XGN-35开关柜闭锁联动装置的改进方法分析

1 存在的问题
目前我国生产和使用的35KV开关柜型号主要有GBC35，JYNL-35，KYNL0-35，XGN-35，其中前三种为手车柜，后一种为固定柜，固定柜以其结构简单，工艺要求低，价格便宜，操作方便而得到广泛使用，尤其是它不需要较大的操作使用空间，是35KV组合式箱式变电站采用的主要高压柜型之一。
XGN-35开关柜无论是配CDL0电磁操动机构还是CTL0弹簧操动机构，采用的都是JSGN-35箱式开关柜机械闭锁装置。该装置采用的是强制性机械闭锁方式，具有操作简便、安全、可靠等特点，完全满足成套设备“五防”功能要求，装置通过弯接头、连杆，牵引杆与隔离开关、接地开关相连，调整也很方便，但与真空断路器操动机构的连接就很复杂，也不易调整，存在着以下问题。
(1)为了方便检修，真空断路器和操动机构装置在可以推进的简易手车上。安装时，将断路器手车推进到位，用螺栓固定在开关柜的柜体上，再连接主母线。断路器检修时，首先将主母线及手车固定螺栓松开，才能将手车移出。由于闭锁装置与断路器机构的连接是硬连接，连接装置必须通过手车侧板上面的小孔，才能与操动机构上的分闸掣子相连接，因此，要求手车定位以及弹簧机构或电磁机构定位要准确，这无疑增加了柜体和手车制造难度。
(2)JSGN-35机械闭锁装置安装在柜体上，操动机构安装在车架上，因此，从JSGN-35机械闭锁装置转动手柄到断路器操动机构要经过多处转接和定位，连接件数多，且零件难加工，安装繁琐，不易调整，可靠性差。
2 改进后的闭锁联动装置
35KV XGN-35开关柜断路器所用机构无论是CDL0电磁操动机构，CTL0弹簧操动机构，还是自身一体设计的弹簧机构，都可以用此方法。

图1是35KV XGN-35开关柜配CDL0电磁操动机构的情况。件16原来是CDL0机构一固定支点圆柱销，长50MM。由于在此处支点外增加了件11杠杆，原来的圆柱销就换成了长62MM的长圆柱销，当机构连接板和杠杆都安装好后，再将圆柱销两端的销子插上，杠杆的位置可通过垫片作微量调整，然后将拉线上、下接头分别固定在件10手车侧壁和件14固定支架上。油门钢丝拉线一端带小圆柱头，当穿过杠杆尾端角钢板处的小孔后，就可以将拉线圆柱头用件12压板固定在杠杆的尾端，拉线再穿过压簧及压簧两端的挡片，经过油门拉线下接头、油门拉线外保护层、油门拉线上接头，通向件6拐臂处的M8×15螺栓。与件5手柄连接的是一根直径为φ12MM的细长轴，件6拐臂套在上面，拐臂外圆上有两个M5的螺纹孔，当拐臂位置定好后，可将上面的两个螺钉拧紧，使拐臂与手柄轴连成一体。拐臂中间偏心板是4MM钢板做的，上面有一个9×9方孔，件7(M8×15圆头方颈螺栓)的方颈正好通过该孔，螺栓上钻一直径φ3MM的小孔，油门拉线的钢丝最终从中间穿过，然后用垫片、螺母将钢丝压紧，具体的调接就是将手柄置于中间的工作位置，此时手柄轴上的拐臂处于图1所示位置，拧紧拐臂上的两个M5螺钉，将拐臂与手柄轴连为一体。拉紧钢丝线将杠杆的小头端刚刚接触电磁机构死点处的圆柱销下端，调节固定支架位置，使件13压簧有初始压缩量，拧紧固定支架螺栓，然后再将件7处的螺母拧紧，压紧拉线钢丝即可。实现的功能就是件5手柄处在中间工作位置时，开关柜隔离开关是处在合闸位置的，此时只能进行断路器的分、合操作，隔离开关是靠JSGN-35机械闭锁装置强制闭锁而不能进行分断操作，要想断开隔离开关，正常操作是先断开断路器，将手柄顺时针转动到分段闭锁的位置，就可以断开隔离开关。若是再没断开断路器情况下就压下手柄处的弹簧帽，顺时针转动手柄到分段闭锁的位置，手柄轴上的拐臂也同时顺时针转动，通过钢丝带动杠杆大端向下移动，小端向上移动，挑着机构死点轴通过死点，在断路器分闸弹簧的作用下，完成分闸动作，从而强制断路器断开，实现防止带负荷拉刀闸功能，由于此时杠杆一直挑着机构死点，机构不能储能，也就不能进行断路器的合闸，实现了防止误合断路器的功能。

使CDL0电磁机构死点轴向上运动力不应小于15N。在力的作用下，死点轴主要向上移动5MM分闸弹簧就可以动作，死点轴距支点16的距离是L1=45MM，我们取杠杆给死点轴的力为F1=30N，杠杆短边端点向上移动的距离为E1=10MM，长边力臂是短端的三倍L2=135MM，这样长边端点向下移动的距离就是E2=30MM，取复位弹簧作用杠杆的力F2=10N(图2所示)，油门钢丝拉线的作用力为F=F2+45×F1/135=20N，件6拐臂的偏心是S=42MM，作用到手柄轴的最大扭矩M=F×S=20×0.042=0.84N·M，查机械工业出版社出版的机械设计手册第一卷表7.6-40，这种情况下，人的单手扭矩为0.6～3N·M，完全满足要求，同时手柄的偏转角度与偏心使拉线移动的近似直线距离为42×SIN45°≈30MM，也与设计相符合。
XGN-35开关柜断路器配弹簧机构的情况与上述情况基本一样，只是使分闸掣子解脱所需的力小，移动的距离小，不需增加杠杆机构，可直接将钢丝拉线固定在分闸掣子解脱板上(图3所示)，其它部分与配电磁机构结构一样，解脱板移动的最大距离L=25MM(移动10MM机构就动作)，连同克服复位弹簧所需的力共为F=20N，去拐臂偏心为S=35MM。这样作用到手柄轴的最大扭矩M=F×S=20×0.035=0.70(N·M)，手柄的偏转角度与偏心使拉线移动的近似直线距离为35×SIN45°≈25MM，也满足实际要求。

3 连接装置的实际应用
在山东省鲁西第二化肥厂和东营化工有限责任公司的35KV组合式箱式变电站(主接线图如图4)制造中，高压部分有四面XGN-35柜子，一面进线柜，两面出线柜和一面PT柜，用的是CDLO电磁操动机构。其中在两面出线柜和一面进线柜中，我们就采用了这种软连接装置，优点明显。设备多次进行送电和停电操作，运行状况良好。

(1)每面柜子外购一根摩托车油门拉线(两端带螺纹套)和一根压簧，自制一个直径12MM，长62MM的圆柱销，一个钢板折的支架，一个4MM钢板做的杠杆，这几个件制作十分简单，大大缩短了闭锁联动件的制作周期；
(2)由于采用了油门拉线软连接，可以很容易地将操纵JSGN-35开关柜机械闭锁装置把手的扭矩转化为电磁机构处的操作力，不受机构安装位置的限制，因此降低了开关柜柜体与断路器安装手车制作工艺难度；
(3)结构简单，安装调整方便，节约了安装调整时间。
4 结束语
机械闭锁联动装置是开关柜的一个重要组成部分，其性能的好坏直接影响到开关柜的整体性能。通过以上分析可看出，将原来：ISGN-35机械闭锁装置到断路器操动机构之间的连接，由原来的硬连接改为由油门拉线连接的软连接，很容易地就将转动把手的扭力传到断路器的操动机构上，从而实现了上、下隔离开关与断路器之间的可靠闭锁，使开关柜的整体性能得到了很大的提高。