高压开关设备前门与接地开关联锁的设计

2018-08-03王志新

机电工程技术 2018年6期

王志新

（广东南粤电气有限公司，广东汕头 515021）

0 前言

3.6 ～12 kV的高压开关设备成套配电装置，主要用于发电厂、中小型发电机送电、工矿企事业配电以及电力系统的二次变电所的受电、送电及大型高压电动机起动等，实行控制保护、监测之用。由于高压开关设备的电压较高，为保障操作维护人员的人身安全，对高压开关设备的操作上的一些联锁有严格的要求，在设计时应优先采用机械联锁，GB3906-2006《3.6～40.5 kV交流金属封闭开关设备和控制设备》对此作了明确规定：联锁控制的可触及隔室应该配有联锁装置，以便隔室里可触及的主回路部件在不带电且接地时，才能打开该隔室。本文探讨设计一种防止操作人员误入带电隔室的安全可靠的机械联锁装置[3]，当高压开关设备运行时，该装置确保带电隔室的柜前下门无法打开，只有在接地开关合闸时才能打开。

1 机械联锁机构原理

高压开关设备柜下门联锁机构包括柜体下门和接地开关操作轴，下门安装于柜体上，下门上装有舌板，舌板上开有带缺口的圆孔。支架安装于柜体防护板上，支架为弓形结构，支架两底脚均开有圆孔，作为固定支架的安装孔，其上下两侧面上均开有圆形导向孔，两导向孔上下对穿，联锁杆在此导向孔中上下滑动，支架的顶板开有长圆孔，限位销在此长圆孔中上下滑动。联锁杆为L形结构，上端为长条形平板，下端为圆柱形导杆，导杆的直径小于舌板上的圆孔面大于圆孔的缺口，导杆中上段有一处突然变径的环形凹阶，凹阶的直径小于舌板上圆孔的缺口。导杆中下段圆柱面上有一螺纹孔。限位销上半段为螺柱，下半段为圆柱形结构，圆柱段的末端端面开有沟槽，此沟槽可供一字头螺丝刀转动限位销，限位销的螺柱螺纹与联锁杆上的螺纹孔相配合。复位弹簧的内径略大于联锁杆导杆直径。联锁杆的圆形导杆先穿过舌板的圆孔，再穿过支架上的上导向孔，再穿过复位弹簧，最后穿过支架上的下导向孔，用一字头螺丝刀卡住限位销的沟槽，将限位销安装于联锁杆的螺纹孔上，限位销的圆柱端置于支架的长圆孔中，复位弹簧处于限位销的下方及支架的下侧板上方。

接地开关操作轴为长圆柱结构，上装有凸轮，采用凸轮可使机构更加轻巧，对可靠性和运行寿命起到积极作用[1]，当接地开关处于分闸状态时（见图1），凸轮的凸点处于水平方向右方，凸点离开联锁杆的长条板，凸轮的圆弧面与联锁杆的长条面接触，联锁杆在复位弹簧的作用下处于最高点，联锁杆上导杆圆柱在舌板的圆孔内，联锁杆的凹阶在舌板上方，由于联锁杆上导杆的直径大于舌板上圆孔的缺口，舌板被联锁杆限制住而无法移动，使下门无法打开（见图2～3）。当接地开关处于合闸状态时（见图4），凸轮的凸点向下压住联锁杆的长条板，使联锁杆下行，复位弹簧被压缩，联锁杆上导杆的凹阶处于舌板的圆孔内，由于联锁杆凹阶的直径比舌板圆孔的缺口小，舌板的缺口能越过联锁杆的凹阶脱离联锁杆的限制，下门可自由打开[2]（见图5～6）。

图1 接地开关处于分闸状态

图2 舌板被联锁杆限制住侧视图

图3 舌板被联锁杆限制住三维视图

图4 接地开关处于合闸状态

下门上开有长圆孔，长圆孔的上下方分别开有圆孔。盖板为弯板结构，包括主盖板及拨板，主盖板上开有圆孔和开口长圆孔。用螺栓穿过盖板上的长圆孔及下门上的下圆孔，将盖板固定在下门上，采用防松螺母紧固，使盖板能绕螺栓自由转动。用手拧螺丝穿过盖板上的开口长圆孔及下门上的上圆孔。当高压开关设备正常运行时，手拧螺丝处于拧紧状态，盖板盖住下门上的长圆孔。高压开关设备运行时接地开关处于分闸状态，下门被联锁装置锁住而无法打开，当设备出现突发故障需要快速打开下门进行处理时，可将手拧螺丝拧松，用手指往右拨动盖板上的拨板，可使盖板顺时针旋转面露出下门上的长圆孔。用螺丝刀穿过下门上的长圆孔，将限位销往下压至联锁杆上导杆的凹阶处于舌板的圆孔内，由于联锁杆凹阶的直径比舌板圆孔的缺口小，舌板的缺口能越过联锁杆的凹阶脱离联锁杆的限制进行紧急解锁，下门可以自由打开（见图7）。

图5 舌板脱离联锁杆的限制侧视图

图6 舌板脱离联锁杆的限制三维视图

图7 紧急解锁示意图

当突发故障排除后，需立即将下门重新关好并将联锁机构恢复原状。

2 各零部件及装配详述

本联锁机构包括：下门、接地开关操作轴、联锁杆、舌板、支架、限位销、盖板及复位弹簧。下门、接地开关操作轴安装在柜体上，支架安装在柜体右侧二次线防护板上。

下门上开有长圆孔，长圆孔上方开有上圆孔（内焊有螺母），长圆孔下方开有下圆孔，在下门内表面上焊接两个螺柱。

接地开关操作轴为长圆柱结构。圆柱中间设有一凸轮。

联锁杆为L型结构。上端为长条形平板，下端为圆柱形导杆，在导杆的中上段有一突然变径的环形凹阶，在导杆的中下段有一螺纹孔。

舌板为舌形弯板结构。舌尖处有圆孔及缺口，舌根处有两长圆孔。

支架为弓形码结构。包括两底脚、上侧板、下侧板及弓顶板。两底脚处于同一平面并分别往两侧张开，上侧板及下侧板互相平行。在支架的两底脚上分别开有一圆孔，在支架的上下侧板上开有圆孔，大小相同并对穿。

限位销为柱形结构。上半段为螺柱，下半段为圆柱，在圆柱段的末端端面上开有一沟槽。

盖板为弯板结构。包括主盖板及拔板，主盖板下端开有圆孔，主盖板上端开有开口长圆孔（见图8、图9）。

图8 门板紧急解锁孔

图9 联锁机构各零件及装配实物

3 联锁机构的具体操作

舌板的舌根紧贴在下门的内表面上，舌板上的长圆孔穿过下门内表面上的螺柱，将舌板安装在下门上，使舌板与下门连为一体。

联锁机构支架的底脚安装在柜体右侧二次线防护板上，联锁杆的导向杆先穿过舌板上的圆孔，再穿过支架上侧板的上导向孔，再穿过复位弹簧，最后穿过支架下侧板的下导向孔。限位销穿过支架顶板上的长圆孔，用一字头螺丝刀卡住限位销上沟槽，限位销上的螺纹对准导杆上的螺纹孔，将限位销锁在联锁杆上，使限位销与联锁杆连为一体。限位销上的圆柱段可在支架顶板上的长圆孔内上下滑动。接地开关操作轴装在柜体右侧。当接地开关处于分闸状态时，接地开关操作轴上凸轮上的凸点处于水平方向右方，凸点离开联锁杆的长条板，凸轮上的圆弧面与联锁杆的长条板上端面接触，联锁杆在复位弹簧的作用下处于最高点，联锁杆上导杆在舌板的圆孔内，联锁杆的凹阶在舌板上方，由于联锁杆上导杆的直径大于舌板上圆孔的缺口，舌板被联锁杆限制住面无法移动，使下门无法打开；当接地开关处于合闸状态时，接地开关操作轴上凸轮的凸点向下压住联锁杆的长条板，使联锁杆下行，复位弹簧被压缩，联锁杆上导杆的凹阶处于舌板的圆孔内，由于联锁杆凹阶的直径比舌板圆孔的缺口小，舌板的缺口能越过联锁杆上的凹阶脱离联锁杆的限制，下门可以自由打开。

用防松螺母将盖板紧固在下门上的圆孔上，使盖板与下门连为一体，且盖板可绕着螺栓随意转动。用手拧螺丝穿过盖板上的开口长圆孔及下门上的上圆孔。当高压开关设备正常运行时，手拧螺丝处于拧紧状态，盖板盖住下门上的长圆孔。由于高压开关设备运行时接地开关处于分闸状态，下门被联锁装置锁住而无法打开，当设备出现突发故障需要快速打开下门进行处理时，可将手拧螺丝拧松，用手指往右拨动盖板上的拨板，可使盖板顺时针旋转而露出下门上的长圆孔。用螺丝刀穿过下门上的长圆孔，将限位销往下压至联锁杆上导杆的凹阶处于舌板的圆孔内，由于联锁杆上凹阶的直径比舌板圆孔的缺口小，舌板的缺口能越过联锁杆的凹阶脱离联锁杆的限制进行紧急解锁，下门可以自由打开。