高壓開關(guān)設(shè)備前門與接地開關(guān)聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)

王志新

（廣東南粵電氣有限公司，廣東汕頭 515021）

0 前言

3.6 ～12 kV的高壓開關(guān)設(shè)備成套配電裝置，主要用于發(fā)電廠、中小型發(fā)電機(jī)送電、工礦企事業(yè)配電以及電力系統(tǒng)的二次變電所的受電、送電及大型高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)等，實(shí)行控制保護(hù)、監(jiān)測之用。由于高壓開關(guān)設(shè)備的電壓較高，為保障操作維護(hù)人員的人身安全，對高壓開關(guān)設(shè)備的操作上的一些聯(lián)鎖有嚴(yán)格的要求，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械聯(lián)鎖，GB3906-2006《3.6～40.5 kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》對此作了明確規(guī)定：聯(lián)鎖控制的可觸及隔室應(yīng)該配有聯(lián)鎖裝置，以便隔室里可觸及的主回路部件在不帶電且接地時(shí)，才能打開該隔室。本文探討設(shè)計(jì)一種防止操作人員誤入帶電隔室的安全可靠的機(jī)械聯(lián)鎖裝置[3]，當(dāng)高壓開關(guān)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，該裝置確保帶電隔室的柜前下門無法打開，只有在接地開關(guān)合閘時(shí)才能打開。

1 機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)原理

高壓開關(guān)設(shè)備柜下門聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)包括柜體下門和接地開關(guān)操作軸，下門安裝于柜體上，下門上裝有舌板，舌板上開有帶缺口的圓孔。支架安裝于柜體防護(hù)板上，支架為弓形結(jié)構(gòu)，支架兩底腳均開有圓孔，作為固定支架的安裝孔，其上下兩側(cè)面上均開有圓形導(dǎo)向孔，兩導(dǎo)向孔上下對穿，聯(lián)鎖桿在此導(dǎo)向孔中上下滑動(dòng)，支架的頂板開有長圓孔，限位銷在此長圓孔中上下滑動(dòng)。聯(lián)鎖桿為L形結(jié)構(gòu)，上端為長條形平板，下端為圓柱形導(dǎo)桿，導(dǎo)桿的直徑小于舌板上的圓孔面大于圓孔的缺口，導(dǎo)桿中上段有一處突然變徑的環(huán)形凹階，凹階的直徑小于舌板上圓孔的缺口。導(dǎo)桿中下段圓柱面上有一螺紋孔。限位銷上半段為螺柱，下半段為圓柱形結(jié)構(gòu)，圓柱段的末端端面開有溝槽，此溝槽可供一字頭螺絲刀轉(zhuǎn)動(dòng)限位銷，限位銷的螺柱螺紋與聯(lián)鎖桿上的螺紋孔相配合。復(fù)位彈簧的內(nèi)徑略大于聯(lián)鎖桿導(dǎo)桿直徑。聯(lián)鎖桿的圓形導(dǎo)桿先穿過舌板的圓孔，再穿過支架上的上導(dǎo)向孔，再穿過復(fù)位彈簧，最后穿過支架上的下導(dǎo)向孔，用一字頭螺絲刀卡住限位銷的溝槽，將限位銷安裝于聯(lián)鎖桿的螺紋孔上，限位銷的圓柱端置于支架的長圓孔中，復(fù)位彈簧處于限位銷的下方及支架的下側(cè)板上方。

接地開關(guān)操作軸為長圓柱結(jié)構(gòu)，上裝有凸輪，采用凸輪可使機(jī)構(gòu)更加輕巧，對可靠性和運(yùn)行壽命起到積極作用[1]，當(dāng)接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)時(shí)（見圖1），凸輪的凸點(diǎn)處于水平方向右方，凸點(diǎn)離開聯(lián)鎖桿的長條板，凸輪的圓弧面與聯(lián)鎖桿的長條面接觸，聯(lián)鎖桿在復(fù)位彈簧的作用下處于最高點(diǎn)，聯(lián)鎖桿上導(dǎo)桿圓柱在舌板的圓孔內(nèi)，聯(lián)鎖桿的凹階在舌板上方，由于聯(lián)鎖桿上導(dǎo)桿的直徑大于舌板上圓孔的缺口，舌板被聯(lián)鎖桿限制住而無法移動(dòng)，使下門無法打開（見圖2～3）。當(dāng)接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)（見圖4），凸輪的凸點(diǎn)向下壓住聯(lián)鎖桿的長條板，使聯(lián)鎖桿下行，復(fù)位彈簧被壓縮，聯(lián)鎖桿上導(dǎo)桿的凹階處于舌板的圓孔內(nèi)，由于聯(lián)鎖桿凹階的直徑比舌板圓孔的缺口小，舌板的缺口能越過聯(lián)鎖桿的凹階脫離聯(lián)鎖桿的限制，下門可自由打開[2]（見圖5～6）。

圖1 接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)

圖2 舌板被聯(lián)鎖桿限制住側(cè)視圖

圖3 舌板被聯(lián)鎖桿限制住三維視圖

圖4 接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)

下門上開有長圓孔，長圓孔的上下方分別開有圓孔。蓋板為彎板結(jié)構(gòu)，包括主蓋板及撥板，主蓋板上開有圓孔和開口長圓孔。用螺栓穿過蓋板上的長圓孔及下門上的下圓孔，將蓋板固定在下門上，采用防松螺母緊固，使蓋板能繞螺栓自由轉(zhuǎn)動(dòng)。用手?jǐn)Q螺絲穿過蓋板上的開口長圓孔及下門上的上圓孔。當(dāng)高壓開關(guān)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，手?jǐn)Q螺絲處于擰緊狀態(tài)，蓋板蓋住下門上的長圓孔。高壓開關(guān)設(shè)備運(yùn)行時(shí)接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)，下門被聯(lián)鎖裝置鎖住而無法打開，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)故障需要快速打開下門進(jìn)行處理時(shí)，可將手?jǐn)Q螺絲擰松，用手指往右撥動(dòng)蓋板上的撥板，可使蓋板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)面露出下門上的長圓孔。用螺絲刀穿過下門上的長圓孔，將限位銷往下壓至聯(lián)鎖桿上導(dǎo)桿的凹階處于舌板的圓孔內(nèi)，由于聯(lián)鎖桿凹階的直徑比舌板圓孔的缺口小，舌板的缺口能越過聯(lián)鎖桿的凹階脫離聯(lián)鎖桿的限制進(jìn)行緊急解鎖，下門可以自由打開（見圖7）。

圖5 舌板脫離聯(lián)鎖桿的限制側(cè)視圖

圖6 舌板脫離聯(lián)鎖桿的限制三維視圖

圖7 緊急解鎖示意圖

當(dāng)突發(fā)故障排除后，需立即將下門重新關(guān)好并將聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)恢復(fù)原狀。

2 各零部件及裝配詳述

本聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)包括：下門、接地開關(guān)操作軸、聯(lián)鎖桿、舌板、支架、限位銷、蓋板及復(fù)位彈簧。下門、接地開關(guān)操作軸安裝在柜體上，支架安裝在柜體右側(cè)二次線防護(hù)板上。

下門上開有長圓孔，長圓孔上方開有上圓孔（內(nèi)焊有螺母），長圓孔下方開有下圓孔，在下門內(nèi)表面上焊接兩個(gè)螺柱。

接地開關(guān)操作軸為長圓柱結(jié)構(gòu)。圓柱中間設(shè)有一凸輪。

聯(lián)鎖桿為L型結(jié)構(gòu)。上端為長條形平板，下端為圓柱形導(dǎo)桿，在導(dǎo)桿的中上段有一突然變徑的環(huán)形凹階，在導(dǎo)桿的中下段有一螺紋孔。

舌板為舌形彎板結(jié)構(gòu)。舌尖處有圓孔及缺口，舌根處有兩長圓孔。

支架為弓形碼結(jié)構(gòu)。包括兩底腳、上側(cè)板、下側(cè)板及弓頂板。兩底腳處于同一平面并分別往兩側(cè)張開，上側(cè)板及下側(cè)板互相平行。在支架的兩底腳上分別開有一圓孔，在支架的上下側(cè)板上開有圓孔，大小相同并對穿。

限位銷為柱形結(jié)構(gòu)。上半段為螺柱，下半段為圓柱，在圓柱段的末端端面上開有一溝槽。

蓋板為彎板結(jié)構(gòu)。包括主蓋板及拔板，主蓋板下端開有圓孔，主蓋板上端開有開口長圓孔（見圖8、圖9）。

圖8 門板緊急解鎖孔

圖9 聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)各零件及裝配實(shí)物

3 聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的具體操作

舌板的舌根緊貼在下門的內(nèi)表面上，舌板上的長圓孔穿過下門內(nèi)表面上的螺柱，將舌板安裝在下門上，使舌板與下門連為一體。

聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)支架的底腳安裝在柜體右側(cè)二次線防護(hù)板上，聯(lián)鎖桿的導(dǎo)向桿先穿過舌板上的圓孔，再穿過支架上側(cè)板的上導(dǎo)向孔，再穿過復(fù)位彈簧，最后穿過支架下側(cè)板的下導(dǎo)向孔。限位銷穿過支架頂板上的長圓孔，用一字頭螺絲刀卡住限位銷上溝槽，限位銷上的螺紋對準(zhǔn)導(dǎo)桿上的螺紋孔，將限位銷鎖在聯(lián)鎖桿上，使限位銷與聯(lián)鎖桿連為一體。限位銷上的圓柱段可在支架頂板上的長圓孔內(nèi)上下滑動(dòng)。接地開關(guān)操作軸裝在柜體右側(cè)。當(dāng)接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)時(shí)，接地開關(guān)操作軸上凸輪上的凸點(diǎn)處于水平方向右方，凸點(diǎn)離開聯(lián)鎖桿的長條板，凸輪上的圓弧面與聯(lián)鎖桿的長條板上端面接觸，聯(lián)鎖桿在復(fù)位彈簧的作用下處于最高點(diǎn)，聯(lián)鎖桿上導(dǎo)桿在舌板的圓孔內(nèi)，聯(lián)鎖桿的凹階在舌板上方，由于聯(lián)鎖桿上導(dǎo)桿的直徑大于舌板上圓孔的缺口，舌板被聯(lián)鎖桿限制住面無法移動(dòng)，使下門無法打開；當(dāng)接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)，接地開關(guān)操作軸上凸輪的凸點(diǎn)向下壓住聯(lián)鎖桿的長條板，使聯(lián)鎖桿下行，復(fù)位彈簧被壓縮，聯(lián)鎖桿上導(dǎo)桿的凹階處于舌板的圓孔內(nèi)，由于聯(lián)鎖桿凹階的直徑比舌板圓孔的缺口小，舌板的缺口能越過聯(lián)鎖桿上的凹階脫離聯(lián)鎖桿的限制，下門可以自由打開。

用防松螺母將蓋板緊固在下門上的圓孔上，使蓋板與下門連為一體，且蓋板可繞著螺栓隨意轉(zhuǎn)動(dòng)。用手?jǐn)Q螺絲穿過蓋板上的開口長圓孔及下門上的上圓孔。當(dāng)高壓開關(guān)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，手?jǐn)Q螺絲處于擰緊狀態(tài)，蓋板蓋住下門上的長圓孔。由于高壓開關(guān)設(shè)備運(yùn)行時(shí)接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)，下門被聯(lián)鎖裝置鎖住而無法打開，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)故障需要快速打開下門進(jìn)行處理時(shí)，可將手?jǐn)Q螺絲擰松，用手指往右撥動(dòng)蓋板上的撥板，可使蓋板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而露出下門上的長圓孔。用螺絲刀穿過下門上的長圓孔，將限位銷往下壓至聯(lián)鎖桿上導(dǎo)桿的凹階處于舌板的圓孔內(nèi)，由于聯(lián)鎖桿上凹階的直徑比舌板圓孔的缺口小，舌板的缺口能越過聯(lián)鎖桿的凹階脫離聯(lián)鎖桿的限制進(jìn)行緊急解鎖，下門可以自由打開。

4 結(jié)束語

本高壓開關(guān)設(shè)備前下門機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，聯(lián)鎖可靠，不容易出現(xiàn)卡死等機(jī)械故障，且具備緊急解鎖功能。在實(shí)際應(yīng)用工程中，取得很好的效果，得到了用戶的肯定和好評。