這樣，隔離開關(guān)用機(jī)械保護(hù)裝置才能更好地提高配電網(wǎng)的安全性。

[1]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第四版.北京：北京高等教育出版社,1997.

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