三工位开关的改进方案

2015-12-30张天子

科学中国人 2015年2期

关键词：分闸接触器合闸

张天子，刘璐

新东北电气集团高压开关有限公司

三工位开关的改进方案

张天子，刘璐

新东北电气集团高压开关有限公司

三工位开关是新东北电气集团高压开关有限公司设计开发的ZFW20-145型GIS产品中的重要元件之一。它的性能好坏决定电力系统能否安全运行。本文主要针对目前的三工位开关存在的问题做了简要说明，并提出了切实有效的改进方案。

三工位开关；损坏；改进

所谓三工位开关即将隔离开关（DS）和接地开关（ES）组合在一起的三工位操动机构（DS∕ES），它们共用一个动触头，有DS合闸、ES合闸、DS和ES都分闸三个工作位置[1]。随着电网的智能化等级提高以及个别人为误操作的发生，导致此开关在运行调试时经常损坏。

1．三工位开关损坏的原因及改进方法

1.1 三工位开关损坏的原因：

我司开关沿用ABB的技术，以下为ABB的三工位开关部分控制原理图（图1）和机构箱的实物图（图2），图中所示状态为隔离接地开关均处于分闸的位置。

图1

图2

KDO：隔离开关分闸接触器；KDC：隔离开关合闸接触器；KEO：接地开关分闸接触器；

KEC：接地开关合闸接触器；SE：接地辅助开关；SD：隔离辅助开关；

WD4∕WD5∕WE4∕WE5：微动开关（由机构上的DS和ES闭锁扳手控制，因手动操作不存在问题，在这里仅对电动而言，所以均视为常闭触点）；

WDO∕WDC∕WEO∕WEC：微动开关（DS和ES分合闸过程中最后触碰的开关，靠此开关在机构动作完成后切断回路）

1.1.1 DS和ES开关均在分闸位置时可以同时合闸

当然这是一种误操作的情况，因为机构在同一时间只能进行一种动作。但是在某些项目运行调试时出现同时动作的情况，导致图2中的2个电机同时转动，电机的转动又带动滚珠丝杠动作，进而2个滑块同时向右走，这样就会同时触碰到圆盘齿轮，结果不是电机堵转烧坏就是滑块上的滑柱损坏。究其原因发现控制回路上有问题，机构均分闸状态下，DS和ES合闸回路都是通的。

1.1.2 机构中一个开关分闸不到位时另一个开关可以合闸

此问题也是近期工程调试时反应出来的，多出现于高度智能化的控制系统。对于人为操作来说，控制机构分合闸命令是要有间隔时间的，而对于智能控制来说，各刀闸命令是由计算机编程，刀闸按设定好的程序动作，当动作延时过短时便会出现问题。辅助开关在机构本体分合闸过程中有2段重叠的区域，即辅助开关对应机构本体来说有延迟分闸和提前合闸的性质，辅助开关内的切换片重合角度为不小于10°。假设其中一个开关分闸，电机反转，滑块自右向左走，当分闸不到位时，即滑块还没有从圆盘齿轮中的凹槽中驶出，此时另一个开关已经开始合闸，这样必定其滑块无法进入到相应圆盘齿轮中的凹槽，而是触碰到齿轮边缘，由于2个滑块对齿轮的受力不均，导致滑柱损坏。分析电气回路，拿ES分闸为例，当ES分闸未完成时，SE常闭触点已经闭合，DS合闸回路是通的，这样使得DS和ES机构内的互锁消失。

综上所述，无论是人为的操作还是智能控制系统引起的问题，虽然都可以通过严格的操作规程来解决，但是作为GIS厂家也应该对工程投运稳定性负责，因此我们通过回路优化，来避免可能出现的误操作所带来的安全隐患。

1.2 三工位开关改进方法

以下为改进后的控制回路图（图3）。

图3

DS和ES由原来的辅助开关互锁改为分合闸接触器与辅助开关共同配合互锁。现拿DS刀闸为例，DS分闸回路不改动，因DS一定在合闸位置时才能去做分闸操作，由于三工位机构中共用一个动触头的特殊性，此时的ES一定处在分闸位置，ES上对应滚珠丝杠上的滑块一直在最左边触碰着WEO，使其常闭触点保持断开同时操作初期SD常闭也断开，ES分闸无法实现。与此同时也无法进行ES合闸，因为DS在合闸状态时，SD常闭是断开的。

在DS合闸回路中串入接地开关的合闸和分闸接触器常闭触点，在DS和ES均分闸状态时，只要给DS合闸命令，KDC便得电，KDC常闭断开，这样ES合闸回路在DS合闸的全程都是断开的。当ES分闸不到位的时候，虽然SE已经切换至闭合，但因为ES分闸过程中KEO始终得电，KEO常闭保持断开，所以只要ES分闸没完全结束，DS合闸回路一直断开。ES刀闸同理。