三工位開關(guān)的改進(jìn)方案

張?zhí)熳?，?璐

新東北電氣集團(tuán)高壓開關(guān)有限公司

三工位開關(guān)的改進(jìn)方案

張?zhí)熳?，?璐

新東北電氣集團(tuán)高壓開關(guān)有限公司

三工位開關(guān)是新東北電氣集團(tuán)高壓開關(guān)有限公司設(shè)計(jì)開發(fā)的ZFW20-145型GIS產(chǎn)品中的重要元件之一。它的性能好壞決定電力系統(tǒng)能否安全運(yùn)行。本文主要針對目前的三工位開關(guān)存在的問題做了簡要說明，并提出了切實(shí)有效的改進(jìn)方案。

三工位開關(guān)；損壞；改進(jìn)

所謂三工位開關(guān)即將隔離開關(guān)（DS）和接地開關(guān)（ES）組合在一起的三工位操動(dòng)機(jī)構(gòu)（DS∕ES），它們共用一個(gè)動(dòng)觸頭，有DS合閘、ES合閘、DS和ES都分閘三個(gè)工作位置[1]。隨著電網(wǎng)的智能化等級提高以及個(gè)別人為誤操作的發(fā)生，導(dǎo)致此開關(guān)在運(yùn)行調(diào)試時(shí)經(jīng)常損壞。

1．三工位開關(guān)損壞的原因及改進(jìn)方法

1.1 三工位開關(guān)損壞的原因：

我司開關(guān)沿用ABB的技術(shù)，以下為ABB的三工位開關(guān)部分控制原理圖（圖1）和機(jī)構(gòu)箱的實(shí)物圖（圖2），圖中所示狀態(tài)為隔離接地開關(guān)均處于分閘的位置。

圖1

圖2

KDO：隔離開關(guān)分閘接觸器；KDC：隔離開關(guān)合閘接觸器；KEO：接地開關(guān)分閘接觸器；

KEC：接地開關(guān)合閘接觸器；SE：接地輔助開關(guān)；SD：隔離輔助開關(guān)；

WD4∕WD5∕WE4∕WE5：微動(dòng)開關(guān)（由機(jī)構(gòu)上的DS和ES閉鎖扳手控制，因手動(dòng)操作不存在問題，在這里僅對電動(dòng)而言，所以均視為常閉觸點(diǎn)）；

WDO∕WDC∕WEO∕WEC：微動(dòng)開關(guān)（DS和ES分合閘過程中最后觸碰的開關(guān)，靠此開關(guān)在機(jī)構(gòu)動(dòng)作完成后切斷回路）

1.1.1 DS和ES開關(guān)均在分閘位置時(shí)可以同時(shí)合閘

當(dāng)然這是一種誤操作的情況，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)在同一時(shí)間只能進(jìn)行一種動(dòng)作。但是在某些項(xiàng)目運(yùn)行調(diào)試時(shí)出現(xiàn)同時(shí)動(dòng)作的情況，導(dǎo)致圖2中的2個(gè)電機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)又帶動(dòng)滾珠絲杠動(dòng)作，進(jìn)而2個(gè)滑塊同時(shí)向右走，這樣就會同時(shí)觸碰到圓盤齒輪，結(jié)果不是電機(jī)堵轉(zhuǎn)燒壞就是滑塊上的滑柱損壞。究其原因發(fā)現(xiàn)控制回路上有問題，機(jī)構(gòu)均分閘狀態(tài)下，DS和ES合閘回路都是通的。

1.1.2 機(jī)構(gòu)中一個(gè)開關(guān)分閘不到位時(shí)另一個(gè)開關(guān)可以合閘

此問題也是近期工程調(diào)試時(shí)反應(yīng)出來的，多出現(xiàn)于高度智能化的控制系統(tǒng)。對于人為操作來說，控制機(jī)構(gòu)分合閘命令是要有間隔時(shí)間的，而對于智能控制來說，各刀閘命令是由計(jì)算機(jī)編程，刀閘按設(shè)定好的程序動(dòng)作，當(dāng)動(dòng)作延時(shí)過短時(shí)便會出現(xiàn)問題。輔助開關(guān)在機(jī)構(gòu)本體分合閘過程中有2段重疊的區(qū)域，即輔助開關(guān)對應(yīng)機(jī)構(gòu)本體來說有延遲分閘和提前合閘的性質(zhì)，輔助開關(guān)內(nèi)的切換片重合角度為不小于10°。假設(shè)其中一個(gè)開關(guān)分閘，電機(jī)反轉(zhuǎn)，滑塊自右向左走，當(dāng)分閘不到位時(shí)，即滑塊還沒有從圓盤齒輪中的凹槽中駛出，此時(shí)另一個(gè)開關(guān)已經(jīng)開始合閘，這樣必定其滑塊無法進(jìn)入到相應(yīng)圓盤齒輪中的凹槽，而是觸碰到齒輪邊緣，由于2個(gè)滑塊對齒輪的受力不均，導(dǎo)致滑柱損壞。分析電氣回路，拿ES分閘為例，當(dāng)ES分閘未完成時(shí)，SE常閉觸點(diǎn)已經(jīng)閉合，DS合閘回路是通的，這樣使得DS和ES機(jī)構(gòu)內(nèi)的互鎖消失。

綜上所述，無論是人為的操作還是智能控制系統(tǒng)引起的問題，雖然都可以通過嚴(yán)格的操作規(guī)程來解決，但是作為GIS廠家也應(yīng)該對工程投運(yùn)穩(wěn)定性負(fù)責(zé)，因此我們通過回路優(yōu)化，來避免可能出現(xiàn)的誤操作所帶來的安全隱患。

1.2 三工位開關(guān)改進(jìn)方法

以下為改進(jìn)后的控制回路圖（圖3）。

圖3

DS和ES由原來的輔助開關(guān)互鎖改為分合閘接觸器與輔助開關(guān)共同配合互鎖?，F(xiàn)拿DS刀閘為例，DS分閘回路不改動(dòng)，因DS一定在合閘位置時(shí)才能去做分閘操作，由于三工位機(jī)構(gòu)中共用一個(gè)動(dòng)觸頭的特殊性，此時(shí)的ES一定處在分閘位置，ES上對應(yīng)滾珠絲杠上的滑塊一直在最左邊觸碰著WEO，使其常閉觸點(diǎn)保持?jǐn)嚅_同時(shí)操作初期SD常閉也斷開，ES分閘無法實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)也無法進(jìn)行ES合閘，因?yàn)镈S在合閘狀態(tài)時(shí)，SD常閉是斷開的。

在DS合閘回路中串入接地開關(guān)的合閘和分閘接觸器常閉觸點(diǎn)，在DS和ES均分閘狀態(tài)時(shí)，只要給DS合閘命令，KDC便得電，KDC常閉斷開，這樣ES合閘回路在DS合閘的全程都是斷開的。當(dāng)ES分閘不到位的時(shí)候，雖然SE已經(jīng)切換至閉合，但因?yàn)镋S分閘過程中KEO始終得電，KEO常閉保持?jǐn)嚅_，所以只要ES分閘沒完全結(jié)束，DS合閘回路一直斷開。ES刀閘同理。

結(jié)語：

我司已將優(yōu)化后的回路進(jìn)行機(jī)械壽命試驗(yàn)，并已運(yùn)用到工程實(shí)際中，產(chǎn)品投運(yùn)安全可靠。隨著國家電網(wǎng)的智能化水平越來越高以及對GIS要求越來越嚴(yán)格，我司將不斷吸收新的技術(shù)，完成自主研發(fā)并對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化以應(yīng)對競爭激烈的市場。

[1]林莘.現(xiàn)代高壓電器技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．