一种复合型缓冲限位及电气防误动装置的设计应用

黄婷 牛信强 赵聪 闫嫱

（西安西电高压开关操动机构有限责任公司）

0 引言

在高压输变电系统中，高压开关是系统中重要设备之一，其具有关合、切断高压线路、保护线路安全运行的多种功能。操动机构是高压开关的动力源，是高压开关的心脏，操动机构用于控制高压开关进行分闸与合闸动作，动作到位后能可靠停止是对操动机构的基本要求。但目前的高压开关等装置无法对操动机构实现有效的可靠停止，操动机构存在一定的惯性，完成关合或断开高压开关后无法在无冲击的前提下有效停止，因此，会对高压开关造成一定的冲击，可能导致高压开关损坏。

其次，在控制操作机构转动时会由于电气方面的原因出现错误的反方向转动，从而造成无法正确地对高压开关进行关合或切断，而且还会对高压开关另外一侧造成非需求下的关合或切断，一方面导致无法满足正确的关合或切断需要，另外一方面还会造成高压开关另一侧的误操作。这样会给整个线路带来非常大的安全隐患，无法充分保证设备操作的安全性。

本文对一种复合型缓冲限位及电气防误动装置的设计方法进行论述，提供一种具有参考价值的解决方案。

1 一种电动机构复合型缓冲限位及电气防误动装置

1.1 设计目标

为了克服现有技术的上述缺陷，设计了一种复合型缓冲限位及电气防误动装置，其能够有效防止操动机构分闸或合闸到位时的过冲操作，同时还具有电气防误动作功能。

1.2 功能实现

1.2.1 结构组成

复合型缓冲限位及电气防误动装置属左右对称结构，一侧为合闸限位，另一侧为分闸限位。

该装置包括一个支架，支架由一个L型板和一个长方形限位块焊接而成。限位块上左右对称设计有两个与焊接面平行的通孔，分、合闸缓冲器利用这两个通孔左右对称地安装在限位块上，如图1所示。

图1 复合型缓冲限位及电气防误动装置示意图

分、合闸缓冲器结构相同，为螺旋弹簧、碟形弹簧组合的复合型缓冲结构。具体如图2所示，缓冲器由触杆、螺旋弹簧、缓冲器套、十字压板、数片碟型弹簧、挡圈等组成。缓冲器套是一个截面为“T”形的圆柱形套筒。将压板、碟型弹簧、调整垫圈依次套在缓冲器套上，再将缓冲器套穿过限位块上的通孔，露出缓冲器套末端的挡圈槽，利用挡圈将其固定在限位块上。接下来将触杆依次穿过螺旋弹簧、缓冲器套内径、L形压板后露出其末端的螺杆部分，利用螺母紧固其末端螺杆将其安装缓冲器套上。

图2 缓冲器结构示意图

限位块上方与分、合闸缓冲器对应位置各安装一个分、合闸行程开关用于控制机构分、合闸行程。限位块左右两侧安装各一个行程开关用作分、合闸反向误动作保护，简称为反向保护开关。

1.2.2 功能解析

本装置至少具有三种状态。

1）在第一种状态下，如图3所示，当机构处于中间位置时，该装置处于自然状态。操动机构的拐臂未进行转动，分合闸缓冲器均处于自然状态。四个行程开关均处于闭合状态。机构具备分闸或者合闸条件。

图3 当机构处于中间位置时，该装置处于自然状态

2）在第二种状态下，如图4所示，以机构分闸到位为例，操动机构拐臂逆时针正确转动至分闸缓冲器处，缓冲器的触杆受机构拐臂推动，带动其末端的L形压板向后运动直至行程达到分闸行程开关6的复位动作行程后，分闸行程开关6被切换，其串入分闸控制回路的闭点恢复常开，分闸控制回路被切断。整个过程中安装在触杆上的螺旋弹簧和安装在缓冲器套上的碟型弹簧被压缩而阻尼拐臂并吸收多余的动能直至机构停止运动。

图4 机构分闸到位

在此过程中，除分闸行程开关6断开以外，分闸侧反向保护开关9处于闭合状态；合闸行程开关7及合闸侧反向保护开关8亦处于闭合状态。机构具备合闸条件。合闸过程与分闸过程方向相反，原理相同。

3）在第三种状态下，如图5所示，当机构出现分、合闸方向相反误动作时。例如机构发出了合闸指令，拐臂本应该顺时针转动至合闸位置。但是由于某种失误导致拐臂反方向错误转动至分闸位置。从而对分闸行程开关6进行了切换，由于合闸回路并没有被切断拐臂继续转动，此时拐臂推动触杆及缓冲器套继续进行分闸操作，直至缓冲器套上的十字形压板一侧的调节螺钉切换了分闸侧反向保护开关9，分闸侧反向保护开关9串入合闸回路，故合闸回路被断开，电机断电停止。该设计能保证即使机构被误操作亦能使机构及时停止动作以免造成更严重的事故。

图5 机构出现分、合闸方向相反误动作

2 工程应用

该复合型缓冲限位及电气防误动装置，于2019年9月起随某公司电动机构配敞开式隔离开关及接地开关应用于工程，其中包括乌东德至广东广西特高压昆北换流站、柳北换流站、菲律宾直流联网工程、青海-河南特高压直流工程等国内外重点工程。该装置随电动机构在各电站现场运行过程动作可靠、保证操作设备的安全性。

3 结束语

一种操动机构复合型缓冲限位及电气防误动装置，设计紧凑、结构简单、易于装配，能使操动机构在分闸或者合闸到位时可靠停止动作，防止过冲对操动机构及高压开关本体带来的损伤。同时，该装置具有反向保护功能，能使操动机构实际运动方向与操作指令相反的情况下及时停止动作以免对设备造成损伤，确保设备操作的安全性。也可应用于其他操动机构的缓冲限位及反向保护操作。适于在行业内推广使用。