CN117457431A - 一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置及方法，它包括第一隔离开关和第二隔离开关，第一隔离开关和第二隔离开关均包括上静桩头、下静桩头以及动桩头，动桩头位于上静桩头与下静桩头之间，动桩头上转动的安装有动刀，第一导体一端与第一隔离开关和第二隔离开关的上静桩头电连接，另一端与第二隔离开关的动桩头电连接，第一隔离开关和第二隔离开关的下静桩头分别与接地排电连接。通过对两个隔离开关上的动刀进行操作，能够方便快捷的按照要求完成三个状态及接地指令，免去了传统人工挂地线，以及挂地线时做安全措施的手续和流程，同时避免了误操作造成安全事故。

Description

一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置及方法

技术领域

本发明涉及水轮发电机维护技术领域，尤其涉及一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置及方法。

背景技术

大中型发电机在出现单相接地故障时，接地故障点会出现较大的故障电流，如果该电流不能得到一定的抑制，就会直接对定子铁芯造成损伤，同时在健全相上出现较高的过电压，严重的会破坏绝缘甚至出现相间短路，造成很大的危害，因此大中型发电机均在其中性点设有一套接地装置以减小上述危害。在实际应用中，发电机中性点与接地装置之间通常都设有一套隔离开关，中性点通过隔离开关接入接地装置的高压侧，接地装置的高压侧尾端直接接地。当发电机正常运行时，合上隔离开关，中性点经接地装置接地。当发电机停机分闸时，断开隔离开关，需要分别在中性点和接地装置高压侧装设接地线以完成安全措施。当需要对发电机及接地装置进行预防性试验时，则需要取下相应的接地线。上述为发电厂经常遇到的三种实际工况。在过往的几十年中，发电厂通常选用单相、手动隔离开关，通过手动操作机构或绝缘棒对其进行操作，以实现隔离开关分、合闸两工位。在发电机检修期，根据要求靠人力来进行挂、取地线作为设备运行或分闸时必须的安全措施，现场执行费时费力，并且存在操作上的安全风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置及方法，通过对两个隔离开关上的动刀进行操作，能够方便快捷的按照要求完成三个状态及接地指令，免去了传统人工挂地线，以及挂地线时做安全措施的手续和流程，同时避免了误操作造成安全事故。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，它包括第一隔离开关和第二隔离开关，所述第一隔离开关和第二隔离开关均包括上静桩头、下静桩头以及动桩头，动桩头位于上静桩头与下静桩头之间，动桩头上转动的安装有动刀，第一隔离开关和第二隔离开关上的动刀同步转动，且能够分别与上静桩头或者下静桩头电连接，第一导体一端与第一隔离开关和第二隔离开关的上静桩头电连接，另一端与第二隔离开关的动桩头电连接，第一隔离开关和第二隔离开关的下静桩头分别与接地排电连接；所述第一隔离开关或第二隔离开关的上静桩头与发电机中性点电连接，第一隔离开关的动桩头与接地装置电连接。

所述第一隔离开关和第二隔离开关并排的安装在支架上，所述上静桩头、下静桩头以及动桩头分别通过第一绝缘子与支架安装固定。

所述支架包括横向段和纵向段，上静桩头安装在纵向段的上侧，下静桩头安装在横向段上且远离纵向段的一侧，动桩头安装在横向段上且靠近纵向段的一侧。

所述支架的横向段上，并在位于下静桩头与动桩头之间转动的安装有驱动轴，驱动轴上安装有两个第一连杆，第一连杆一端与驱动轴固定连接，另一端与第二连杆的一端铰接，第二连杆的另一端与动刀铰接；所述第二连杆包括第二绝缘子和分别安装于第二绝缘子两端的连接杆，第二绝缘子一端的连接杆与第一连杆铰接，另一端的连接杆与动刀铰接。

所述支架的横向段一侧安装有驱动装置，驱动装置与驱动轴连接传动。

所述驱动装置包括安装座、减速机以及电机，安装座一端安装在支架的横向段一侧，并位于驱动轴的外部，安装座的另一端安装有减速机，减速机的动力输入端安装有电机，驱动轴一端与减速机的动力输出端连接传动，电机的输出轴与减速机的动力输入端连接传动。

所述驱动装置包括安装座、减速机以及手动装置，安装座一端安装在支架的横向段一侧，并位于驱动轴的外部，安装座的另一端安装有减速机，驱动轴一端与减速机的动力输出端连接传动；所述手动装置包括转杆和手柄，转杆一端与减速机的动力输入端连接传动，另一端安装有手柄。

所述驱动装置包括安装座、减速机、电机以及手动装置，安装座一端安装在支架的横向段一侧，并位于驱动轴的外部，安装座的另一端安装有减速机，减速机具有两个动力输入端，减速机的其中一个动力输入端安装有电机，另一个动力输入端安装有手动装置，驱动轴一端与减速机的动力输出端连接传动；电机的输出轴与减速机其中一个动力输入端连接传动，所述手动装置包括转杆和手柄，转杆一端与减速机另一个动力输入端连接传动，另一端安装有手柄。

所述手动装置的转杆与减速机另一个动力输入端之间通过离合器连接；所述横向段上安装有支臂，支臂上安装有轴承座，转杆一端与离合器连接，另一端安装在轴承座上，转杆位于轴承座的一端伸出轴承座，转杆伸出轴承座的端部安装有手柄。

采用所述一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置的方法，用于水轮发电机三种状态下的安全措施操作：

合闸状态：发电机正常运行时的工位；

转动第一隔离开关和第二隔离开关上的动刀，第一隔离开关和第二隔离开关上的动刀分别与第一隔离开关和第二隔离开关上的上静桩头电连接，两个动刀均不接地，第一隔离开关将发电机中性点与接地装置高压侧电连接；

分闸状态：发电机检修，发电机中性点与接地装置断开，并要求发电机中性点、接地装置分别接地时的工位；

转动第一隔离开关和第二隔离开关上的动刀，第一隔离开关和第二隔离开关上的动刀分别与第一隔离开关和第二隔离开关上的下静桩头电连接，两个动刀均接地，第一隔离开关将发电机中性点与接地装置高压侧电连接；第一隔离开关将接地装置的高压侧与地线直接相连，第二隔离开关将发电机中性点接地；

试验状态：发电机检修完毕，进行做预防性试验时的工位；

第一隔离开关和第二隔离开关上的动刀不与上静桩头、下静桩头连接，第一隔离开关将发电机中性点与接地装置断开，发电机中性点和接地装置高压侧均不接地。

本发明有如下有益效果：

1、本发明通过对两个隔离开关上的动刀进行操作，能够方便快捷的按照要求完成三个状态及接地指令，免去了传统人工挂地线，以及挂地线时做安全措施的手续和流程，同时避免了误操作造成安全事故。

2、本发明通过转动驱动轴，从而带动第一连杆摆动，第一连杆摆动时，推拉第二连杆，第二连杆驱动动刀围绕动桩头的铰接点转动，从而实现动刀与上静桩头或者下静桩头连接。

3、本发明驱动轴一端与减速机的动力输出端连接传动，电机的输出轴与减速机的动力输入端连接传动。装置通过电机操作，可以实现远程控制。

4、驱动轴一端与减速机的动力输出端连接传动，转杆一端与减速机的动力输入端连接传动，另一端安装有手柄。实现手动带动驱动轴转动。

5、本发明通过同时设置电机和手动装置，实现电动和手动两种方式操作，也就实现了远程和本地的操作控制。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图。

图2为本发明侧视结构示意图。

图3为本发明俯视结构示意图。

图4为本发明上静桩头、下静桩头、动桩头与绝缘子连接示意图。

图5为本发明上静桩头、下静桩头、动桩头位置示意图。

图6为本发明在合闸状态时的电路示意图。

图7为本发明在分闸状态时的电路示意图。

图8为本发明在试验状态时的电路示意图。

图中：支架1，横向段11，纵向段12，支臂13，轴承座14，第一隔离开关2，上静桩头21，第一绝缘子211，下静桩头22，动桩头23，动刀24，第二隔离开关3，第一导体4，驱动轴5，第一连杆51，第二连杆52，第二绝缘子521，连接杆522，驱动装置6，安装座61，减速机62，电机63，转杆64，离合器65，手柄66，接地排7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的说明。

实施例一：

参见图1-8，一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，它包括第一隔离开关2和第二隔离开关3，所述第一隔离开关2和第二隔离开关3均包括上静桩头21、下静桩头22以及动桩头23，动桩头23位于上静桩头21与下静桩头22之间，动桩头23上转动的安装有动刀24，第一隔离开关2和第二隔离开关3上的动刀24同步转动，且能够分别与上静桩头21或者下静桩头22电连接，第一导体4一端与第一隔离开关2和第二隔离开关3的上静桩头21电连接，另一端与第二隔离开关3的动桩头23电连接，第一隔离开关2和第二隔离开关3的下静桩头22分别与接地排7电连接；所述第一隔离开关2或第二隔离开关3的上静桩头21与发电机中性点电连接，第一隔离开关2的动桩头23与接地装置电连接。通过对两个隔离开关上的动刀进行操作，能够方便快捷的按照要求完成三个状态及接地指令，免去了传统人工挂地线，以及挂地线时做安全措施的手续和流程，同时避免了误操作造成安全事故。

参见图1-3，第一隔离开关2和第二隔离开关3并排的安装在支架1上，所述上静桩头21、下静桩头22以及动桩头23分别通过第一绝缘子211与支架1安装固定。通过设置支架1，便于第一隔离开关2和第二隔离开关3的整体安装。

参见图2，支架1包括横向段11和纵向段12，上静桩头21安装在纵向段12的上侧，下静桩头22安装在横向段11上且远离纵向段12的一侧，动桩头23安装在横向段11上且靠近纵向段12的一侧。通过上述结构，动刀24仅需在90°的范围内转动，即可与上静桩头21或者下静桩头22连接。在优选的方案中，参见图5，横向段11和纵向段12呈90°角，上静桩头21、下静桩头22以及动桩头23呈90°夹角布置。

参见图1、2，为了能够方便的同时驱动两个动刀24转动，支架1的横向段11上，并在位于下静桩头22与动桩头23之间转动的安装有驱动轴5，驱动轴5上安装有两个第一连杆51，第一连杆51一端与驱动轴5固定连接，另一端与第二连杆52的一端铰接，第二连杆52的另一端与动刀24铰接；第二连杆52包括第二绝缘子521和分别安装于第二绝缘子521两端的连接杆522，第二绝缘子521一端的连接杆522与第一连杆51铰接，另一端的连接杆522与动刀24铰接。通过转动驱动轴5，从而带动第一连杆51摆动，第一连杆51摆动时，推拉第二连杆52，第二连杆52驱动动刀24围绕动桩头23的铰接点转动，从而实现动刀24与上静桩头21或者下静桩头22连接。

为了便于带动驱动轴5转动，支架1的横向段11一侧安装有驱动装置6，驱动装置6与驱动轴5连接传动。

在第一个方案中，参见图3，驱动装置6包括安装座61、减速机62以及电机63，安装座61一端安装在支架1的横向段11一侧，并位于驱动轴5的外部，安装座61的另一端安装有减速机62，减速机62的动力输入端安装有电机63，驱动轴5一端与减速机62的动力输出端连接传动，电机63的输出轴与减速机62的动力输入端连接传动。通过上述结构，装置通过电机操作，可以实现远程控制。

使用时，通过电机63带动减速机62转动，减速机62带动驱动轴5转动，从而实现同时驱动两个动刀24摆动。优选的，电机63可以采用步进电机或者伺服电机，能够准确驱动动刀24摆动的角度。当然，普通电机也可以，就需要采用行程开关或者接近开关在控制动刀24摆动的角度。

在第二个方案中，驱动装置6包括安装座61、减速机62以及手动装置，安装座61一端安装在支架1的横向段11一侧，并位于驱动轴5的外部，安装座61的另一端安装有减速机62，驱动轴5一端与减速机62的动力输出端连接传动；所述手动装置包括转杆64和手柄66，转杆64一端与减速机62的动力输入端连接传动，另一端安装有手柄66。通过上述结构，实现手动带动驱动轴5转动。

使用时，转动手柄66带动转杆64转动，从而驱动减速机62转动，从而带动驱动轴5转动。

在第三个方案中，驱动装置6包括安装座61、减速机62、电机63以及手动装置，安装座61一端安装在支架1的横向段11一侧，并位于驱动轴5的外部，安装座61的另一端安装有减速机62，减速机62具有两个动力输入端，减速机62的其中一个动力输入端安装有电机63，另一个动力输入端安装有手动装置，驱动轴5一端与减速机62的动力输出端连接传动；电机63的输出轴与减速机62其中一个动力输入端连接传动，所述手动装置包括转杆64和手柄66，转杆64一端与减速机62另一个动力输入端连接传动，另一端安装有手柄66。通过上述结构，实现电动和手动两种方式操作，也就实现了远程和本地的操作控制。

在优选的方案中，减速机62采用涡轮蜗杆减速机。

进一步的，为了防止电动和手动出现同时操作的情况，手动装置的转杆64与减速机62另一个动力输入端之间通过离合器65连接。当电机63通电时，离合器65自动断开。优选的，离合器65采用YCSM微型离合器。

进一步的，当采用离合器后，为保证转杆64的稳定性，横向段11上安装有支臂13，支臂13上安装有轴承座14，转杆64一端与离合器65连接，另一端安装在轴承座14上，转杆64位于轴承座14的一端伸出轴承座14，转杆64伸出轴承座14的端部安装有手柄66。通过轴承座14支撑转杆64。

实施例二：

采用所述一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置的方法，用于水轮发电机三种状态下的安全措施操作。

参见图6，合闸状态：发电机正常运行时的工位。

具体的，转动第一隔离开关2和第二隔离开关3上的动刀24，第一隔离开关2和第二隔离开关3上的动刀24分别与第一隔离开关2和第二隔离开关3上的上静桩头21电连接，两个动刀24均不接地，第一隔离开关2将发电机中性点与接地装置高压侧电连接。

上表为图6中合闸状态通断表。

参见图7，分闸状态：发电机检修，发电机中性点与接地装置断开，并要求发电机中性点、接地装置分别接地时的工位。

具体的，转动第一隔离开关2和第二隔离开关3上的动刀24，第一隔离开关2和第二隔离开关3上的动刀24分别与第一隔离开关2和第二隔离开关3上的下静桩头22电连接，两个动刀24均接地，第一隔离开关2将发电机中性点与接地装置高压侧电连接；第一隔离开关2将接地装置的高压侧与地线直接相连，第二隔离开关3将发电机中性点接地。该工位可以省去原有人力挂地线，做安全措施的操作。

上表为图7中分闸状态通断表。

参见图8，试验状态：发电机检修完毕，进行做预防性试验时的工位。

具体的，第一隔离开关2和第二隔离开关3上的动刀24不与上静桩头21、下静桩头22连接，第一隔离开关2将发电机中性点与接地装置断开，发电机中性点和接地装置高压侧均不接地。

上表为图8试验状态通断表。

图6-8中，该装置的电压等级为10-24kV，设有两把单相隔离开关K1和K2，由一台电机同时驱动，K1和K2均设有一个动桩头和上、下两个静桩头。K1和K2相互配合，K1完成三工位切换，K2完成不同的接地方式。为便于接线，K1和K2的上静桩头由铜排连接，并与发电机的中性点相连。该铜排的另一端与K2的动桩头相连。K1的动桩头与接地装置的高压侧相连。K1和K2的下静桩头分别与地相连。

Claims (10)

1.一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，其特征在于：它包括第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3），所述第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）均包括上静桩头（21）、下静桩头（22）以及动桩头（23），动桩头（23）位于上静桩头（21）与下静桩头（22）之间，动桩头（23）上转动的安装有动刀（24），第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）上的动刀（24）同步转动，且能够分别与上静桩头（21）或者下静桩头（22）电连接，第一导体（4）一端与第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）的上静桩头（21）电连接，另一端与第二隔离开关（3）的动桩头（23）电连接，第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）的下静桩头（22）分别与接地排（7）电连接；所述第一隔离开关（2）或第二隔离开关（3）的上静桩头（21）与发电机中性点电连接，第一隔离开关（2）的动桩头（23）与接地装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，其特征在于：所述第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）并排的安装在支架（1）上，所述上静桩头（21）、下静桩头（22）以及动桩头（23）分别通过第一绝缘子（211）与支架（1）安装固定。

3.根据权利要求2所述的一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，其特征在于：所述支架（1）包括横向段（11）和纵向段（12），上静桩头（21）安装在纵向段（12）的上侧，下静桩头（22）安装在横向段（11）上且远离纵向段（12）的一侧，动桩头（23）安装在横向段（11）上且靠近纵向段（12）的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，其特征在于：所述支架（1）的横向段（11）上，并在位于下静桩头（22）与动桩头（23）之间转动的安装有驱动轴（5），驱动轴（5）上安装有两个第一连杆（51），第一连杆（51）一端与驱动轴（5）固定连接，另一端与第二连杆（52）的一端铰接，第二连杆（52）的另一端与动刀（24）铰接；所述第二连杆（52）包括第二绝缘子（521）和分别安装于第二绝缘子（521）两端的连接杆（522），第二绝缘子（521）一端的连接杆（522）与第一连杆（51）铰接，另一端的连接杆（522）与动刀（24）铰接。

5.根据权利要求4所述的一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，其特征在于：所述支架（1）的横向段（11）一侧安装有驱动装置（6），驱动装置（6）与驱动轴（5）连接传动。

6.根据权利要求5所述的一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，其特征在于：所述驱动装置（6）包括安装座（61）、减速机（62）以及电机（63），安装座（61）一端安装在支架（1）的横向段（11）一侧，并位于驱动轴（5）的外部，安装座（61）的另一端安装有减速机（62），减速机（62）的动力输入端安装有电机（63），驱动轴（5）一端与减速机（62）的动力输出端连接传动，电机（63）的输出轴与减速机（62）的动力输入端连接传动。

7.根据权利要求5所述的一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，其特征在于：所述驱动装置（6）包括安装座（61）、减速机（62）以及手动装置，安装座（61）一端安装在支架（1）的横向段（11）一侧，并位于驱动轴（5）的外部，安装座（61）的另一端安装有减速机（62），驱动轴（5）一端与减速机（62）的动力输出端连接传动；所述手动装置包括转杆（64）和手柄（66），转杆（64）一端与减速机（62）的动力输入端连接传动，另一端安装有手柄（66）。

8.根据权利要求5所述的一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，其特征在于：所述驱动装置（6）包括安装座（61）、减速机（62）、电机（63）以及手动装置，安装座（61）一端安装在支架（1）的横向段（11）一侧，并位于驱动轴（5）的外部，安装座（61）的另一端安装有减速机（62），减速机（62）具有两个动力输入端，减速机（62）的其中一个动力输入端安装有电机（63），另一个动力输入端安装有手动装置，驱动轴（5）一端与减速机（62）的动力输出端连接传动；电机（63）的输出轴与减速机（62）其中一个动力输入端连接传动，所述手动装置包括转杆（64）和手柄（66），转杆（64）一端与减速机（62）另一个动力输入端连接传动，另一端安装有手柄（66）。

9.根据权利要求8所述的一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置，其特征在于：所述手动装置的转杆（64）与减速机（62）另一个动力输入端之间通过离合器（65）连接；所述横向段（11）上安装有支臂（13），支臂（13）上安装有轴承座（14），转杆（64）一端与离合器（65）连接，另一端安装在轴承座（14）上，转杆（64）位于轴承座（14）的一端伸出轴承座（14），转杆（64）伸出轴承座（14）的端部安装有手柄（66）。

10.采用权利要求1-9任意一项所述的一种大型水轮发电机组中性点安全措施装置的方法，用于水轮发电机三种状态下的安全措施操作，其特征在于：

合闸状态：发电机正常运行时的工位；

转动第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）上的动刀（24），第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）上的动刀（24）分别与第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）上的上静桩头（21）电连接，两个动刀（24）均不接地，第一隔离开关（2）将发电机中性点与接地装置高压侧电连接；

分闸状态：发电机检修，发电机中性点与接地装置断开，并要求发电机中性点、接地装置分别接地时的工位；

转动第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）上的动刀（24），第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）上的动刀（24）分别与第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）上的下静桩头（22）电连接，两个动刀（24）均接地，第一隔离开关（2）将发电机中性点与接地装置高压侧电连接；第一隔离开关（2）将接地装置的高压侧与地线直接相连，第二隔离开关（3）将发电机中性点接地；

试验状态：发电机检修完毕，进行做预防性试验时的工位；

第一隔离开关（2）和第二隔离开关（3）上的动刀（24）不与上静桩头（21）、下静桩头（22）连接，第一隔离开关（2）将发电机中性点与接地装置断开，发电机中性点和接地装置高压侧均不接地。