接地开关电动操作的研发及结构设计

安徽艾伦默顿电气有限公司接地开关电动操作的研发及结构设计李宇安徽艾伦默顿电气有限公司160618摘要：随着国家智能电网建设的全面推进，电网对电力系统中的开关设备不仅要求监测、控制及保护等方面实现智能化，而且还要求开关设备的操作实现智能化。在智能化的开关柜中，准确、可靠的接地开关电动操作机构就成为必不可少的产品了。关键词：开关柜接地开关电动操作一、前言本文介绍的接地开关电动操作机构是安徽艾伦默顿电气有限公司设计开发的一款先进的智能操作机构，与具有短路关合能力及快速合闸机构的JN15型接地开关相配合，具有可靠的“五防”联锁，满足了智能电网发展的需求，研究和探讨优良的接地开关电动操作的应用有着实际的意义和价值。安徽艾伦默顿电气有限公司二、接地开关电动操作机构的研发过程电动操控装置所要操作的是具有较强关合能力的弹簧操作快速接地开关，操作转角为90°，操作力矩为分闸：200N·m，合闸：120N·m。电动操作机构从产品的安装、调试及客户的使用要求方面考虑，设计接地开关电动操作机构应满足以下要求：接地开关电动操作机构应尽量不更改原有开关柜基本结构；接地开关电动操作机构应具有机械和电气方面正向及反向联锁，满足开关柜的“五防”。根据上述要求，在研发过程中，采用永磁直流电机作为机构的动力源，电机输出的力矩通过减速齿轮传递到接地开关操作主轴，其最终的机构输出力矩235N·m，远远大于接地开关所要求的操作力矩，从理论计算的数据上来看，接地开关电动操作完全能够实现。产品研发前后总共试制了两台样机，并严格按照标准要求进行机械寿命操作试验。第一次寿命试验以失败告终，通过对第一次试验失败的原因进行分析讨论后查出是接地开关电动操作控制模块出现问题，控制模块内部元件无法适应电动机运动方向改变时所产生的瞬时电流而烧坏。更换控制模块对应电子元件并重新设置了电动机堵转电流的保护值，再对样机进行寿命试验，寿命试验操作次数高于标准要求，电动接地开关操作机构研制成功。三、接地开关电动操作机构的结构设计及工作原理3.1结构及特点本结构采用永磁直流电机作为动力源，机械式传动操作接地开关。安徽艾伦默顿电气有限公司3.2工作原理3.2.1控制器本操作机构采用ERC-10接地开关电机控制器对接地开关电机驱动装置进行控制和保护，具有就地和远方两种操作模式。控制器可在电动接地开关驱动电机运转受阻（如安装不到位或机构卡死）达到保护条件时立即对电机制动，并逆向驱动电机解除闷车卡死状态。3.2.2接地开关电动操作工作原理3.2.2.1接地开关电动操作与断路器之间的联锁保护众所周知，当断路器离开试验位置时，接地开关是不允许操作的，这一点在开关柜的“五防”联锁中已经满足要求，但仅限于手动操作，但为了更好的保护电动操作机构，此处联锁采用了较为可靠的保护：当断路器离开试验位置时，微动开关立即发送信号至控制回路，将整个控制回路立即切断，这样就确保用户此时无法操作电动机构。3.2.2.2接地开关电机操作的手动优先联锁电力系统中，开关设备里的接地开关往往采用手动就地操作，但接地开关增加电动操作功能后，就存在接地开关手动与电动操作之间的切换。本机构在研发设计过程中考虑到工程的实际应用，接地开关的操作优先采用手动为主，电动操作为辅模式，因此势必增加手动优先联锁机构。此联锁要求当手动操作柄插入接地开关操作孔时，应立即将电机控制回路切断，以避免在手动操作时，对电机进行误操作而造成不必要的损失。下面将以一组图示来说明此关键功能的工作原理。