一種550kV接地開(kāi)關(guān)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

蘆宇峰 黃金劍 易少俊

一種550kV接地開(kāi)關(guān)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

蘆宇峰1黃金劍1易少俊2

（1.廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院 廣西南寧 530023 2.江蘇省如高高壓電器有限公司 江蘇如皋 226572）

接地開(kāi)關(guān)是變電站廣泛使用的一次設(shè)備之一，其工作的可靠性直接關(guān)系到變電站一次線路的安全運(yùn)行。本文針對(duì)工程項(xiàng)目中一種應(yīng)用最廣泛的550kV接地開(kāi)關(guān)合閘過(guò)程中出現(xiàn)的卡澀問(wèn)題，對(duì)其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了故障實(shí)物檢查分析和理論力學(xué)分析，找出了其合閘卡澀的原因。并據(jù)此采取縮短傳動(dòng)鏈、減小壓力角、滑動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)改滾動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和增加導(dǎo)程四種方法改進(jìn)了該接地開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)樣機(jī)對(duì)比測(cè)試，驗(yàn)證了該地刀改進(jìn)后的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的可行性，從根本上解決了該類(lèi)型接地開(kāi)關(guān)的的卡澀問(wèn)題，可為同類(lèi)接地開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供參考。

550kV接地開(kāi)關(guān)；滑動(dòng)摩擦；導(dǎo)程；四連桿傳動(dòng)；壓力角；傳動(dòng)鏈

引言

550kV接地開(kāi)關(guān)（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“地刀”）在500kV變電站中使用極其廣泛，主要用于500kV變電站一次線路接地，以保護(hù)檢修人員人身安全和相關(guān)設(shè)備安全。若地刀接地失效，將會(huì)導(dǎo)致造成變電站相關(guān)線路切換、設(shè)備檢修工作無(wú)法按期進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及一次設(shè)備運(yùn)行安全和檢修人員人身安全。因此，改進(jìn)地刀傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，提高地刀傳動(dòng)的可靠性，對(duì)確保變電站一次線路運(yùn)行、檢修的可靠性、安全性具有重要意義。

本文針對(duì)550kV立開(kāi)式接地開(kāi)關(guān)出現(xiàn)的合閘卡澀問(wèn)題，對(duì)其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)物檢查分析和理論力學(xué)分析，找出了其合閘卡澀的原因。采取縮短傳動(dòng)鏈、減小壓力角、滑動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)改滾動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和增大導(dǎo)程四種方法改進(jìn)了該接地開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)樣機(jī)對(duì)比操作測(cè)試，驗(yàn)證了改進(jìn)后的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的可行性，從根本上解決了該類(lèi)型接地開(kāi)關(guān)的的傳動(dòng)卡澀問(wèn)題。

1 地刀合閘卡澀現(xiàn)象及問(wèn)題分析

地刀合閘卡澀現(xiàn)象：

如圖1，此時(shí)三級(jí)平面四連桿對(duì)導(dǎo)電管徑向分力F徑向被完全約束，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)終止，軸向分力F軸向開(kāi)始增加并驅(qū)動(dòng)導(dǎo)電管向上滑動(dòng)，力學(xué)模型變?yōu)閾u桿滑塊傳動(dòng)，使動(dòng)觸頭插入靜觸頭內(nèi)，完成合閘動(dòng)作。分閘傳動(dòng)過(guò)程與合閘傳動(dòng)過(guò)程相反。

圖1 550kV立開(kāi)式接地開(kāi)關(guān)導(dǎo)電傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖

在操動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩一定的情況下，為增大驅(qū)動(dòng)力F，有效的手段減小壓力角α，以降低摩擦阻力，提高軸向驅(qū)動(dòng)分力。此外，以減小摩擦系數(shù)來(lái)降低摩擦阻力，減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)，也是增大驅(qū)動(dòng)力F的手段。

2 測(cè)試驗(yàn)證方法

以JW10-550接地開(kāi)關(guān)為測(cè)試對(duì)象（操動(dòng)機(jī)構(gòu)為SRCJ2或操動(dòng)機(jī)構(gòu)等同SRCJ2），通過(guò)故障復(fù)現(xiàn)，找到5相手動(dòng)及電動(dòng)合閘操作，在剛合位置都出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象的JW10-550接地開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。分別通過(guò)縮短傳動(dòng)鏈、減小壓力角、最大導(dǎo)程和滑動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)改滾動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等方案，驗(yàn)證原故障樣機(jī)卡澀問(wèn)題是否消除，并測(cè)試對(duì)應(yīng)方案的操作力大小（檢測(cè)儀器：高壓開(kāi)關(guān)操作力測(cè)試裝置），以此測(cè)試驗(yàn)證改進(jìn)方案的有效性。

僅更換故障樣機(jī)的導(dǎo)向桿，使得導(dǎo)向桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)由滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)。測(cè)試結(jié)果表明，故障樣機(jī)手動(dòng)及電動(dòng)合閘操作，地刀均能順暢合閘，且在剛合位置導(dǎo)電管無(wú)瞬停抖動(dòng)現(xiàn)象。手動(dòng)操作，對(duì)應(yīng)手動(dòng)操作力達(dá)到33～45N。

此結(jié)果表明，滑動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)改滾動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案對(duì)改善地刀傳動(dòng)結(jié)構(gòu)效果十分明顯。由此再次說(shuō)明，導(dǎo)向桿上的上下導(dǎo)向軸套之間的支撐、導(dǎo)向?qū)С唐?，?dǎo)電管受力狀況不良，是導(dǎo)致地刀在剛合位置卡澀的主要原因。

此方案不足之處，因?qū)驖L輪與導(dǎo)電管導(dǎo)向接觸為點(diǎn)接觸，導(dǎo)程偏短，支撐不足，導(dǎo)電管在分合閘過(guò)程中有晃動(dòng)現(xiàn)象。

在將導(dǎo)向滾輪間導(dǎo)程增加150mm后，驗(yàn)證結(jié)果表明，導(dǎo)電管在分合閘過(guò)程中不再出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象。

該類(lèi)型地刀在剛合位置出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，主要為導(dǎo)向桿上的上下導(dǎo)向軸套之間的支撐、導(dǎo)向?qū)С唐?，?dǎo)電管受力狀況不良所致。其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案為滑動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)改滾動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、縮短傳動(dòng)鏈和增加導(dǎo)程。

3 結(jié)論

本文由實(shí)際工程項(xiàng)目出發(fā)，改進(jìn)了550kV立開(kāi)式接地開(kāi)關(guān)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，解決了該類(lèi)型地刀合閘卡澀問(wèn)題；找到了550kV立開(kāi)式接地開(kāi)關(guān)合閘卡澀現(xiàn)象的主要原因，及該傳動(dòng)結(jié)構(gòu)存在導(dǎo)電管支撐導(dǎo)程偏小，導(dǎo)電管受力狀況不良的設(shè)計(jì)缺陷?？蔀橥?lèi)接地開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供參考。

[1]林巖，等，戶外高壓隔離開(kāi)關(guān)常見(jiàn)缺陷分析及對(duì)策[J].電子科學(xué)，2010（3）．

[2]陳鐵鋼，關(guān)紅偉，等，JW5-550/J63-160新型高壓交流接地開(kāi)關(guān)[J].科技論壇，2013（16）．

[3]夏立國(guó)，等.800kV超B類(lèi)接地開(kāi)關(guān)[J].黑龍江科技信息，2010（30）．

[4]邱志斌，阮江軍，等，高壓隔離開(kāi)關(guān)機(jī)械故障分析及診斷技術(shù)綜述[J].高壓電器，2015（8）．

TM351

A

1004-7344（2016）33-0092-01

廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司公司科技項(xiàng)目（GXKJQQ20151026）。

2016-10-12

蘆宇峰（1982-），男，工程師，研究生，主要從事電網(wǎng)設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行質(zhì)量評(píng)估等工作。