一種復合型緩沖限位及電氣防誤動裝置的設計應用

黃婷 牛信強 趙聰 閆嬙

（西安西電高壓開關操動機構有限責任公司）

0 引言

在高壓輸變電系統(tǒng)中，高壓開關是系統(tǒng)中重要設備之一，其具有關合、切斷高壓線路、保護線路安全運行的多種功能。操動機構是高壓開關的動力源，是高壓開關的心臟，操動機構用于控制高壓開關進行分閘與合閘動作，動作到位后能可靠停止是對操動機構的基本要求。但目前的高壓開關等裝置無法對操動機構實現(xiàn)有效的可靠停止，操動機構存在一定的慣性，完成關合或斷開高壓開關后無法在無沖擊的前提下有效停止，因此，會對高壓開關造成一定的沖擊，可能導致高壓開關損壞。

其次，在控制操作機構轉動時會由于電氣方面的原因出現(xiàn)錯誤的反方向轉動，從而造成無法正確地對高壓開關進行關合或切斷，而且還會對高壓開關另外一側造成非需求下的關合或切斷，一方面導致無法滿足正確的關合或切斷需要，另外一方面還會造成高壓開關另一側的誤操作。這樣會給整個線路帶來非常大的安全隱患，無法充分保證設備操作的安全性。

本文對一種復合型緩沖限位及電氣防誤動裝置的設計方法進行論述，提供一種具有參考價值的解決方案。

1 一種電動機構復合型緩沖限位及電氣防誤動裝置

1.1 設計目標

為了克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，設計了一種復合型緩沖限位及電氣防誤動裝置，其能夠有效防止操動機構分閘或合閘到位時的過沖操作，同時還具有電氣防誤動作功能。

1.2 功能實現(xiàn)

1.2.1 結構組成

復合型緩沖限位及電氣防誤動裝置屬左右對稱結構，一側為合閘限位，另一側為分閘限位。

該裝置包括一個支架，支架由一個L型板和一個長方形限位塊焊接而成。限位塊上左右對稱設計有兩個與焊接面平行的通孔，分、合閘緩沖器利用這兩個通孔左右對稱地安裝在限位塊上，如圖1所示。

圖1 復合型緩沖限位及電氣防誤動裝置示意圖

分、合閘緩沖器結構相同，為螺旋彈簧、碟形彈簧組合的復合型緩沖結構。具體如圖2所示，緩沖器由觸桿、螺旋彈簧、緩沖器套、十字壓板、數(shù)片碟型彈簧、擋圈等組成。緩沖器套是一個截面為“T”形的圓柱形套筒。將壓板、碟型彈簧、調(diào)整墊圈依次套在緩沖器套上，再將緩沖器套穿過限位塊上的通孔，露出緩沖器套末端的擋圈槽，利用擋圈將其固定在限位塊上。接下來將觸桿依次穿過螺旋彈簧、緩沖器套內(nèi)徑、L形壓板后露出其末端的螺桿部分，利用螺母緊固其末端螺桿將其安裝緩沖器套上。

圖2 緩沖器結構示意圖

限位塊上方與分、合閘緩沖器對應位置各安裝一個分、合閘行程開關用于控制機構分、合閘行程。限位塊左右兩側安裝各一個行程開關用作分、合閘反向誤動作保護，簡稱為反向保護開關。

1.2.2 功能解析

本裝置至少具有三種狀態(tài)。

1）在第一種狀態(tài)下，如圖3所示，當機構處于中間位置時，該裝置處于自然狀態(tài)。操動機構的拐臂未進行轉動，分合閘緩沖器均處于自然狀態(tài)。四個行程開關均處于閉合狀態(tài)。機構具備分閘或者合閘條件。

圖3 當機構處于中間位置時，該裝置處于自然狀態(tài)

2）在第二種狀態(tài)下，如圖4所示，以機構分閘到位為例，操動機構拐臂逆時針正確轉動至分閘緩沖器處，緩沖器的觸桿受機構拐臂推動，帶動其末端的L形壓板向后運動直至行程達到分閘行程開關6的復位動作行程后，分閘行程開關6被切換，其串入分閘控制回路的閉點恢復常開，分閘控制回路被切斷。整個過程中安裝在觸桿上的螺旋彈簧和安裝在緩沖器套上的碟型彈簧被壓縮而阻尼拐臂并吸收多余的動能直至機構停止運動。

圖4 機構分閘到位

在此過程中，除分閘行程開關6斷開以外，分閘側反向保護開關9處于閉合狀態(tài)；合閘行程開關7及合閘側反向保護開關8亦處于閉合狀態(tài)。機構具備合閘條件。合閘過程與分閘過程方向相反，原理相同。

3）在第三種狀態(tài)下，如圖5所示，當機構出現(xiàn)分、合閘方向相反誤動作時。例如機構發(fā)出了合閘指令，拐臂本應該順時針轉動至合閘位置。但是由于某種失誤導致拐臂反方向錯誤轉動至分閘位置。從而對分閘行程開關6進行了切換，由于合閘回路并沒有被切斷拐臂繼續(xù)轉動，此時拐臂推動觸桿及緩沖器套繼續(xù)進行分閘操作，直至緩沖器套上的十字形壓板一側的調(diào)節(jié)螺釘切換了分閘側反向保護開關9，分閘側反向保護開關9串入合閘回路，故合閘回路被斷開，電機斷電停止。該設計能保證即使機構被誤操作亦能使機構及時停止動作以免造成更嚴重的事故。

圖5 機構出現(xiàn)分、合閘方向相反誤動作

2 工程應用

該復合型緩沖限位及電氣防誤動裝置，于2019年9月起隨某公司電動機構配敞開式隔離開關及接地開關應用于工程，其中包括烏東德至廣東廣西特高壓昆北換流站、柳北換流站、菲律賓直流聯(lián)網(wǎng)工程、青海-河南特高壓直流工程等國內(nèi)外重點工程。該裝置隨電動機構在各電站現(xiàn)場運行過程動作可靠、保證操作設備的安全性。

3 結束語

一種操動機構復合型緩沖限位及電氣防誤動裝置，設計緊湊、結構簡單、易于裝配，能使操動機構在分閘或者合閘到位時可靠停止動作，防止過沖對操動機構及高壓開關本體帶來的損傷。同時，該裝置具有反向保護功能，能使操動機構實際運動方向與操作指令相反的情況下及時停止動作以免對設備造成損傷，確保設備操作的安全性。也可應用于其他操動機構的緩沖限位及反向保護操作。適于在行業(yè)內(nèi)推廣使用。