CN103794390B - 一种高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明了公开一种高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，闭锁件包括启闭三工位（隔离/接地）开关操作机构操作孔的上闭锁件和锁定断路器合闸半轴的下闭锁件，杆件传动机构两端与上闭锁件、下闭锁件传动连接，锁定机构与断路器主轴传动连接，锁定机构与杆件传动机构相配合，转动断路器主轴使断路器合闸，锁定机构锁定杆件传动机构不能动作，上闭锁件关闭操作机构操作孔无法操作；反向转动断路器主轴使断路器分闸，解除锁定，操作上闭锁件开启操作孔可操作，通过杆件传动机构带动下闭锁件锁定断路器合闸半轴使其无法合闸。本发明解决了真空断路器与三工位开关操动机构之间机械防误操作问题，杜绝了事故发生，满足开关设备联锁的功能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压开关设备，特别涉及一种高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，使得真空断路器与三工位(隔离/接地)开关的操动机构具有双向控制功能。
背景技术
高压开关设备是指在电压3kV以上、频率50Hz的电力系统中运行的户内和户外交流开关设备。它主要用于电力系统的控制和保护，既可根据电网运行需要将一部分电力设备或线路投入或退出运行，也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分从电网快速切除，从而保证电网中无故障部分的正常运行及设备、人员的安全。
高压开关设备包括真空断路器、隔离开关、接地开关、重合器、分断器、负荷开关、接触器、熔断器以及上述元件组合而成的负荷开关-熔断器组合电器、接触器-熔断器(F-C)组合电器、隔离负荷开关、熔断器式开关、敞开式组合电器等。将上述元件及其组合与其他电器产品(例如变压器、电流互感器、电压互感器、电容器、电抗器、避雷器、母线、进出线套管、电缆终端和二次元件等)进行合理配置，有机地组合于金属封闭外壳内，具有相对完整使用功能的产品。如金属封闭开关设备(开关柜)、气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)和高压/低压预装式变电站等。
根据电力系统“五防”要求及国家标准相关条款的要求：必须防止高压开关设备误操作引起电力线路事故或造成人身安全事故。因此，在高压开关设备内均设有机械联锁装置，现有的机械联锁装置一般满足：真空断路器在合闸状态下，不能操作三工位(隔离/接地)开关；真空断路器在分闸状态下，可以操作三工位(隔离/接地)开关。
但是，作为电气保护及操作程序失效后防止高压开关设备误操作的最后一道防线，目前，在工程设计和营运中对机械联锁装置提出了更严格的要求，即真空断路器在合闸操作过程中或处于合闸位置时，三工位(隔离/接地)开关闭锁，不能操作；三工位(隔离/接地)开关在操作过程中，真空断路器闭锁，不能合闸操作。满足这种要求的机械联锁装置可以解决真空断路器与三工位(隔离/接地)开关的操动机构相互之间的机械防误操作问题，杜绝人身安全事故的发生，同时也满足了电力系统对开关设备联锁的功能要求。然而，现有的机械联锁装置还无法满足这种严格要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、操作安全可靠、调节方便、成本低的高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，可实现真空断路器在合闸操作过程中或处于合闸位置时，三工位(隔离/接地)开关闭锁，不能操作；三工位(隔离/接地)开关在操作过程中，真空断路器闭锁，不能合闸操作。
本发明的目的通过以下的技术措施来实现：一种高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，其特征在于：包括杆件传动机构、闭锁件和锁定机构，所述闭锁件包括用于启闭三工位(隔离/接地)开关操作机构的操作孔的上闭锁件和用于锁定断路器合闸半轴的下闭锁件，所述杆件传动机构的两端分别与上闭锁件、下闭锁件传动连接，所述锁定机构与断路器主轴传动连接，所述锁定机构与所述杆件传动机构相配合，转动断路器主轴使断路器合闸时，锁定机构锁定杆件传动机构使其不能动作，此时上闭锁件关闭所述操作机构的操作孔使其无法操作；反向转动断路器主轴使断路器分闸时，解除锁定，操作上闭锁件开启操作孔可操作，同时，通过杆件传动机构带动所述下闭锁件锁定断路器的合闸半轴以使断路器无法合闸。
本发明可实现真空断路器在合闸操作过程中或处于合闸位置时，三工位(隔离/接地)开关闭锁，不能操作；三工位(隔离/接地)开关在操作过程中，真空断路器闭锁，不能合闸操作。因此，本发明可以解决真空断路器与三工位(隔离/接地)开关的操动机构相互之间的机械防误操作问题，杜绝人身安全事故的发生，同时也满足了电力系统对开关设备联锁的功能要求。
作为本发明的一种实施方式，所述上闭锁件是一块挡板，所述下闭锁件包括设于断路器合闸半轴上的半轴弯板、和半轴弯板相配合的可转动的扇形板；所述杆件传动机构主要由横向的三工位开关联锁轴、成对设置的竖向的长连板、横向转动安装的双向转轴、竖向的调节杆、弹簧、槽形板和一个联锁板、连动杆从上至下依次联动构成，所述三工位开关联锁轴的一端与所述挡板连接，另一端与长连板的上端连接，长连板的下端与双向转轴的一端铰接，双向转轴的另一端与调节杆的上端铰接，所述槽形板的一端转动安装，所述调节杆的下端与槽形板的槽内相接触，所述联锁板横向设置且以其中部为转动点转动安装，所述联锁板的一端与所述槽形板相接触，所述联锁板的另一端与连动杆的下端铰接，所述连动杆的上端与扇形板铰接；所述锁定机构包括短连板和锁定板，所述短连板的一端与断路器的主轴铰接，所述锁定板处于短连板的上方，所述锁定板的一端为转动安装，另一端与所述短连板的另一端铰接，所述弹簧的上端固定在锁定板的铰接部位，下端与槽形板相连，在所述调节杆的下部设有锁定件，所述锁定件与所述锁定板相配合，断路器的主轴旋转使断路器合闸，通过短连板带动锁定板至水平位置以抵紧在锁定件上，从而将调节杆锁定以锁定整个杆件传动机构；断路器的主轴反向旋转使断路器分闸，通过短连板带动锁定板向下转动以解除锁定。
作为本发明的优选方式，所述锁定板的横截面为“Π”形，所述锁定板的一端铰接在高压开关设备的壳体内壁上，所述调节杆向下穿过锁定板的顶面的导向孔，以便保证调节杆的下端始终处于槽形板的槽内。
作为本发明的一种实施方式，所述联锁板与槽形板接触的部位具有突起，所述联锁板通过其中部铰接在支撑架上实现转动安装，所述支撑架设置在所述高压开关设备的壳体内底面上。
本发明所述调节杆为螺纹杆，所述锁定件通过其内螺纹孔套于调节杆上，在调节杆上还套装有调节螺母，所述调节螺母位于所述锁定件的上方，锁定件上下移动至设定位置并处于同一高度时，调节螺母压紧在锁定件上以防止锁定件转动而上下移动。
本发明可以有以下实施方式，在所述槽形板的下方设有沿槽形板横向延伸的断路器联锁轴，所述断路器联锁轴转动安装，所述槽形板固定在所述断路器联锁轴上，使槽形板可在所述调节杆的作用下向下转动。
作为本发明的推荐实施方式，所述三工位开关联锁轴、长连板及双向转轴位于高压开关设备的壳体内上部，所述调节杆位于壳体内中部，所述短连板、锁定板、弹簧、槽形板、联锁板、断路器联锁轴和连动杆位于壳体内下部。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴高压开关设备中的真空断路器与三工位(隔离/接地)开关的操动机构通过本发明的双向转换对断路器合闸半轴进行双重锁定，实现了真空断路器与三工位(隔离/接地)开关的操动机构相互的机械防误操作锁定，满足了电力系统对开关设备联锁的功能要求，安全可靠。
⑵本发明的锁定板与调节杆上的调节螺母通过位置调整，在断路器合闸时，保证挡板被锁定在三工位(隔离/接地)开关操动机构的操作孔的中间位置，挡板不能向任何方向旋转，实现了三工位(隔离/接地)开关闭锁，不能操作；锁定板上的导向孔保证调节杆只能在槽形板的槽内运动。
⑶解锁后，挡板可以顺时针或逆时针旋转，选择性的插入三工位(隔离/接地)开关的合闸操作手柄或接地操作手柄，进行三工位(隔离/接地)开关的合闸、分闸(或隔离)、接地操作。而且，只要挡板顺时针或逆时针旋转，三工位(隔离/接地)开关的合闸操作手柄或接地操作手柄插入到操作孔中，断路器的合闸半轴就被锁定，断路器不能合闸。
⑷槽形板在上下运动两个调节杆的作用下都向下旋转，使另一个槽板也向下旋转，从而把三工位(隔离/接地)开关操动机构的双向旋转的操作转化为单一的向下旋转功能，保证三工位(隔离/接地)开关的合闸、分闸(或隔离)、接地的操作过程中，断路器的合闸半轴始终被锁定，断路器不能合闸。
⑸在弹簧的作用力下断路器联锁轴始终保持逆时针旋转的状态，槽形板始终保持与上下运动的两个调节杆中的一个或两个同时接触，保证双向控制命令的正确执行；保证挡板(在不受外力的作用下)在三工位(隔离/接地)开关操动机构的手柄插入操作孔的中间位置。
⑹本发明结构简单，操作可靠、调节方便，成本低，适于广泛推广使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的正视图之一(处于锁定状态)；
图2是本发明的侧视图之一(处于锁定状态)；
图3是本发明三工位(隔离/接地)开关操动机构的操作孔的正视图(挡板关闭操作孔)；
图4是本发明的侧视图之二(处于解锁状态)；
图5是本发明的正视图之二(处于解锁状态，且挡板逆时针转动)；
图6是本发明的正视图之三(处于解锁状态，且挡板顺时针转动)；
图7是本发明的侧视图之三(处于解锁状态，挡板顺时针或者逆时针转动)；
图8是本发明在挡板逆时针转动时，操作三工位(隔离/接地)开关操动机构的操作孔的正视图之一；
图9是本发明在挡板逆时针转动时，操作三工位(隔离/接地)开关操动机构的操作孔的正视图之二；
图10是本发明在挡板顺时针转动时，操作三工位(隔离/接地)开关操动机构的操作孔的正视图之一；
图11是本发明在挡板顺时针转动时，操作三工位(隔离/接地)开关操动机构的操作孔的正视图之二。
具体实施方式
如图1～11所示，是本发明一种高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，包括杆件传动机构、闭锁件和锁定机构，闭锁件包括用于启闭三工位隔离/接地开关操作机构的操作孔的上闭锁件和用于锁定断路器合闸半轴的下闭锁件，杆件传动机构的两端分别与上闭锁件、下闭锁件传动连接，锁定机构与断路器主轴传动连接，锁定机构与杆件传动机构相配合，转动断路器主轴使断路器合闸时，锁定机构锁定杆件传动机构使其不能动作，此时上闭锁件关闭操作机构的操作孔使其无法操作；或者断路器主轴反向转动使断路器分闸时，解除锁定，操作上闭锁件开启操作孔使其可操作，同时，通过杆件传动机构带动下闭锁件锁定断路器的合闸半轴以使断路器无法合闸。
在本实施例中，上闭锁件是一块挡板20，下闭锁件包括设于断路器合闸半轴上的半轴弯板17、和半轴弯板17相配合的可转动的扇形板16；杆件传动机构主要由横向的三工位开关联锁轴21、成对设置的的竖向的长连板1、横向转动安装的双向转轴7、竖向的调节杆3、弹簧5、槽形板12和一个联锁板13、连动杆15从上至下依次联动构成，三工位开关联锁轴21的一端与挡板20连接，另一端与长连板1的上端连接，长连板1的下端与双向转轴7的一端铰接，双向转轴7的另一端与调节杆3的上端铰接，双向转轴转动安装在第二支架2上，第二支架2固定在壳体30的内顶面上；槽形板12的一端转动安装，调节杆3的下端与槽形板12的槽内相接触，联锁板13横向设置且以其中部为转动点转动安装，联锁板13的一端与槽形板12相接触，联锁板13的另一端与连动杆15的下端铰接，连动杆15的上端与扇形板16铰接；锁定机构包括短连板10和锁定板8，短连板10的一端与断路器的主轴11铰接，锁定板8处于短连板10的上方，锁定板8的一端铰接在第一支架9上实现该端的转动安装，第一支架9固定在开关设备的壳体30的内壁上，另一端与短连板10的另一端铰接，弹簧5的上端固定在锁定板8的铰接部位，下端与槽形板12相连，在调节杆3的下部设有锁定件19，锁定件19与锁定板8相配合，断路器的主轴11旋转使断路器合闸，通过短连板10带动锁定板8至水平位置以抵紧在锁定件19上，从而将调节杆3锁定以锁定整个杆件传动机构；断路器的主轴11反向旋转使断路器分闸，通过短连板10带动锁定板8向下转动以解除锁定。
在本实施例中，调节杆3为螺纹杆，锁定件19通过其内螺纹孔套于调节杆3上，在调节杆3上还套装有调节螺母25，调节螺母25位于锁定件19的上方，锁定件19上下移动至设定位置并处于同一高度时，调节螺母25压紧在锁定件19上以防止锁定件19转动而上下移动。锁定板8的横截面为“Π”形，锁定板8的一端铰接在第一支架9上实现该端的转动安装，第一支架9固定在高压开关设备的壳体30内壁上，调节杆3向下穿过锁定板8的顶面的导向孔，以便保证调节杆的下端始终处于槽形板的槽内。联锁板13与槽形板12接触的部位具有突起131，联锁板13通过其中部铰接在支撑架14上实现转动安装，支撑架14设置在高压开关设备的壳体30内底面上。在槽形板12的下方设有沿槽形板12横向延伸的断路器联锁轴6，断路器联锁轴6转动安装，槽形板12固定在断路器联锁轴6上，使槽形板可在调节杆的作用下向下转动。
三工位开关联锁轴21、长连板1及双向转轴7位于高压开关设备的壳体30内上部，调节杆3位于壳体30内中部，短连板10、锁定板8、弹簧5、槽形板12、联锁板13、断路器联锁轴6和连动杆15位于壳体30内下部。
本发明的工作过程如下：
在断路器合闸过程中，通过断路器主轴11的旋转，带动短连板10运动，使锁定板8旋转至水平位置，锁住与三工位(隔离/接地)开关的操动机构连接的两个调节杆3，安装在两个调节杆3上同一高度的锁定件19同时被锁定，此时两个调节杆3被限制在水平位置，不能上下运动，两个调节杆3与双向转轴7连接，双向转轴7被锁定，不能双向旋转，与双向转轴7连接并与三工位(隔离/接地)开关操动机构的联锁轴21连接的长连板1不能上下运动，三工位(隔离/接地)开关操动机构的联锁轴21被锁住不能双向旋转，与三工位(隔离/接地)开关操动机构联锁轴21一体的挡板20被锁定，挡住了三工位(隔离/接地)开关操动机构的操作孔。
如图3所示：三工位(隔离/接地)开关操动机构的合闸操作手柄和接地操作手柄都不能插入操作孔中，实现真空断路器合闸操作过程中或处于合闸位置时，三工位(隔离/接地)开关闭锁，不能操作。
如图4所示，当断路器分闸后，通过断路器主轴11的旋转，带动短连板10运动，使锁定板8旋转，双向控制功能的机械联锁装置解锁，此时该双向控制功能的机械联锁装置可以双向运动。如图5、7～9所示，当与三工位(隔离/接地)开关操动机构的联锁轴21一体的挡板20逆时针旋转时，三工位(隔离/接地)开关操动机构的接地操作手柄就能插入操作孔中，可以进行三工位(隔离/接地)开关的分闸(或隔离)、接地操作。如图6、7及10、11所示，当与开关操动机构的联锁轴21一体的挡板20顺时针旋转时，三工位(隔离/接地)开关操动机构的合闸操作手柄就可以插入操作孔中，进行三工位(隔离/接地)开关的合、分闸(或隔离)操作。同时，当挡板20顺时针或逆时针旋转时，三工位(隔离/接地)开关操动机构的联锁轴21也顺时针或逆时针旋转，带动两个短连板10上下运动，双向转轴7也顺时针或逆时针旋转；两个调节杆3做上下运动，槽形板12在上下运动两个调节杆3的作用下都向下旋转，另一个槽形板12向下旋转带动联锁板13顺时针旋转，从而带动连动杆15向上运动，连动杆15带动扇形板16顺时针旋转，使扇形板16锁住断路器合闸半轴18上的半轴弯板17，合闸半轴18被锁定，此时无论是电动操作、还是手动操作，由于断路器的合闸半轴18被锁定，断路器不能合闸，实现了三工位(隔离/接地)开关在操作过程中，真空断路器闭锁，不能合闸操作。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明的杆件传动机构、闭锁件和锁定机构均还有其它的实施方式，因此本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，其特征在于：包括杆件传动机构、闭锁件和锁定机构，所述闭锁件包括用于启闭三工位隔离/接地开关操作机构的操作孔的上闭锁件和用于锁定断路器合闸半轴的下闭锁件，所述杆件传动机构的两端分别与上闭锁件、下闭锁件传动连接，所述锁定机构与断路器主轴传动连接，所述锁定机构与所述杆件传动机构相配合，转动断路器主轴使断路器合闸时，锁定机构锁定杆件传动机构使其不能动作，此时上闭锁件关闭所述操作机构的操作孔使其无法操作；反向转动断路器主轴使断路器分闸时，解除锁定，操作上闭锁件开启操作孔可操作，同时，通过杆件传动机构带动所述下闭锁件锁定断路器的合闸半轴以使断路器无法合闸；所述上闭锁件是一块挡板，所述下闭锁件包括设于断路器合闸半轴上的半轴弯板、半轴弯板相配合的可转动的扇形板；所述杆件传动机构主要由横向的三工位开关联锁轴、成对设置的竖向的长连板、横向转动安装的双向转轴、竖向的调节杆、弹簧、槽形板和一个联锁板从上至下依次联动构成，所述三工位开关联锁轴的一端与所述挡板连接，另一端与长连板的上端连接，长连板的下端与双向转轴的一端铰接，双向转轴的另一端与调节杆的上端铰接，所述槽形板的一端转动安装，所述调节杆的下端与槽形板的槽内相接触，所述联锁板横向设置且以其中部为转动点转动安装，所述联锁板的一端与所述槽形板相接触，所述联锁板的另一端与连动杆的下端铰接，所述连动杆的上端与扇形板铰接；所述锁定机构包括短连板和锁定板，所述短连板的一端与断路器的主轴铰接，所述锁定板处于短连板的上方，所述锁定板的一端为转动安装，另一端与所述短连板的另一端铰接，所述弹簧的上端固定在锁定板的铰接部位，下端与槽形板相连；在所述调节杆的下部设有锁定件，所述锁定件与所述锁定板相配合，断路器的主轴旋转使断路器合闸，通过短连板带动锁定板至水平位置以抵紧在锁定件上，从而将调节杆锁定以锁定整个杆件传动机构；断路器的主轴反向旋转使断路器分闸，通过短连板带动锁定板向下转动以解除锁定。
2.根据权利要求1所述的高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，其特征在于：所述锁定板的横截面为“Π”形，所述锁定板的一端铰接在高压开关设备的壳体内壁上，所述调节杆向下穿过锁定板的顶面的导向孔，以便保证调节杆的下端始终处于槽形板的槽内。
3.根据权利要求2所述的高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，其特征在于：所述联锁板与槽形板接触的部位具有突起，所述联锁板通过其中部铰接在支撑架上实现转动安装，所述支撑架设置在所述高压开关设备的壳体内底面上。
4.根据权利要求3所述的高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，其特征在于：所述调节杆为螺纹杆，所述锁定件通过其内螺纹孔套于调节杆上，在调节杆上还套装有调节螺母，所述调节螺母位于所述锁定件的上方，锁定件上下移动至设定位置并处于同一高度时，调节螺母压紧在锁定件上以防止锁定件转动而上下移动。
5.根据权利要求4所述的高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，其特征在于：在所述槽形板的下方设有沿槽形板横向延伸的断路器联锁轴，所述断路器联锁轴转动安装，所述槽形板固定在所述断路器联锁轴上，使槽形板可在所述调节杆的作用下向下转动。
6.根据权利要求5所述的高压开关设备具有双向控制功能的机械联锁装置，其特征在于：所述三工位开关联锁轴、长连板及双向转轴位于高压开关设备的壳体内上部，所述调节杆位于壳体内中部，所述短连板、锁定板、弹簧、槽形板、联锁板、断路器联锁轴和连动杆位于壳体内下部。
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