一種斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)泄壓控制系統(tǒng)及方法

葉 瑞 段繼洲 查笑春 張永強(qiáng) 郝成云

（西安西電開關(guān)電氣有限公司，西安 710077）

一種斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)泄壓控制系統(tǒng)及方法

葉 瑞 段繼洲 查笑春 張永強(qiáng) 郝成云

（西安西電開關(guān)電氣有限公司，西安 710077）

當(dāng)變電站某條線路進(jìn)行停電檢修作業(yè)時(shí)，需要將相應(yīng)間隔斷路器已儲滿的能量泄掉，實(shí)現(xiàn)閉鎖功能，從而防止斷路器誤動作。本文以液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)的釋壓原理為理論基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，介紹了一種斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)程泄壓控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過安裝在液壓彈簧機(jī)構(gòu)的電動推桿頂壓液壓閥，電動推桿運(yùn)動到位后，液壓彈簧機(jī)構(gòu)開始泄壓，釋放儲能彈簧能量。液壓機(jī)構(gòu)只有在電動推桿恢復(fù)后，才能通過儲能電機(jī)開始儲能。該系統(tǒng)可以在斷路器分閘后控制液壓彈簧機(jī)構(gòu)自動泄能，有效防止斷路器誤合事故的發(fā)生。本系統(tǒng)適用于無人值守變電站。

高壓開關(guān)；液壓彈簧；斷路器；閉鎖；分閘；無人值守

液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)是由碟形彈簧作為儲能部件、液壓油為傳動載體的高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)。液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)進(jìn)行儲能操作時(shí)，需要通過對碟形彈簧壓縮量的控制來保證機(jī)構(gòu)具備分閘、合分閘、重合閘閉鎖和額定壓力4個等級的操作功，并提供對應(yīng)的儲能位置指示，顯示機(jī)構(gòu)所儲的能量。當(dāng)液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)在儲能狀態(tài)、未連接負(fù)載調(diào)試操作或連接負(fù)載檢修操作時(shí)，都需要平穩(wěn)地釋放機(jī)構(gòu)儲存的能量，以避免機(jī)構(gòu)處于高壓狀態(tài)無法調(diào)試或發(fā)生誤動造成危險(xiǎn)。因此，需要一種儲能控制系統(tǒng)來控制液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)的儲能及釋壓過程，并提供相應(yīng)的位置反饋，從而起到控制及保護(hù)機(jī)構(gòu)的作用。

本文介紹了一種斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)泄壓控制系統(tǒng)，可遠(yuǎn)程控制液壓彈簧機(jī)構(gòu)泄壓與儲能，該系統(tǒng)可接收遠(yuǎn)程遙控脈沖指令和就地操作開關(guān)指令，通過電動推桿推動液壓彈簧機(jī)構(gòu)的泄壓閥實(shí)現(xiàn)對液壓機(jī)構(gòu)泄壓的控制。當(dāng)高壓開關(guān)需要停電檢修時(shí)，在斷路器分閘后控制液壓彈簧機(jī)構(gòu)自動泄能，為液壓彈簧機(jī)構(gòu)泄壓提供了便捷的操作方式，以防止發(fā)生斷路器誤合造成事故。

1 常規(guī)液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)的釋壓原理

常規(guī)的液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)的儲能及釋壓過程由泄壓閥及泄壓手柄實(shí)現(xiàn)控制，泄壓手柄為就地手動操作，不能遠(yuǎn)程操作，在需要釋放機(jī)構(gòu)能量時(shí)，需靠近機(jī)構(gòu)，兩人以上協(xié)作拆除機(jī)構(gòu)罩或打開機(jī)構(gòu)箱，才能手動完成泄壓，操作不方便，且操作時(shí)由于液壓彈簧機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可能會造成人為誤動，有一定的危險(xiǎn)性；對一些結(jié)構(gòu)特殊的斷路器來說更無法達(dá)到性能要求。泄壓手柄即使被瞬間打開，由于機(jī)構(gòu)泄壓過快也會對機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，且手動操作難以保證泄壓操作的規(guī)范性，可能帶來不必要的損傷。除此之外，泄壓手柄不具備保持泄壓狀態(tài)的功能，對某些斷路器來說，無法達(dá)到一些特殊的性能要求。圖1所示為常規(guī)液壓機(jī)構(gòu)泄壓系統(tǒng)組成示意圖。

圖1 常規(guī)液壓機(jī)構(gòu)泄壓系統(tǒng)組成示意圖

2 技術(shù)方案

2.1 系統(tǒng)組成

本文介紹了一種液壓彈簧機(jī)構(gòu)泄壓控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)組成部分如圖2所示。

該系統(tǒng)包括電氣控制回路、限位開關(guān)、電動推桿以及供電模塊。電氣控制回路的輸入端連接有操作開關(guān)和外部脈沖遙控命令的電氣接口，電氣控制回路的輸出端通過電動推桿與泄壓閥連接；限位開關(guān)被安裝在液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)上，用于獲取液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)的儲能狀態(tài)和泄壓開關(guān)的分合位置；就地遠(yuǎn)方轉(zhuǎn)換開關(guān)用于切換就地泄壓操作和接收外部脈沖遙控命令。

圖2 泄壓系統(tǒng)組成示意圖

2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本泄壓系統(tǒng)動力源是電動推桿，它通過安裝在內(nèi)部的齒輪傳動機(jī)構(gòu)和絲桿螺母傳動機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)直線運(yùn)動且輸出推力的 DC 24V電驅(qū)動裝置，通過外部繼電器搭建的電氣回路控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)推桿的伸出與收縮。電動推桿外形圖如圖3所示。

圖3 電動推桿外形圖

圖4 泄壓系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖

圖4所示為泄壓系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。本系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)包括電動推桿、電動推桿支架及連接泄壓閥的連接桿機(jī)構(gòu)，支架的一側(cè)設(shè)置有銷釘。安裝時(shí)，將銷釘穿過銷孔固定在液壓彈簧機(jī)構(gòu)底架上，支架另一側(cè)與電動推桿連接，電動推桿的下端與泄壓閥通過螺釘?shù)纸樱恍箟簳r(shí)，電動推桿伸出，擠壓泄壓閥，泄壓閥的閥口開啟，開始泄壓；儲能時(shí)，電動推桿收縮，拉動泄壓閥，泄壓閥閥口關(guān)閉，同時(shí)儲能電機(jī)起動開始儲能。

2.3 電氣控制原理

本文所述的泄壓控制和儲能控制，是以電氣控制回路為控制核心的。電氣控制回路主要包括泄壓系統(tǒng)控制回路、泄壓系統(tǒng)指示回路、泄壓系統(tǒng)電動推桿回路以及使用泄壓系統(tǒng)的液壓彈簧機(jī)構(gòu)電機(jī)回路。

1）泄壓系統(tǒng)控制回路

在泄壓系統(tǒng)控制回路（如圖5所示）中，通過就地遠(yuǎn)方開關(guān)切換遙控操作或就地操作，油壓儲滿時(shí)可進(jìn)行泄壓操作，油壓泄至零位時(shí)可進(jìn)行儲能操作。操作時(shí)繼電器線圈帶電，繼電器節(jié)點(diǎn)發(fā)生切換，改變電動推桿電機(jī)的電流方向，實(shí)現(xiàn)電動推桿的伸出和拉回。

圖5 泄壓系統(tǒng)控制回路圖

2）泄壓系統(tǒng)指示回路

圖6 泄壓系統(tǒng)指示回路圖

在泄壓系統(tǒng)指示回路（如圖6所示）中，紅綠指示燈分別接收液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)油壓限位開關(guān)返回的儲能狀態(tài)和油壓零位狀態(tài)，紅燈表示機(jī)構(gòu)完成泄壓，綠燈表示機(jī)構(gòu)完成儲能。

3）泄壓系統(tǒng)電動推桿回路

在泄壓系統(tǒng)電動推桿電機(jī)回路（如圖7所示）中，泄壓操作時(shí)，泄壓繼電器常開節(jié)點(diǎn)閉合，電流從左流入，電動推桿電機(jī)正轉(zhuǎn)，電動推桿伸出；儲能時(shí)，儲能繼電器常開節(jié)點(diǎn)閉合，電流從右流入，電動推桿電機(jī)反轉(zhuǎn)，電動推桿縮回。從而完成液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)的泄壓與儲能過程。

圖7 泄壓系統(tǒng)電動推桿回路圖

4）使用泄壓系統(tǒng)的液壓彈簧機(jī)構(gòu)電機(jī)回路

在泄壓系統(tǒng)液壓機(jī)構(gòu)儲能電機(jī)回路（如圖8所示）中，在液壓彈簧機(jī)構(gòu)儲能電機(jī)回路串聯(lián)液壓彈簧操動機(jī)構(gòu)的未儲能節(jié)點(diǎn)與泄壓繼電器常閉節(jié)點(diǎn)，當(dāng)液壓彈簧處于未儲能狀態(tài)且泄壓控制回路未觸發(fā)時(shí)，液壓彈簧儲能電機(jī)開始運(yùn)作，液壓彈簧開始儲能；在液壓彈簧能量儲滿或泄壓控制回路觸發(fā)的情況下，液壓彈簧的儲能電機(jī)不工作，以防電機(jī)長期空轉(zhuǎn)影響壽命。

圖8 使用泄壓系統(tǒng)的液壓彈簧機(jī)構(gòu)電機(jī)回路圖

3 采用泄壓系統(tǒng)的液壓彈簧機(jī)構(gòu)的操作方法

本文描述的液壓彈簧機(jī)構(gòu)泄壓控制系統(tǒng)在使用過程中，停電檢修與送電投運(yùn)需按照以下流程進(jìn)行操作。

3.1 停電檢修前的泄壓操作

當(dāng)使用本系統(tǒng)時(shí)，可通過就地遠(yuǎn)方操作開關(guān)切換就地操作泄壓開關(guān)或發(fā)送脈沖遙控命令。在泄壓控制回路接收到泄壓命令后，控制電動推桿頂推泄壓閥開始泄壓，同時(shí)切斷斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)的儲能電機(jī)電源回路；待油壓泄至零位后，觸發(fā)油壓零位限位開關(guān)，返回泄壓完成信號，油壓零位紅燈亮起，開始檢修工作。圖 9所示為遠(yuǎn)程泄壓操作流程圖。

圖9 遠(yuǎn)程泄壓操作流程圖

3.2 帶電投運(yùn)前的儲能操作

當(dāng)使用本系統(tǒng)時(shí)，可通過就地遠(yuǎn)方操作開關(guān)切換就地操作泄壓開關(guān)或發(fā)送脈沖遙控命令。在儲能控制回路接收到儲能命令后，控制電動推桿反向拉拔泄壓閥復(fù)位，同時(shí)接通斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)的儲能電機(jī)電源回路，儲能電機(jī)開始儲能；待油壓儲滿后，觸發(fā)油壓儲滿限位開關(guān)，切斷儲能電機(jī)電源回路，同時(shí)油壓儲滿綠燈亮起，返回儲能完成信號，開始相關(guān)帶電投運(yùn)工作。如圖10所示為遠(yuǎn)程儲能操作流程圖。

4 應(yīng)用和試驗(yàn)

本文描述的遠(yuǎn)程泄壓控制系統(tǒng)在斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)上進(jìn)行試裝，隨斷路器本體完成了型式試驗(yàn)，泄壓系統(tǒng)均正常工作，對本系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。表1為進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目。圖11所示為安裝有遠(yuǎn)程泄壓控制系統(tǒng)的液壓彈簧斷路器機(jī)構(gòu)。

圖10 遠(yuǎn)程儲能操作流程圖

表1 型式試驗(yàn)項(xiàng)目

圖11 安裝有遠(yuǎn)程泄壓系統(tǒng)的液壓彈簧斷路器機(jī)構(gòu)

5 結(jié)論

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文描述的泄壓系統(tǒng)可以在斷路器分閘后控制液壓彈簧機(jī)構(gòu)自動泄能，投運(yùn)前控制斷路器液壓彈簧機(jī)構(gòu)的自動儲能，該系統(tǒng)通過安裝在液壓彈簧機(jī)構(gòu)的電動推桿頂壓液壓閥來控制液壓彈簧機(jī)構(gòu)開始泄壓，釋放儲能彈簧能量。液壓機(jī)構(gòu)只有在電動推桿返回原位后，才能通過儲能電機(jī)開始儲能。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，可以在斷路器分閘后控制液壓彈簧機(jī)構(gòu)自動泄能，有效防止了斷路器誤合事故的發(fā)生。

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The CB Spring Mechanism Hydraulic Pressure Relief Remote Control System and Method

Ye Rui Duan Jizhou Zha Xiaochun Zhang Yongqiang Hao Chengyun
(Xi’an XD Switchgear Electric Co.,Ltd,Xi’an 710077)

When a line of substation need to cut power for maintenance.The corresponding circuit breaker has been stocked need to release energy in order to achieve locking function to prevent the breaker malfunction and avoid accidents.The theoretical basis of this paper is the principle of release the pressure of hydraulic spring operating mechanism.Combined with practical application,it describes a remote control system for the relese energy of spring breakers hydraulic mechanism.The system is used putting electric to press Hydraulic valves which is installed in the hydraulic spring mechanism.When the electric putter movement to the energy release position,hydraulic spring mechanism start to relief then the energy of storage spring is released.Hydraulic mechanism only after electric putter back to original,charging motor can start work and store energy.you can control the hydraulic spring mechanism automatic release energy after circuit breaker opening,effectively prevent the circuit breaker closing mistakenly accident.The system is suitable for Unattended substation.

GIS; hydraulic spring; circuit breakers; lockout; open; unattended

葉 瑞（1982-），男，工程師，碩士，從事GIS智能控制系統(tǒng)研發(fā)、放電定位產(chǎn)品的研發(fā)及工程應(yīng)用工作。