中置式开关柜电动操作装置 【技术领域】
本发明涉及的是一种中置式开关柜电动操作装置，是一种用于10～35kV交流金属封闭中置式开关设备，对其进行电动操作装置，特别适用于对进线开关柜、计量柜、母线设备柜、电容器柜、接地变柜、出线柜、分段柜、分段隔离柜和接地开关进行电动操作，可实现遥控控制，实现程序化操作。
背景技术
电力系统中，10～35Kv电压配电网中，广泛使用中置式开关柜。中置式开关柜通常包括进线柜、计量柜、母线设备柜、电容器柜、接地变柜、出线柜、分段柜和分段隔离柜八种形式。长期以来，对上述中置式开关柜的操作均采用手动操作，即手动移开中置式手车设备，摇动手把，使其进入工作位置(摇进)，退出工作位置(摇出)。对中置式开关柜中的接地开关的操作，也采用手动操作，即手动使接地刀闸分闸或手动使接地刀合闸。目前国内变电站已经逐步实现无人值班，而且今后的变电站要按无人值班标准设计，很多老式变电站的改造，也按无人值班要求执行。
目前，在电力系统中，对一些电气量地遥测、遥控、遥信、遥调等均能实现，如电压遥测、电流遥测，功率遥测、频率测量等。在遥信方面能够做到对各种有源、无源开关量、分闸、合闸状态等的遥信。在遥调和遥控方面仅可对断路器的分合，隔离刀闸的分合进行遥控，因此在“四遥”(遥控、遥调、遥信、遥测)功能方面还有很多功能不能实现。例如，对中置式开关柜中，进线柜、计量柜、母线设备柜、电容器柜、接地变柜、出线柜、分段柜和分段隔离柜的摇进(进入运行位置)、摇出(退出到试验位置)均未能实现遥控，也不能对中置式开关柜中的接地开关的操作进行遥控操作。
近年来，国内外一些厂家，也开始在这方面进行研究开发，有的只是部分实现了上述功能，但远远不能满足用户的要求，原因是实现的原理复杂，工作可靠性差，出现故障频率高，故障后造成卡死，现场维修更换繁琐。设计上没有考虑机械卡死释放功能，电动操作转换手动操作困难，同时也不具备手动优先功能。研制开发一种新型具备实现遥控功能的中置式开关柜电动操作装置，就成为十分迫切的事情。
【发明内容】
本发明目的是针对上述不足之处提供一种中置式开关柜电动操作装置，是一种用于10～35kV交流金属封闭中置式开关设备，对其进行电动操作，适用于对进线开关柜、计量柜、母线设备柜、电容器柜、接地变柜、出线柜、分段柜、分段隔离柜和接地开关进行电动操作，可实现遥控控制，实现程序化操作目的。
中置式开关柜电动操作装置是采取以下方案实现的：中置式开关柜电动操作装置包括电操装置支架、电动机、减速器、离合器、离合器联动齿轮、过桥双联齿轮、输出轴齿轮、输出导向轴。减速器安装在操作装置支架一侧，电动机输出轴与减速器相连。离合器包括离合器主动盘、离合器从动盘、钢珠、弹簧，离合器从动盘和离合器联动齿轮装配内侧均设置有传动齿，两传动齿啮合，离合器主动盘通过离合器固定销与减速器输出轴相连，离合器主动盘与离合器从动盘内侧设置有钢珠安装孔，钢珠安装在钢珠安装孔内，弹簧套装在离合器从动盘外侧离合器轴上。离合器从动盘连接有离合器联动齿轮，离合器联动齿轮轴经过轴套安装在电动操作装置支架上。
输出轴齿轮，通过齿轮轴安装在支架上，输出导向轴与齿轮轴相连接，输出轴导向齿轮与离合器连动齿轮之间装有过桥双联齿轮，过桥双联齿轮通过过桥双联齿轮轴安装在电操装置支架上，用于变速度、改变输出力矩和输出方向。
离合器工作原理：
离合器有离合器固定销、离合器主动装盘、钢珠、离合器从动盘、弹簧和离合器联动齿轮组成。离合器从动盘和离合器联动齿轮装配内侧均设置有传动齿，两传动齿啮合。正常情况下，离合器从动盘，在弹簧的作用下，与离合器联动齿轮处于分离状态，钢珠在钢珠槽里。离合器主动盘与离合器从动盘在弹簧的作用下，处于小缝隙状态。电动机得电后转动，经过减速器后，按设计要求转速输出额定力矩，离合器主动盘与减速器同轴安装，此时离合器主动盘带动钢珠一起旋转，钢珠在旋转方向带动离合器从动盘转动，在同轴方向推动离合器从动盘向同轴方向移动，从而压缩弹簧，使离合器从动盘与离合器联动齿轮的传动齿啮合，达到传动力矩之目的。电动操作到达目的后，外电路的设计将电路断开，电动机停止工作，同样在外电路的作用下，电动机瞬间反方向回转，钢珠在弹簧的作用下返回钢珠槽，一切又回到初始状态。初始状态下，手动方面的操作力矩，使离合器联动齿轮转动，而离合器从动盘与离合器联动齿轮此时处于分离状态。故该离合器装置的离、合，在外电路回转作用下，实现了手动、电动自动转换。
中置式开关柜电动操作装置工作原理：
减速器和电机是一体化结构，按设计参数要求可以外购，安装在操作装置支架一侧，电动机输出轴与减速器相连，离合器一侧连接有离合器联动齿轮，离合器联动齿轮轴经过轴套安装在电动操作装置支架上。
输出轴齿轮，通过齿轮轴安装在支架上，输出轴与齿轮轴相连接，输出轴齿轮与离合器连动齿轮之间装有过桥双联齿轮，过桥双联齿轮通过过桥双联齿轮轴安装在电操装置支架上，用于变速度、改变输出力矩和输出方向。
中置式开关柜电动操作装置配置有外部控制电路部分
电路控制原理：
1、对电机进行正转、反转控制；
2、用非程控电路控制电机，电机每正转或反转一次，瞬间启动反方向回转一次，时间可控；
3、电路有“手动优先”闭锁功能，当手动操作时，闭锁电机工作；
4、电路有限位功能，当底盘车到达位置时，自动断开电机电路；
直流电机在得电的情况下，经过减速机构输出力矩，使离合器闭合，把电动机的输出力矩输出到离合器联动齿轮。联动齿轮传动到过桥双联齿轮，通过过桥双联齿轮，再传动输出导向轴齿轮，带动底盘车导向轴转动，底盘车在丝杆转动驱动下，底盘车进入或退出。安装在底盘车上的进线开关柜、计量柜、母线设备柜、电容器柜、接地变柜、出线柜、分段柜、分段隔离柜，在电动机控制操作下，进入工作位置和退出工作位置。从而实现电动操作之目的。该电动操作系统的单程操作时间，设计时考虑与正常手动操作的时间相近。
中置式开关柜电动操作装置设计合理、结构紧凑，是一种用于10～35kV交流金属封闭中置式开关设备，对其进行电动操作，适用于对进线开关柜、计量柜、母线设备柜、电容器柜、接地变柜、出线柜、分段柜、分段隔离柜和接地开关进行电动操作，可实现遥控控制，实现程序化操作目的。同时，其实现的原理简单，真正做到免维护或少维护。电路上采用“控制电机回转设计”，有效释放机械内力，自动实现手动操作、电动操作转换，避免因机械故障造成卡死的现象。该设计巧妙，没有用程控电路控制电机，元器件少，简单可靠，并且时间可控，解决了机械故障造成的维修更换繁琐问题。
【附图说明】
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是中置式开关柜电动操作装置结构及用于底盘车使用状态示意图。
图2是中置式开关柜电动操作装置结构及用于接地开关使用状态示意图。
图3是中置式开关柜电动操作装置的离合器示意图。
【具体实施方式】
参照附图1～3，中置式开关柜电动操作装置包括电操装置支架1、电动机2、减速器10、离合器3、离合器联动齿轮4、过桥双联齿轮6、输出轴齿轮7、输出导向轴8。减速器10安装在操作装置支架1一侧，电动机2输出轴与减速器10相连。离合器3包括离合器主动盘3-1、离合器从动盘3-2、钢珠3-3和弹簧3-5，离合器从动盘3-2和离合器联动齿轮4装配内侧均设置有传动齿，两传动齿啮合，离合器主动盘3-1通过离合器固定销3-4与减速器2输出轴相连，离合器主动盘3-1与离合器从动盘3-2内侧设置有钢珠安装孔，钢珠3-3安装在钢珠安装孔内，弹簧3-5套装在离合器从动盘3-2外侧离合器轴上。离合器从动盘3-2连接有离合器联动齿轮4，离合器联动齿轮轴经过轴套安装在电动操作装置支架1上。
输出轴齿轮7，通过齿轮轴安装在电动操作装置支架1，输出导向轴8与输出轴导向齿轮轴相连接，输出轴齿轮7与离合器连动齿轮4之间装有过桥双联齿轮6，过桥双联齿轮6通过过桥双联齿轮轴5安装在电操装置支架1上，用于变速度、改变输出力矩和输出方向。
参照附图3，中置式开关柜电动操作装置使用状态示意图1(用于底盘车9)。
中置式开关柜电动操作装置用于底盘车实施方式：
中置式开关柜电动操作装置还配套有电路控制部分，直流电机2在得电的情况下，经过减速机构输出力矩，使离合器3的离合器主动盘3-1慢速度转动、离合器主动盘3-1的转动，使离合器3的离合器主动盘3-1与离合器从动盘3-2闭合，把电动机的输出力矩输出到离合器联动齿轮4。离合器联动齿轮4传动到过桥双联齿轮6、通过过桥双联齿轮6输出导向轴齿轮7，带动输出导向轴8转动，传动底盘车9丝杆，底盘车9在丝杆转动驱动下，底盘车9进入或退出。安装在底盘车9上的进线开关柜、计量柜、母线设备柜、电容器柜、接地变柜、出线柜、分段柜、分段隔离柜，在电动机控制操作下，进入工作位置和退出工作位置。从而实现电动操作之目的。该电动操作系统的单程操作时间，设计时考虑与正常手动操作的时间相近。中置式开关柜电动操作装置的输出导向轴8直接与开关柜底盘车丝杆末段相连，直接驱动开关柜底盘车丝杆。
参照附图4，中置式开关柜电动操作装置使用状态示意图2(用于接地开关11)。
中置式开关柜电动操作装置，还可以用于对接地开关11的操作，中置式开关柜电动操作装置还配套有驱动控制器。直流电机2在得电的情况下，经过减速器10输出力矩，使离合器3的离合器主动盘3-1慢速度转动、离合器主动盘3-1的转动，使离合器3的离合器主动盘3-1与离合器从动盘3-2闭合，把电动机的输出力矩输出到离合器联动齿轮4。通过离合器联动齿轮4传动到过桥双联齿轮5，通过过桥双联齿轮6传动到输出轴齿轮7，带动输出导向轴8转动，出导向轴8转动使接地开关11的伞齿轮转动，实现接地刀闸的分、合闸。该电动操作系统的单程操作时间，设计时考虑与正常手动操作的时间相近。