SF6 絕緣真空斷路器隔離設備聯鎖方案探討

李彬

摘要：隨著國家現代化發展，社會對電的依賴，要求供電系統可靠性更高。SF6絕緣真空斷路器因其免維護的特點，在配網領域大規模使用。SF6絕緣真空斷路器在檢修時需要一個明顯可見斷開點，以保證檢修人員和設備的安全。因此隔離開關的聯鎖方案的選擇是實現SF6絕緣真空斷路器免維護的關鍵因素，對此，本文首先闡述了密封真空斷路器帶隔離的基本要求，再綜合對比目前的隔離設備聯鎖方案，最終結合現有技術提出改進思路。

關鍵詞：SF6絕緣真空斷路器，隔離開關，一體式聯鎖方案

SF6絕緣真空斷路器（0表壓的狀態下，真空斷路器的箱體內充滿了SF6氣體，對斷路器的氣密性要求很高）在使用過程中需要與隔離開關配合，在分閘后建立可靠的絕緣間隙，將需要檢修的設備或線路與電源用一個明顯的斷開點隔開，以保證檢修人員和設備的安全。為了減小整體設備的體積、節省空間，目前一般一種將SF6絕緣真空斷路器與隔離開關一體設計，這種設備必須確保在SF6絕緣真空斷路器合閘狀態時，隔離開關不能分閘，只有在SF6絕緣真空斷路器分閘時，隔離開關才能進行操作（分閘或合閘）。

為了防止發生誤操作，需要在SF6絕緣真空斷路器與隔離開關之間設置防止誤操作的聯鎖裝置。

一、目前聯鎖方案有以下幾種

方案一：主軸延長一體式聯鎖方案

本體端：將斷路器內部控制分合閘的大軸延長，殼體外側伸出，做好大軸轉動的密封設計，根據大軸的轉動角度安裝拐臂和連桿。

隔離端：隔離架上設置長腰孔，本體端大軸上的拐臂轉動帶動連桿運動可在長腰孔中前后滑動，有效的將轉動為前后滑動。

隔離主軸：根據隔離主軸旋轉的分合位置，焊接或安裝限位板。限位板與隔離架長腰孔，在正常狀態分合時，是完全貫穿，不受阻礙。如非正常狀態（如隔離開關分合不到位），限位板將堵塞長腰孔。

正常分閘時，斷路器大軸將順時針轉動一個角度，主軸上裝有的拐臂同時旋轉，拐臂帶動連桿在長腰孔向前移動，隔離解鎖，隔離主軸可自由轉動，隔離開關可自由分閘，合閘。

正常合閘時，斷路器大軸將逆時針轉動一個角度，主軸上裝有的拐臂同時旋轉，拐臂帶動連桿在長腰孔向后移動，連桿將卡在主軸限位板之間，隔離主軸無法自由轉動，隔離開關無法改變狀態。

誤操作情況1：斷路器分閘時，工作人員手動合隔離開關未到位。隔離主軸的限位板轉至長腰孔中，阻攔了連桿向后移動位置。工作人員操作斷路器合閘時（合閘速度0.6±0.2m/s），斷路器大軸將逆時針轉動一個角度，主軸上裝有的拐臂同時旋轉，拐臂帶動連桿在長腰孔向后移動，但是隔離限位板已將其移動路徑完全遮擋。由于合閘速度過快，會產生強大的沖擊力。輕則隔離主軸上的限位板受作用力撞擊，變形或損壞，導致隔離開關失去聯鎖功能。重則連桿受作用力撞擊，導致斷路器主軸變形，影響斷路器的氣密性，造成SF6氣體泄漏，導致真空斷路器內部絕緣強度下降，無法承受過電壓。

誤操作情況2：斷路器合閘狀態，工作人員強行手動分隔離開關，由于連桿將卡在主軸限位板之間，在極端強力手動分隔離開關的情況下，隔離主軸上的限位板受作用力撞擊，變形或損壞，導致隔離開關失去聯鎖功能。或連桿受作用力撞擊，導致斷路器主軸變形，影響斷路器的氣密性，造成SF6氣體泄漏，導致真空斷路器內部絕緣強度下降，無法承受過電壓。

方案二：分合指針一體式聯鎖方案。

此方案類似于方案一，主要區別在于本體端的設計：通過操作機構運動驅動分合指針轉動角度帶動連桿運動。隔離端、隔離主軸均采用方案一相同方案。

誤操作情況1：斷路器分閘時，工作人員手動合隔離開關未到位。會與方案一產生同樣的結果，而斷路器指針一般采用2-3mm厚度的鋼板，在杠杠作用下，操作指針極易損壞無法無法正確指示開關狀態。

誤操作情況2：斷路器合閘狀態，工作人員誤操作手動分隔離開關，會與方案一產生同樣的結果，而斷路器指針一般采用2-3mm厚度鋼板，在杠杠作用下，操作指針極易損壞無法無法正確指示開關狀態。

二、解決以上隱患的聯鎖方案改進思路

設計產品時創新點在于聯鎖裝置：考慮滿足密封設計前提下能可靠聯鎖，且不懼誤動作。

從方向角度區分：方案一聯鎖裝置為斷路器背面，方案二聯鎖裝置為斷路器正面，此方案聯鎖裝置為斷路器側面，靠近隔離開關側。詳見示意圖。

斷路器內部控制分合閘的大軸12，在合適的位置安裝拐臂8，拐臂為順時針運動，在90°位置安裝連桿16，連桿套在拐臂孔內，再通過密封套，將整個傳動系統順時針運動轉變為前后運動。最終實現拉桿5會根據分合閘的大軸12的分合情況進行前后移動。

拉桿5為魚叉式，只做定向前后擺動。橫桿9承受外力，用于連鎖隔離開關。拉桿5通過壓縮彈簧18推動橫桿9前后運動。

正常分閘時，拐臂8向下運動，轉化到拉桿5向前運動，拉桿5同時帶動橫桿9向前移動，隔離主軸限位板14不受阻礙，隔離開關可正常分合閘。

正常合閘時，拐臂8向上運動，轉化到拉桿5向后運動，拉桿5同時帶動橫桿9向后移動，攔住隔離主軸限位板14的移動位置，隔離主軸受限，隔離開關無法改變狀態。

誤操作情況1：斷路器分閘時，工作人員手動合隔離開關未到位。隔離主軸的限位板轉至長腰孔中，阻攔了橫桿9向后移動位置。工作人員操作斷路器合閘，拐臂8向上運動，轉化到拉桿5向后運動，拉桿5同時帶動橫桿9向后移動，隔離主軸限位板14在其路徑位置上。橫桿9無法移動，拉桿繼續運動，導致壓縮彈簧18受力儲能。此方案在于隔離開關合閘未到位的情況下，斷路器能正常合閘，不影響整體性能。隔離開關如后期合到位，隔離主軸限位板14會移開，壓縮彈簧18自動釋放壓力推動橫桿9向后移動鎖住隔離大軸的限位板14。

誤操作情況2：斷路器合閘狀態，工作人員誤操作手動分隔離開關，橫桿9已攔住隔離主軸限位板14的移動位置，隔離主軸受限，受作用力存在隔離主軸限位板受力變形，或橫桿9受力變形。橫桿9與拉桿5之間并無任何作用力，故對斷路器整體密封性毫無影響。

此聯鎖方案裝置實現用于吸收斷路器分合閘機構中斷路器主軸由于誤操作而受到的作用力。能夠降低由于誤操作產生的作用力對真空斷路器主軸的影響、保證真空斷路器和隔離開關能正常工作，確保其SF6真空斷路器密封效果。

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