一种新型的移开式开关设备的活门机构(已获发明专利)

一种新型的移开式开关设备和控制设备的活门机构（***本文已经向专业杂志投稿，尚未刊出，请勿转载）

锦州锦开电器集团有限责任公司 富英勋 贾明

摘要：本文对移开式开关设备和控制设备的传统活门机构进行了归纳和分析，介绍了一种新型活门机构的结构特点和优点以及所组成的“功能单元模块”对产品制造和新技术发展和应用的适用性。
关键词：活门机构，功能单元模块。
0． 前言
伴随着中压3.6kV-40.5kV断路器的发展，与之相配套的成套设备也随之改进和完善，形成了型号杂规格多的局面。而对于移开式金属封闭开关设备和控制设备其中的关键部件--活门机构，则更是纷繁复杂，给产品选型、设计、制造和维护以及改造带来了一系列弊端。为此，有必要将各种型号规格的移开式金属封闭开关设备和控制设备的活门机构统筹考虑，形成一种结构形式统一、传动可靠灵活、免调整免维护的活门机构系列。
1． 活门机构的基本概念和基本形式
1.1活门机构的基本概念
活门机构是移开式交流金属封闭开关设备和控制设备的组成部分,具有两个可转换的位置。在打开位置,它允许可移开部件的动触头与静触头接合。在关闭位置,它成为隔板或外壳的一部分,遮住静触头。
1.2传统活门机构的基本形式
传统的活门机构大体可分为平移滑门和旋转翻门两种形式，其传动方式又可分为连杆传动、链条连杆传动和齿轮连杆传动等。 (图1)是3.6kV-12Kv成套设备常用的活门机构形式。由两块活动隔板(PM级或PI级)来遮挡带电体(静触头),移开部件(断路器手车等)通过传动机构带动活动隔板沿导杆滑动实现开启或闭合。检修时,为防止误入带电间隔,在活门机构的传动环节加挂锁具。 3.6kV-12kV移开式交流金属封闭开关设备和控制设备有较多型号,各型活门机构形式上大同小异，只是在传动环节略有不同。
(图2) 是40.5kV移开式交流金属封闭开关设备和控制设备的典型活门机构形式,由四块金属板两两铰接(开启时可折叠)而成。移开部件通过传动机构带动铰接的活门挡板,沿着柜体两侧的专用轨道滑动开启或闭合。为防止误入带电间隔,同样采用结构较复杂的机械防误联锁装置(图中未示出)。 同样40.5kV电压等级的移开式开关设备也有多种型号,其活门机构基本相同。值得一提的是,此类活门对于只有进线侧没有馈出侧的“PT”等方案, 不能取消下半部分活门,否则活门的开闭与防护等级均受影响。
2． 传统活门机构存在的一些问题
传统活门机构的诸多缺点,迟滞了开关设备的技术进步,是高压开关柜向整体结构小型化, 功单元模块化发展的技术瓶颈。
2.1占用有效空间，调整不便
传动的零部件尺寸较大，其活动部分需要占用的空间也较大，机构体积大，占用有效空间。操作力大、环节多，造成装配调整不便。制造成本较高。
2.2动作不同步,运行有隐患
因活门挡板(金属或绝缘材质)自身的重量、传动机构零部件的配合间隙、加工精度等因素的制约,使上下活门的开启不易同步；同一活门挡板的左右两侧经常性存在不同步的现象，导致A相和C相带电体对活门挡板的电气间隙和爬电距离不一致，留下事故隐患。
2.3复位不可靠,检修不安全
断路器手车例行检修拉出柜外时,由于环境温度发生变化而产生的应力、活门开启时两侧受力不均匀等因素影响,往往出现移开部件(断路器手车等)已拉出柜外,活门未能可靠闭合,检修人员不敢进入断路器室，现场一般采用长绝缘杆敲击活门使其复位。另外在检修过程中,因防误装置失灵,有可能触及活门挡板或传动机构造成误开启,检修维护人员的安全无可靠保障。
2.4 同型号柜体配不同型号断路器,活门机构不完全通用
行业上,无论是真空断路器还是六氟化硫断路器,都有多种型号,不同型号的断路器其断口距离、外形尺寸、相间以及外壳的绝缘形式都有所不同。在同一型号开关柜中配用不同型号断路器,虽然活门机构总体形式不变,为保证电器间隙和爬电距离,保证开关柜的结构形式和外形尺寸(即保证产品的延续性) ,尚需对活门机构进行二次设计。
3． 新型活门机构的结构形式和特点
3.1新型活门机构的结构形式
新型活门机构(图3 机构处于半开闭状态), 由置于罩壳内的叶片、驱动机构和复位机构组成。每相四个叶片,每个叶片的两个圆弧边均与相邻叶片凸凹结合。复位弹簧和拉线端置于密闭的绝缘舱室内,罩壳材质为环氧树脂, 叶片与机构材质为具有一定韧性的SMC 或DMC绝缘材料。机构采用具有外套的特制钢丝线拉动开启, 机械弹簧复位,机构的拉动与开启具有两个方向,可供用户选择安装。开启保持机构可以在断路器室任意布置, 断路器手车或隔离车、PT 车、计量车等的底盘或框架的任意部位,均可触发开启并保持,保持臂的长度等于移开部件由试验位置到工作位置的运行距离,开启所需的力可忽略不计。
(图4)为增大相间爬电距离的40.5kV 新型活门机构。(图中未示出拉线与开启保持机构)
3.2新型活门机构的优点
(1) 在各型号移开式交流金属封闭开关设备和控制设备上使用,均不改变原活门位置，即原开关柜只需提供安装孔即可。
(2) 叶片闭合的方式特殊,不通过拉线无法开启,从根本上杜绝了活门误开启,确保了检修维护人员的安全。取消了原开关柜上复杂的防误联锁机构,即提高了可靠性又降低了成本。
(3)机构开启的行程较小,不大于30mm,所需力量相对于可移开部件的推进机构可忽略不计。特殊设计的机构可确保动作同步。
(4)防护等级高,装配免调整,运行免维护,全密闭的结构,可长期运行使用。
5．基于新型活门机构而成的“功能单元模块”是现代化制造的基本元素
根据所采用的断路器和成套产品的型号不同，采用的触头盒可能不同。新型活门机构适用于与不同规格型号的触头盒组成固定的进出线“功能单元模块”，使制造简单化、系列化，也使产品具有良好的继承性。示意图见图5和图6。这种“功能单元模块”具有以下优点：
（1）取消了原有活门机构的设计、生产、组装调试,缩短了产品生产周期，更进一步简化开关板的生产流程,是行业的发展趋势。
（2）采用“功能单元模块”的开关柜,原静触头位置、活门位置均未改变,原开关柜结构无较大改变,产品的延续性有保证。
（3）“功能单元模块”的相间距有精确的尺寸保证,使开关板的生产厂更易确保产品质量,同型号断路器手车有更好的互换性和稳定性。
（4）“功能单元模块”可用于老产品的技术改造,且施工简单,质量可靠。
6.结语
随着大量新技术的普及应用,高低压开关设备正朝着整体结构小型化,功能单元模块化,操作控制智能化的目标发展，基于新型活门机构专利技术所开发的活门机构和各种“功能单元模块”的应用,必将引领行业的发展。

(此新型活门机构已经获国家发明专利，专利发明人：贾明。）
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（有技术合作意向者或有意购买专利权者请与作者联系）