一種KYN61-40.5可移開式開關柜平移式活門機構設計

楊志忠

(浙江開關廠有限公司，浙江 衢州 324000)

一種KYN61-40.5可移開式開關柜平移式活門機構設計

楊志忠

(浙江開關廠有限公司，浙江 衢州 324000)

活門機構是可移開式開關柜必不可少的防觸電裝置。它可以確保在移開部件被拉出柜體后，檢修人員的人身安全。本文以KYN61-40.5可移開式開關柜為例，詳細的介紹了平移式活門機構設計要求、工作原理、桿件長度計算的方法和干涉驗證等內容。

活門;平移式活門機構;桿件長度計算;干涉驗證

1 引言

KYN61-40.5開關柜是我國35kV電力系統主導產品，按柜內使用的可移開部件(斷路器手車)結構不同，開關柜的活門機構設計主要有兩種：一種是鏈輪傳動的旋轉翻門式活門機構；另一種為連桿傳動的平移式活門機構。本文以我公司生產的KYN61-40.5開關柜活門設計為例，闡述平移式活門機構機構設計要求、工作原理、桿件長度計算、干涉驗證等內容。

2 活門的定義及活門機構設計要求

按GB 3906-2006第3.110條規定，活門是指金屬封閉開關設備和控制設備的一種部件，它具有兩個可以轉換的位置，一個位置(工作位置)是允許可移開部件的動觸頭與固定觸頭結合，在另一個位置(試驗位置)，它成為外殼或隔板的一部分，遮住固定觸頭。對于KYN61-40.5開關柜，活門及活門機構的設計要求如下：

(1)活門作為隔板的一部分，活門材質優先選用PM級(具有接地連續性的金屬隔板)。

(2)活門處于開啟/關閉位置時，與帶電體的電氣距離(以空氣作為絕緣介質)不低于300mm、防護等級不低于IP2X。

(3)隨著可移開部件的推進/拉出，活門機構的設計要確?；铋T順暢地開啟/關閉，不得有干涉?；铋T機構應有獨立的鎖止裝置，當可移開部件拉出柜體后，可靠防止檢修人員失誤打開活門。

(4)活門應標有“母線側”、“線路側”等識別字樣，母線側活門還應附有紅色帶電標志和相色標志。

3 平移式活門機構工作原理

圖1為可移開部件處于試驗位置裝配簡圖，項3、4、7、8、9、10、16為裝于柜體活門機構零部件，這些零部件可看作二個平面四連桿機構疊加構成，圖中O1ABO2組成下活門平面四連桿機構(O1O2為固定機架)，搖桿O2B延伸端F與下活門開槽鉸接；O2CDO3組成上活門平面四連桿機構(O2O3為固定機架)，搖桿O3D延伸端G與上活門開槽鉸接?；铋T機構開啟工作原理如下：圖1中，在外力作用下，可移開部件項2自左向右作水平運動，在項12可移開部件推活門部件使力面E與活門機構驅動軸項13接觸前，自動解鎖活門機構鎖止裝置，當使力面E與活門機構驅動軸項13一經接觸，即推動下活門平面四連桿機構的主動桿O1A繞支點O1作順時針旋轉，經連桿項10帶動搖桿O2BF繞支點O2作順時針旋轉，從而帶動下活門項7沿活門導桿項8作垂直向下運動，下活門打開。在下活門打開的同時，上活門平面四連桿機構的主動桿O2C繞支點O2作逆時針旋轉，經連桿項16帶動搖桿O3DG繞支點O3作逆時針旋轉，從而帶動上活門項4沿活門導桿項8作垂直向上運動，上活門打開。當可移開部件項2推進至圖示Y面時(行程X<160mm)，上下活門打開，并確?？梢崎_部件觸臂可進入上下觸頭盒項5而不干涉。繼續推進直至活門機構驅動軸項13嵌入可移開部件推活門部件項12凹槽中，此時上下活門完全打開并保持穩定，直至可移開部件觸臂項15與靜觸頭6有效嚙合，到達工作位置?；铋T機構關閉工作原理為：可移開部件由工作位置拉出，至圖示Y面，在上下活門自重及復位彈簧作用下，活門機構驅動軸項13脫離可移開部件推活門部件項12凹槽，帶動下活門四連桿機構主動桿11繞固定支點O1作逆時針旋轉，經連桿10帶動搖桿O2BF繞支點O2作逆時針旋、經連桿項16帶動搖桿O3DG繞支點O3作順時針旋轉，上下活門關閉，當活門機構受力軸A從項12完全脫離后，上、下活門完全關閉，并由獨立的鎖止裝置自鎖。

圖1 可移開部件處于試驗位置裝配簡圖

4 平移式活門機構桿件計算

以下活門為研究對象建立直角坐標系，圖2為下活門直角坐標系，實線為活門關閉位置，虛線為活門打開位置。

圖2中O1ABO2組成封閉四邊形，按活門關閉位置各桿件在坐標軸x和y上的投影，可以得到以下方程式：

L1cosα+L2cosδ=L4+L3cosβ

(1)

L1sinα+L2sinδ= L3sinβ

(2)

分別將方程式(1)和(2)兩邊平方，利用cos2δ+ sin2δ=1，可得到α、β與各桿件的方程式：

(3)

同理可得活門關閉位置時α′、β′與各桿件方程式：

(4)

上述方程式(3)、(4)中，根據實踐經驗令L1=250mm、L4=915mm、α=20.00°，按照圖1、圖2已標注的尺寸，可計算出β=57.07°、α′=63.53°、β′=122.93°。將已知量代入方程式(3)、(4)中可求得L2=746.77mm，L3= 122.39mm。

以上活門為研究對象建立直角坐標系，圖3為上活門直角坐標系，實線為活門關閉位置，虛線為活門打開位置。

圖3中O2CDO3組成封閉四邊形，按活門關閉位置各桿件在坐標軸x和y上的投影，可以得到以下方程式：

L5cosα+L6cosδ+L7cos(π-β)=L8

(5)

-L5sinα-L7sin(π-β)+L6sinδ=0

(6)

將方程式(5)和(6)兩邊平方，利用cos2δ+ sin2δ=1可得到α、β與各桿件方程式：

(7)

同理可得活門關閉位置時α′、β′與各桿件方程式：

(8)

在上述方程式(7)、(8)中，根據實踐經驗令L5=180mm、L8=620mm，根據圖1、圖3已標注的尺寸，可計算出α=62.93°、β=122.93°、α′=2.93°，β′ =57.07°。將已知量代入方程式(3)、(4)中可求得：L6=538.64mm、L7= 155.68mm。

5 平移式活門機構干涉驗證

見圖1，當可移開部件項2推進160mm時，可計算出下活門機構主動桿順時針旋轉46.50°，用作圖法可驗證動觸頭項15與上下活門是否存在干涉。圖4、圖5分別為上下活門干涉驗證圖，圖4中下活門向下垂直移動79mm，圖5中上活門向上垂直移動119mm，均大于動觸頭項15半徑50mm，不存在干涉。

6 結語

本文根據筆者多年從事中壓開關柜設計的實踐經驗，結合平面四連桿機構解析法設計理論，通過定量計算得出桿件的實際長度，并經過作圖法驗證其正確性。

本設計方法對其它可移開式開關柜的平移式活門機構的設計也具有實際的借鑒作用。

The Design of Translation Type Shutter Mechanism for KYN61-40.5 Removable Type Switch Cabinet

YANGZhi-zhong

(Zhejiang Switchgear Factory Co.，Ltd.,Quzhou 324000，China)

The shutter mechanism is a essential device of removable type switch cabinet for anti electric shock.It can ensure the safety of maintenance personnel when the removable parts are pulled out of the cabinet body.With an example of KYN61-40.5 removable type Switch Cabinet,the author detailed introduces design requirements,working principle,rod length calculation methods and interference verification for the translation type hutter mechanism.

shutter translation type hutter mechanism;rod length calculation;interference verification

1004-289X(2016)03-0045-03

TM59

B

2016-02-01

楊志忠(1966-)，本科學歷，浙江開關廠有限公司工程師，從事中、低壓開關設備的研發設計工作。