新型10 kV刀闸辅助开关的研制

王文博

（国网江西省电力公司萍乡供电分公司，江西 萍乡 337000）

1 早期刀闸辅助开关存在的问题

在不少投运较早的变电站中，10 kV 开关柜上的刀闸辅助开关普遍存在可靠性不高、结构复杂、使用多连杆方式、辅助接点不易接触到位等问题，并且不少辅助开关与刀闸之间的连杆直接阻挡了上端柜门的开启(上端柜门的开启是在开关运行情况下允许被打开的)。投运时间较早的变电站10 kV高压室的环境恶劣，导致辅助开关老化、严重变形、使用寿命较短。早期刀闸辅助开关的触点为非真空设计，表面容易氧化，进而造成触点接触不良。

2 新型刀闸辅助开关的研制方案

针对10 kV 刀闸辅助开关存在的问题，可采取以下2 种改进方案。

(1)更换原开关。即使用和110 kV 以上等级刀闸辅助开关类似的真空辅助开关来替代原开关，这时只需要考虑开关的固定和连接杆的设计。

(2)研制新开关。①利用电磁型原理的辅助开关，操作电源送上后，刀闸才能提供辅助接点；刀闸合上后，线圈励磁产生吸力从而接通辅助点。②利用磁铁性原理。刀闸合上，磁铁产生吸力，接通辅助接点；刀闸拉开，辅助刀闸接点失去磁力，自行断开。

从有效性、可靠性、可实施性、经济性和可维护性等方面进行综合评估后，决定采用磁铁性原理研制一种新型开关。

(1)利用磁铁性原理。

(2)在刀闸把柄上安装1 块磁铁，在刀闸辅助开关内安装有弹性的铁片。

(3)当刀闸合上时，磁铁吸动铁片，接通辅助接点；当刀闸分开时，磁铁远离铁片，铁片复位后断开辅助接点。

3 新型刀闸辅助开关的设计制作

3.1 磁铁和磁铁盒外壳设计

钕铁硼材质的磁石能承受的拉力优于普通的磁石，其本身的机械加工性能亦相当好，工作温度最高可达200 ℃，而且其质地坚硬、性能稳定。因此，采用钕铁硼材质的磁石作为辅助开关的磁铁部分，并将磁铁外用塑料材质裹住固定。这样使用钕铁硼材质的强磁石制作的磁铁部分具有工作可靠、耐热性强和性能稳定的特点。即使磁铁外用塑料材料包裹，也不会对磁铁的磁力产生太大的影响。

3.2 动静触头及灭弧室设计

参考110 kV 以上电压等级使用的真空辅助开关的结构，将动静触头置于真空管内，这样设计有2 点好处。

（1）动静触头不容易受到外界环境的影响，工作可靠性高。

（2）真空管内灭弧性能好，触头不易氧化，工作寿命长。动静触头用铜排引出至外壳端子上，便于接线。

3.3 底板、封盖及定盘设计

底板设计成平整的。封盖材质选用塑料，厚度不超过2.5 mm。考虑位置移动的方便，定盘固定采用开口型的螺丝底座。

关于底板尺寸的选择，最初的设计尺寸应稍小，因为在满足工作性能的条件下使用小尺寸，可以达到节约成本和小巧美观的效果。但小尺寸的底板设计出来后，发现原来柜门上的孔洞有一半不能用，要重新在柜门上开洞。这样不仅增加了工作量，而且由于小尺寸底板不能遮盖住原先的孔洞，影响了柜门的整体外观。经过精确测量，按原来辅助开关的相关尺寸修改设计，确定底座的长为89 mm、最大宽为75 mm。这样基本能套用原来辅助开关的孔洞，省去了在柜门重新开洞的工作，从而减少了工作量，并提升了整体美观度。

3.4 磁铁盒的位置固定及连杆设计

磁铁盒用连杆固定在刀闸上，连杆间采用拉力弹簧，使其具有一定的伸缩性，以便在刀闸小幅度摆动时不会影响磁铁盒与封盖的接触，从而提高触点接触的可靠性。

经过实际测量，设计连杆垂直长度为114 mm，连接处有105°的夹角，尺寸能最大程度地满足在刀闸分合过程中保证连杆与磁铁盒和底座充分接触和分离。

4 新型刀闸辅助开关的应用

新型10 kV 刀闸辅助开关由深圳某开关厂生产出样品，并综合测试了其性能和可靠性。经萍乡供电公司新技术办公室审核通过后，于2011年12月安装在萍乡供电公司所辖西郊110 kV 变电站。研制出的新型10 kV 刀闸辅助开关成本为165 元，较之前的成本约降低80 元，西郊110 kV 变电站共更换60 把辅助开关，节省资金约4 800 元。经过2012年全年的跟踪监测，新型刀闸辅助开关的维护成本更低，可靠性更高，使用寿命更长。