氣體絕緣中壓開關(guān)柜用三噸位開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的開發(fā)

氣體絕緣中壓開關(guān)柜用三噸位開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的開發(fā)

氣體隔離的式壓開關(guān)箱（c-gis）具有體積小、技術(shù)設(shè)備高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，是鐵路上的首選制造設(shè)備?；诹己玫氖袌?chǎng)前景,國(guó)內(nèi)眾多的制造廠家都立項(xiàng)進(jìn)行該類產(chǎn)品的研發(fā),但在具體的實(shí)施過(guò)程中都或多或少遇到一些技術(shù)難題。作為該設(shè)備中核心部件之一的三工位開關(guān)的操作機(jī)構(gòu),由于缺乏設(shè)計(jì)與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),同樣也遇到了很多難題。典型的有:五防聯(lián)鎖不可靠、手動(dòng)操作力矩超標(biāo)(大于標(biāo)準(zhǔn)120Nm)、直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)慣性引起的運(yùn)動(dòng)過(guò)位等。上述問(wèn)題的出現(xiàn),與氣體絕緣中壓開關(guān)柜(C-GIS)的高可靠性、免維護(hù)或少維護(hù)等特點(diǎn)不相適應(yīng)。如何很好地解決這些,也是三工位開關(guān)操作機(jī)構(gòu)在開發(fā)過(guò)程中值得關(guān)注的。1工況開關(guān)的安裝文中所述的三工位開關(guān)操作機(jī)構(gòu),用于12.0～40.5kV氣體絕緣中壓開關(guān)柜(C-GIS)。該操作機(jī)構(gòu)一般由安裝支架、傳動(dòng)部分、控制部分、驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)以及聯(lián)鎖等組成(見圖1)。為了便于維護(hù),常見的安裝方式是外置于空氣中(三工位開關(guān)為分體式結(jié)構(gòu),開關(guān)本體置于充有絕緣氣體的不銹鋼隔室中),具有手動(dòng)和電動(dòng)兩個(gè)功能。操作機(jī)構(gòu)手動(dòng)與電動(dòng)操作之間可以相互切換,并能實(shí)現(xiàn)互鎖。基本的操作功能需滿足開關(guān)的合閘、分閘、接地三個(gè)工位。一般的設(shè)計(jì)都將分閘位置居于中間,由此位置直流電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)可到接地位置,逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)可到合閘位置。三工位開關(guān)操作機(jī)構(gòu)工作時(shí),直流電機(jī)電動(dòng)或手動(dòng)操作提供的扭矩將通過(guò)鏈輪鏈條或者齒輪系傳遞,并通過(guò)旋轉(zhuǎn)密封裝置將扭矩輸入給充氣隔室內(nèi)的開關(guān)本體,帶動(dòng)其動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng),完成既定的動(dòng)作要求。2三通信自動(dòng)化裝置的開發(fā)2.1工況開關(guān)合閘操作該型操作機(jī)構(gòu)的聯(lián)鎖應(yīng)具有以下功能:1)當(dāng)三工位開關(guān)操作手柄插入至手動(dòng)操作軸時(shí),不能手動(dòng)或電動(dòng)對(duì)斷路器進(jìn)行合閘操作;2)只有當(dāng)三工位開關(guān)在某個(gè)特定(指合閘、分閘、接地三個(gè)工位)的位置時(shí),才能進(jìn)行斷路器的合閘操作;3)只有當(dāng)斷路器處于分閘位置或狀態(tài)時(shí),三工位開關(guān)的操作手柄才能插入手動(dòng)操作軸并進(jìn)行操作。2.2軸和驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)粘連,容易引起二次線故障三工位開關(guān)的操作一般采用電動(dòng)或手動(dòng),但是,若手動(dòng)操作時(shí)操作軸和驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間存在運(yùn)動(dòng)牽連,其操作力將會(huì)增大且存在電機(jī)逆向發(fā)電的情況,嚴(yán)重的會(huì)縮短使用壽命且容易引起二次線故障。一般,需要在手動(dòng)操作和電動(dòng)操作之間增加離合器裝置來(lái)解決以上問(wèn)題。2.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)過(guò)位在電動(dòng)操作過(guò)程中,直流電機(jī)在切斷電源的瞬間,由于慣性的存在,電機(jī)不可能馬上停下來(lái),往往會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定的角度,并帶動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)與控制部分的運(yùn)動(dòng)部件隨之運(yùn)動(dòng),造成過(guò)位現(xiàn)象,嚴(yán)重的會(huì)使電氣控制部分(超出行程開關(guān)的有效行程范圍)失靈。常規(guī)的解決方法是增加機(jī)械制動(dòng)(剎車)裝置。但該方法因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,一般不作為首選方案。本文將要描述的是在直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)回路中改變接線方式,使其達(dá)到制動(dòng)效果。3解決措施3.1合閘裝復(fù)連接聯(lián)鎖功能主要通過(guò)圖2所示的幾個(gè)功能部件實(shí)現(xiàn)。其簡(jiǎn)要過(guò)程如下:1)當(dāng)三工位開關(guān)不在某個(gè)特定位置時(shí)(指合閘、分閘、接地三個(gè)工位),凸輪3上的位置凹槽與拐臂2上的半圓型凸臺(tái)不能吻合,聯(lián)鎖板1將被拐臂2下方的凸臺(tái)限位,活門5無(wú)法關(guān)閉,傳動(dòng)件7后續(xù)連接的行程開關(guān)與聯(lián)鎖裝置不能獲得有效的工作行程,運(yùn)動(dòng)無(wú)法啟動(dòng),因而斷路器不能進(jìn)行手動(dòng)或者電動(dòng)合閘。2)當(dāng)斷路器處于合閘位置時(shí),聯(lián)鎖銷6將處于圖2所示位置,活門5被可靠限位,無(wú)法打開,操作手柄不能插入至手動(dòng)操作軸。3)當(dāng)斷路器處于分閘位置或分閘狀態(tài)時(shí),聯(lián)鎖銷6將向圖示下方運(yùn)動(dòng)給定的位移(確保活門5可自由開啟),此時(shí)活門5可以被靈活地開啟,進(jìn)行相關(guān)的操作。3.2旋轉(zhuǎn)操作軸的選擇在進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí),由操作手柄啟動(dòng)離合器裝置,從而在操作過(guò)程中脫掉和電機(jī)相連的鏈輪;在進(jìn)行電動(dòng)操作時(shí),該鏈輪位置自動(dòng)恢復(fù)。圖3是該裝置的工作原理簡(jiǎn)介。手動(dòng)操作時(shí):操作手柄插人手動(dòng)操作軸,同時(shí)聯(lián)鎖軸1將被向下壓入一定距離,傳動(dòng)銷8與聯(lián)鎖鏈輪9(通過(guò)光孔空套在主動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸3上)完全脫開(圖3所示1狀態(tài));這時(shí)旋轉(zhuǎn)操作手柄,聯(lián)鎖鏈輪9打滑,與之通過(guò)鏈條相連直流電機(jī)5將不能獲得轉(zhuǎn)動(dòng)功率,手動(dòng)操作力矩將大大減小,可輕松操作。電動(dòng)操作時(shí):直流電機(jī)5通過(guò)鏈條4將功率傳遞給聯(lián)鎖鏈輪9,聯(lián)鎖鏈輪9旋轉(zhuǎn);當(dāng)運(yùn)動(dòng)到其上自帶的凹槽與傳動(dòng)銷8吻合的位置時(shí),聯(lián)鎖軸1連同傳動(dòng)銷8在復(fù)位簧7的作用下,向圖3所示上方運(yùn)動(dòng),傳動(dòng)銷卡入凹槽,與聯(lián)鎖鏈輪9嚙合,將會(huì)帶動(dòng)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動(dòng);隨之將運(yùn)動(dòng)傳遞給與其有運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)的部件,以實(shí)現(xiàn)其操作功能。3.3直流控制器的工作原理圖4為控制原理示意圖。本設(shè)計(jì)方案在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)回路中,并聯(lián)了另一支路,并在該支路中將控制直流電機(jī)正或反轉(zhuǎn)的直流接觸器Z1、Z2的常閉觸點(diǎn)(其中S8為手動(dòng)或電動(dòng)操作切換用行程開關(guān))串聯(lián)接入。其工作原理簡(jiǎn)要介紹如下。按下正轉(zhuǎn)回路按鈕TA,直流接觸器Z1線圈得電,Z1常開觸點(diǎn)(包含控制回路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)回路)得電吸合,直流電機(jī)正轉(zhuǎn),控制、驅(qū)動(dòng)回路都接通,電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)至合閘位置時(shí),位置開關(guān)S4閉合,與之串聯(lián)的繼電器K4線圈得電,其串聯(lián)在正轉(zhuǎn)控制回路中的常閉觸點(diǎn)K4釋放,正轉(zhuǎn)控制回路被切斷,直流接觸器Z1線圈失電,Z1常開觸點(diǎn)再次斷開(包含控制回路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)回路),Z1常閉觸點(diǎn)吸合。此時(shí)直流電機(jī)的正負(fù)極被短接,并與線圈Z1、Z2、行程開關(guān)S8的常閉觸點(diǎn)形成一個(gè)閉合回路。由于斷開電源后轉(zhuǎn)子尚有剩余磁場(chǎng),而且轉(zhuǎn)子依靠自己的慣性仍在轉(zhuǎn)動(dòng),形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使定子繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流;該電流將在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)與慣性旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),使電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生很大的阻尼磁場(chǎng),直流電機(jī)將會(huì)快速制動(dòng)。反轉(zhuǎn)回路制動(dòng)的控制原理同上。4調(diào)查機(jī)構(gòu)的操作成功按照以上解決措施所研制的三工位開關(guān)新型操作機(jī)構(gòu),已順利通過(guò)了20