李宇鵬，王占杰，孫玉洲，馬永旭，夏立國(guó)

（河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001）

調(diào)試誤差對(duì)GW4型隔離開關(guān)產(chǎn)品性能的影響

李宇鵬，王占杰，孫玉洲，馬永旭，夏立國(guó)

（河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001）

針對(duì)GW4型隔離開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)反饋的發(fā)熱、操作力大等問(wèn)題，從誤差分析入手，指出零部件的加工偏差造成的隔離開關(guān)產(chǎn)品與理論設(shè)計(jì)之間的差異，是運(yùn)行中產(chǎn)品性能下降的重要原因，并從產(chǎn)品調(diào)試方面給出了改進(jìn)意見。

隔離開關(guān)調(diào)試方法；通流能力；調(diào)試誤差

0 引言

GW4型隔離開關(guān)產(chǎn)品是一種雙柱水平旋轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)，由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，操作調(diào)整容易，在220 kV及以下電壓等級(jí)的產(chǎn)品中一直占有較大的市場(chǎng)份額。雖然經(jīng)過(guò)了制造廠家的完善化設(shè)計(jì)，但現(xiàn)場(chǎng)仍有導(dǎo)電回路容易過(guò)熱，操作力過(guò)大等缺陷發(fā)生。文獻(xiàn)[1]從產(chǎn)品分合閘軌跡優(yōu)化方面，文獻(xiàn)[2-4]從觸頭結(jié)構(gòu)等方面提出了具體的解決辦法。本文從隔離開關(guān)調(diào)試方法著手，分析調(diào)試方法對(duì)隔離開關(guān)產(chǎn)品的性能影響，希望能為現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品的穩(wěn)定運(yùn)行提供一些參考意見。

1 GW4型隔離開關(guān)產(chǎn)品簡(jiǎn)介

圖1 GW4型隔離開關(guān)產(chǎn)品外型圖（三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)）

GW4型隔離開關(guān)為水平雙柱旋轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)（圖1），結(jié)構(gòu)形式多為三極機(jī)械聯(lián)動(dòng)。由底座、支柱絕緣瓷瓶、導(dǎo)電部分和操動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。每極由兩個(gè)支柱絕緣瓷瓶、導(dǎo)電部分和操作機(jī)構(gòu)組成。每極由兩個(gè)支柱絕緣瓷瓶相互平行的安裝在兩端軸承座上，由交叉連桿連接且與基座垂直。主導(dǎo)電部分安裝在絕緣瓷瓶上方，與其一起運(yùn)動(dòng)。其動(dòng)作原理為，操作極一側(cè)絕緣子由操動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，繞其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°，通過(guò)三極水平連桿傳動(dòng)至其他級(jí)同側(cè)絕緣子；各級(jí)另一側(cè)絕緣子借助于交叉連桿反向旋轉(zhuǎn)90°，兩側(cè)導(dǎo)電部分同時(shí)合攏或向一側(cè)分開，從而實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)產(chǎn)品的合閘或分閘運(yùn)動(dòng)[1,3-4]。

隔離開關(guān)能否正確分合閘主要取決于底座裝配上的交叉四連桿，兩側(cè)導(dǎo)電管等尺寸是否配合良好。交叉四連桿的作用是保證產(chǎn)品從分閘到合閘過(guò)程中兩側(cè)絕緣子旋轉(zhuǎn)90度，導(dǎo)電部分的長(zhǎng)短則決定著兩側(cè)觸頭開始接觸的位置。

交叉四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)（合閘位置）原理如圖2所示，主動(dòng)拐臂長(zhǎng)度為r1，被動(dòng)拐臂長(zhǎng)度為r2。設(shè)r1轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度B1后，與水平線的夾角由α1的變?yōu)棣?，則r2轉(zhuǎn)過(guò)的角度為B2，與水平線的夾角由α2變?yōu)棣?。其關(guān)系式可表示如下：

式中

隔離開關(guān)由合閘轉(zhuǎn)至分閘時(shí)，主、被動(dòng)拐臂轉(zhuǎn)過(guò)的角度B1=B2=90°，代入式（1），化簡(jiǎn)后得

當(dāng)r1=r2=r，α4=α1=α?xí)r，式（2）恒成立，而與兩絕緣子間的距離無(wú)關(guān)。因此，在工程應(yīng)用中各生產(chǎn)廠家根據(jù)結(jié)構(gòu)及絕緣等級(jí)的需要確定出不同的交叉四連桿尺寸，并優(yōu)化各自的導(dǎo)電管長(zhǎng)度。

圖2 交叉四連桿原理示意圖

2 GW4型隔離開關(guān)軌跡偏差分

雖然各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸均能滿足合閘后可靠接觸的要求，但由于加工、裝配過(guò)程的誤差，主動(dòng)拐臂轉(zhuǎn)過(guò)角度B1時(shí)，被動(dòng)拐臂B2會(huì)與設(shè)計(jì)計(jì)算角度產(chǎn)生偏差，可能會(huì)出現(xiàn)觸指單邊接觸，導(dǎo)致產(chǎn)品的性能下降、操作力變大等缺餡。被動(dòng)絕緣子旋轉(zhuǎn)誤差估算如下所述。

（1）計(jì)算出被動(dòng)絕緣子轉(zhuǎn)過(guò)的角度B2式（1）簡(jiǎn)化變形，并令函數(shù)

式中，α2=α4-90°，α5=α1+B1，α6=α2-B2，r1= r2=r，α4=α1=α。

（2）被動(dòng)絕緣子轉(zhuǎn)過(guò)角度B2時(shí)的偏差

表1 線性尺寸的極限偏差數(shù)值

表2 角度尺寸的極限偏差數(shù)值

由于上述尺寸均通過(guò)獨(dú)立加工而成，在進(jìn)行誤差分析進(jìn)將其單獨(dú)的變量來(lái)考慮。由式（1）可以可以求出B2對(duì)α1、α4，x0，r1、r2的偏導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而求出B2的微分，從表1、表2[5]中選取相應(yīng)的公差，估算出B2的偏差，求出觸頭接觸點(diǎn)與原有軌跡的偏差Δs（零部件的結(jié)構(gòu)尺寸圖3）。

式中

FB2=-(r1r2sin(a5-a6)+x0r2sina6

Fa1=r1r2(sin(a6-a5)-sin(a2-a1))+x0r1(sina1-sina5)

Fa2=r1r2(sin(a5-a6)-sin(a1-a2))+x0r2(sina6-sina2)

Fr1=r2(cos(a5-a6)-cos(a1-a2))-x0(cosa1-cosa5)

Fr2=r1(cos(a5-a6)-cos(a1-a2))-x0(cosa6-cosa2)

Fx0=-r2cosa6-r1cosa1-r2cosa2-r1cosa5)

3 GW4型隔離開關(guān)裝配調(diào)試方法

目前GW4型隔離開關(guān)的調(diào)試單極裝配主要要求分閘位置時(shí)，兩側(cè)導(dǎo)電管相互平行，合閘時(shí)在觸指的圓弧部分開始始接觸（圖3），沒有定量的指明具體要求，零部件加工引起的偏差得不到有效的修正，將直接影響設(shè)備的安全運(yùn)行。下面以具體實(shí)例說(shuō)明。

圖3 單極裝配調(diào)試方法

某公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，合閘位置時(shí)，r1=r2= 150 mm，a1=a4=35°，x0=1 300 mm，L1=665 mm，L2= 662 mm，L3=80 mm，L4= 42.5 mm，R3=30 mm，設(shè)計(jì)單邊壓縮量為2.5 mm，三相同期要求不大于20 mm。

按照被動(dòng)絕緣子較主動(dòng)拐臂轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，觸指接觸時(shí)將會(huì)出現(xiàn)圖4（由左向右依次為：慢、正常、快）中所列的情況。由式（5）可得，合閘后角度最大偏差0.763°，觸指偏差在8 mm以上。除了極限情況被動(dòng)絕緣子轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于正常的情況能夠區(qū)分外，其他情形很難在調(diào)試過(guò)程發(fā)現(xiàn)，再加上零部件之間的間隙，在合閘時(shí)很難發(fā)現(xiàn)其與設(shè)計(jì)要求之間的偏差。在現(xiàn)有調(diào)試方法中，即使以與設(shè)計(jì)完全相符的極作為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，相關(guān)的誤差也不可能完全避免。

一方面，觸指偏離設(shè)計(jì)位置，會(huì)導(dǎo)致接兩邊的接觸壓力不均，甚至于單邊受力，將影響產(chǎn)品的通流能力；另一方面，誤差還影響著產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)過(guò)程（圖5），與正常情形相比，單邊觸指壓縮量較大，受力方向偏向一側(cè)，其結(jié)果是導(dǎo)致操作過(guò)程中力將成倍的增加，降低其運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和可靠性。

要改變此種情況，可以通過(guò)以下幾種措施加以解決：

（1）提高零部件的精度，減小加工裝配誤差；

（2）提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)裕度；

（3）改進(jìn)產(chǎn)品裝配調(diào)試方法。

前兩條措施均將大幅度的提高產(chǎn)品的制造成本，降低產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；在現(xiàn)有的生產(chǎn)裝配條件下，從分閘到合閘的調(diào)試方法，改為從合閘到分閘的調(diào)過(guò)程，即在合閘位置，兩側(cè)導(dǎo)電管在自由狀態(tài)下，保證中心線相互重合，將能有效的降低加工誤差引起的產(chǎn)品缺餡。首先，兩導(dǎo)電管中心線相互重合，觸指兩側(cè)壓縮量與設(shè)計(jì)壓縮量相同，保證了隔離開關(guān)的設(shè)計(jì)通流能力；同時(shí)由于隔離開關(guān)合閘對(duì)中，避免了隔離開關(guān)承受額外的應(yīng)力作用，提高產(chǎn)品的可靠性。

圖4 誤差引起的觸指的接觸位

其次，從合閘位置到觸頭觸指接觸位置，運(yùn)動(dòng)過(guò)程極限情況下觸指的最大壓縮量由11.5 mm減少為4.5 mm（圖5、圖6），能夠保證產(chǎn)品運(yùn)送的平穩(wěn)性。

圖5 觸頭與觸指間的距離

圖6 觸頭與觸指間的距離（合閘調(diào)試）

第三，三相同期也可以得到滿足。按照此種方法調(diào)整出的產(chǎn)品，在極限情況下，即觸頭觸指最先接觸時(shí)，最后接觸極的觸指與觸頭間最小距離小于5 mm（圖6），能夠滿足工程需要。

當(dāng)然，隔離開關(guān)調(diào)試方法的改變是將合閘誤差調(diào)整至分閘位置，存在使隔離斷口減小的情況，對(duì)于絕緣強(qiáng)度有一定的影響；由于調(diào)整時(shí)，需在導(dǎo)電管自由狀態(tài)下，需將觸頭拆下，調(diào)整完畢后再裝配，將增加現(xiàn)場(chǎng)的工作量。

4 結(jié)論

筆者通過(guò)誤差分析的方法，指出現(xiàn)場(chǎng)反饋的部分零部件加工偏差將會(huì)引起運(yùn)動(dòng)卡滯等問(wèn)題，并給出了偏差的計(jì)算和通過(guò)調(diào)試修正的方法，對(duì)于GW4型產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行性能提高具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］常林晶，徐光輝，喬巖澤，等.GW4型隔離開關(guān)產(chǎn)品分合閘軌跡分析及優(yōu)化改進(jìn)措施［J］.高壓電器，2013（4）：134-138.

［2］李興旺，呂鴻，盧啟付，等.G4型隔離開關(guān)發(fā)熱缺陷分析及處理［J］.廣東電力，2012（9）：103-106.

［3］倪匯川，李傳江，朱德亮，等.GW4型隔離開關(guān)安裝調(diào)試的一個(gè)典型問(wèn)題分析［J］.安微電力，2011（9）：9-11.

［4］張?chǎng)危瑓畏?GW4型隔離開關(guān)安裝調(diào)試的方法［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（28）：68-69.

［5］GB/T 1804-2000.一般公差未注公差的線性和角度尺寸公差［S］.

Influence of Debugging Error on the Performance of GW4 TYPE Disconenctor

LI Yu-peng，WANG Zhan-jie，SUN Yu-zhou，MA Yong-xu，XIA Li-guo
（He'nan Pinggao Electric Co.，Ltd，Pingdingshan467001，China）

According to problem of GW4 type disconnector from market，such as about temperature rise，torque etc.，utilize tolerance's analysis way，points out that the difference caused by parts'tolerances between the disconnector product and the theory of design，is the main reason of degrade the performance in service，and gives some advices on disconnector adjusting.

adjusting method of disconnector；capability of carrying current；debugging error

TM564

A

1009－9492(2014)09－0055－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.09.015

李宇鵬，男，1971年生，河南平頂山人，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域：高壓開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)及工藝。已發(fā)表論文9篇。

(編輯：向 飛)

2014－03－11