摘要：介绍中压开关柜平移滑门机构结构、特点、工作原理，分析其滑杆机构存在的可靠性问题，并提出一种解决存在问题、提高可靠性的专利技术方案。
关键词：移开式开关柜；活门机构；可靠性；技术方案
引言：
移开式开关在变电系统配网系统和大中型工用电系统中广泛使用。移开式开关柜检修时，断路器需要拉出柜外，此时原先与断路器接触的静触头有可能仍处于带电状态，为了避免断路器室内带电的静触头危及检修人员的安全，开关柜设备上一般需要采用活门机构，以便在拉出断路器时及时将静触头遮蔽，同时在拉入断路器时能及时将活门机构打开。
1 中压开关柜活门机构总体情况
中压一般指1.2—40.5kV的电压等级。中压移开式中压开关柜的活门机构有多种形式。比较多用的有旋转翻门及平移滑门两种机构，其中又以平移滑门机构为多，特别是12kV及24kV，包括配国产的VS1开关和ABB的VD4等合资开关，几乎都是这种结构。
图1
这种活门机构的结构总体上说是一套连杆机构带动一套滑杆机构。该活门机构左右对称布置，如图1 所示，手车在工作位置时的活门机构状态用双点划线表示。
连杆机构包括：固定安装柜体上的支座，每个安装支座有通过的销轴的第一传动杆5、第二传动杆4，第一传动杆、第二传动杆可分别绕支点Ｏ转动。第一传动杆、第二传动杆的内侧分别设有与手车活门推板配合的第一轴套1、第二轴套3，第一轴套位于第二轴套下方；安装支座和对应侧的第二传动杆之间设有扭簧，扭簧对第二传动杆的作用力方向是使其向上转动；每根第一传动杆的末端铰接有第一连杆8，；每根第二传动杆的末端铰接有第二连杆7。
滑杆机构包括，左右侧固定在触头盒安装板上的滑杆固定支架9各4个；安装在固定支架上的滑杆各1条；固定滑杆上下位置的限位套13；上活门页12，下活门9页各1件通过左右侧折耳上的长圆孔套在滑杆上，可沿滑杆做上下运动，运动范围现在在两个滑杆固定支架之间。每根第一连杆的末端与上活门页对应侧的折边板铰接，每根第二连杆的末端与下活门页对应侧的折边板铰接。
当手车由试验位置向工作位置行进时，装于手车车架两侧的活门推板2同时推动第一传动杆、第二传动杆，使第一传动杆绕支点Ｏ逆时针转动向下拉动第一连杆，使下活门向下滑动至开启位置；与此同时，使第二传动杆绕支点Ｏ顺时针转动向上推动第二连杆，使上活门向上平移至开启位置，手车顺利行进到工作位置。当手车由工作位置退回试验位置时，上活门靠重力作用回落至关闭位置，带动第一传动杆反向运动；下活门在上拐臂的带动下靠复位弹簧的作用向上滑动至关闭位置，带动第二传动杆反向运动。
2活杆机构存在问题
上述的平移滑门机构在0.6~24kV的移开式广泛使用，但传统的开关柜平移滑门机构都采用滑杆结构，这种等直接滑动的方式存在以下问题：
（1）采用滑动运动，摩擦力大，
因为活门在的运动方式是在两侧的滑杆上上下滑动，滑杆是采用普通圆钢，表面一般是镀锌或喷涂，活门上配合的长圆孔一般是冲床冲压落料，孔边有毛刺存在，表面处理一般是喷涂，两者的接触面的光滑度都粗糙。这造成两者运动的摩擦力较大。
（2）需润滑，润滑维护周期较短；
滑动的运动方式和光滑度有限的接触表面，决定了这个机构需要采用润滑。一般采用的润滑方式是凡士林或锂基脂，这类润滑方式对温度有一定的限制，长期暴露会粘灰尘，长期不运动会固化。但这套活门机构的滑杆与活门的接触面很小，滑杆几乎是完全暴露的，而开关的的运行恰恰是比动作而且要求动作需可靠。这就要求这套机构需要的润滑维护周期较短。
（3）配合精度低，驱动力较大；
这套机构滑杆一般是用φ10的圆杆，固定支架的穿杆孔一般是开φ11，应为冲压孔毛刺的存在，最小也不会小于φ10.5，而为了保证滑动，活门的配合孔一般是开11X16或11X20的长圆孔。这样粗糙的配合，使活门在水平面的定位非常差，前后的活动空间有2mm，左右有6~11mm。
（4）零件数量多，构件易变形。
这套机构滑杆机构虽运动简单可零件并不少，除活门外，需滑杆固定支架共8个、滑杆2根、限位套4个。强度问题，一个φ10的普通圆杆由跨度二十几厘米跨度的支撑，其抗弯强度也不很理想，实际测量在活门的运动过程可有可达3~4mm的变形量。
以上的问题，使经过严格调试的开关柜出厂后，还是偶有客户反馈活门卡滞打开不到位或不关合的情况。对设备可靠性和人身安全要求极高的电力行业对活门机构的可靠性有很高的要求。电力而较短的维护周期也与电力行业动不动五年十年的免维护周期不一致。
3提高可靠性的技术方案
对滑杆机构活门的上述问题，我们提出一个从原理上比较彻底解决的技术方案，而不依靠大量的出厂调试。解决方案的总体思路是用滚动的运动方式代替滑动的运动方式，通滚珠轴承解除对润滑的依赖，提高零件精度配合精度，采用标准件减少制造零件数量。
图2
改为滚动机构后，如图2 所示，活门机构仍为左右对称布置，滚动机构包括，左右侧竖向固定在触头盒安装板上的槽型活门导轨10，活门导轨槽口朝向外侧；上活门页12，下活门页9侧的两侧折边内侧上下端各有6097ZZ深沟球轴承，轴承可在活门导轨里沿沟槽滚动，使活门上下运动。每根第一连杆的末端与上活门页对应侧的折边板铰接，每根第二连杆的末端与下活门页对应侧的折边板铰接。
采用这个方案后，活门与活门导轨的运动关系变为深沟球轴承在导轨里的滚动。因轴承本身有润滑，且两侧有端盖封闭，导轨与轴承之间有没润滑都可保证活门页活动轻便，且可满足长时间免维护的要求。轴承与活门页的固定，抛弃传统的用特制轴螺栓安装的方式，改为用铆钉固定，不但免除专用零件而且安装快捷，固定可靠。活门导轨目前采用覆铝锌板折弯，折弯精度可以轻松控制到0.5mm，长远可考虑用铝型材精度可达0.1mm，轴承的外形误差更是很微小，活门导轨的为直接贴紧触头盒安装板安装。这样活门页在水平面的定位非常准，可控制在前后1mm，左右2mm内。零件也大大减少，除了活门页和活门导轨，其他都是标准件，包括活门页的限位页用铆钉在活门导轨上的铆钉完成。由于结构简单，安装直接，运行过程受力小，构件易变形大为降低。
本技术方案结构简单可靠，运动轻便阻力低，维护成本低加，零件少且便于制作，安装结构巧妙，大大降低调试的工作量，能有效地提高了平移滑门机构的可靠性。本技术方案申请新型实用专利，专利号：201520745184.4。技术方案投入工程使用几年来，实践证明运行安装可靠维护少，得到用户的好评。
参考文献：
[1]裘士工 高压开关柜的活门机构［Ｊ］ 高压电器 ２００２（２）：６０、６１
[2]王丽杰 12kV高压开关柜典型活门机构的分析与设计［Ｊ］ 电工技术 2014（6）：61、62
论文作者:吴炎俊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：活门论文; 机构论文; 开关柜论文; 连杆论文; 导轨论文; 手车论文; 位置论文; 《基层建设》2019年第19期论文;