新型正副母隔離開關(guān)機械防誤閉鎖方案

史貴孟，臧興海，陳志源

(國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315000)

新型正副母隔離開關(guān)機械防誤閉鎖方案

史貴孟，臧興海，陳志源

(國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315000)

介紹了變電站“五防”、正副母隔離開關(guān)防誤的現(xiàn)狀，針對正副母隔離開關(guān)防誤閉鎖的缺點，提出了一種新型220 kV和110 kV正副母隔離開關(guān)機械防誤閉鎖裝置的改進方案，并分析了其結(jié)構(gòu)和原理。該裝置完善了機械閉鎖邏輯，提高了雙母線接線系統(tǒng)的可靠性。

“五防”；正副母隔離開關(guān)；機械防誤閉鎖裝置

0 引言

雙母線接線方式因具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便、便于實驗等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。然而，近年來在雙母線接線變電站實際運行現(xiàn)場，雙母線接線誤操作事故時有發(fā)生，并且因電壓等級較高，事故造成的后果和影響很大。根據(jù)多次現(xiàn)場事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成事故的一個重要原因是現(xiàn)有雙母線接線的倒閘操作。其倒閘操作步驟多，場地大、間隔多且密集，加之調(diào)度嚴(yán)格要求控制操作結(jié)束時間，運行人員操作過程中極易出現(xiàn)疏忽，從而引發(fā)事故。

為了提高現(xiàn)場運行人員倒閘操作的安全性，確保運行人員安全和電網(wǎng)安全可靠運行，提升設(shè)備操作可靠性，減少或避免誤操作的發(fā)生，對現(xiàn)有雙母線接線防誤閉鎖進行合適的改造，顯得十分必要。

1 變電站“五防”現(xiàn)狀分析

為了確保運行人員安全、電網(wǎng)可靠供電和變電站設(shè)備安全穩(wěn)定運行，上世紀(jì)80年代提出了防誤概念，發(fā)展至今，已經(jīng)形成了相當(dāng)完善的“五防”規(guī)則。“五防”即：防帶負(fù)荷分合隔離開關(guān)，防誤分、誤合斷路器，防帶負(fù)荷合接地閘刀，防接地閘刀閉合時送負(fù)荷，防誤入帶電間隔。

變電站現(xiàn)行使用的防誤閉鎖方式主要有：機械閉鎖、電氣閉鎖、電磁閉鎖、微機防誤閉鎖等。

(1) 機械閉鎖是一種使用較廣泛的防誤閉鎖方式，主要通過部件間的機械聯(lián)鎖來實現(xiàn)，該閉鎖方式主要優(yōu)點有：性能可靠、故障率低，有強制性防誤操作功能、無法解鎖、易于維護和管理，能起到很好的防誤操作作用。

(2) 電氣閉鎖則是通過斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備的輔助接點，在二次電氣控制回路中有條件地連接，形成“與”和“或”的邏輯關(guān)系，控制電源回路的接通與斷開，從而達(dá)到控制一次設(shè)備的目的。

電氣閉鎖的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、可靠，接線復(fù)雜，涉及的元件較多，需掌握一定電氣技術(shù)的工人才能進行人為解鎖，因此能達(dá)到強制性防誤操作的目的。

缺點：由于涉及的元件較多，只要開關(guān)、刀閘、地刀的輔助接點及其操作機構(gòu)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，就會影響電動操作，維護比較困難；而且在室外潮濕環(huán)境中輔助接點較容易發(fā)生問題，造成二次回路無故閉鎖，給倒閘操作帶來不必要的麻煩。

(3) 電磁閉鎖是在傳統(tǒng)閉鎖方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一套行之有效的防誤閉鎖方法，實現(xiàn)起來方便、可靠。但與電氣閉鎖相同，其回路復(fù)雜，在間隔多的大型變電站實行起來耗費大量電纜，且在運行中存在開關(guān)輔助接點工作不可靠、戶外電磁鎖機構(gòu)易損壞等問題。由于其機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝要求高，常出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，再加上其防誤功能不易增加和修改，因此電磁閉鎖在220 kV和110 kV系統(tǒng)中逐步消失。

(4) 目前應(yīng)用最廣泛的是微機防誤，它是近年發(fā)展起來的新型防誤技術(shù)，幾乎每個220 kV變電站都有配備。其工作原理是，根據(jù)廠家預(yù)先編入數(shù)據(jù)庫的程序，由運行人員在“五防”界面中模擬預(yù)演，經(jīng)“五防”邏輯判斷合理后下傳至“五防”電腦鑰匙，接著按照操作步驟在設(shè)備上依次解鎖操作。

微機防誤是在微機上實現(xiàn)的，是虛擬的，由于某些原因(如“五防”機與后臺狀態(tài)不對應(yīng)等情況，以及“五防”系統(tǒng)可能存在的先天缺陷等)需在人工置位后使其滿足“五防”要求。首先，由于是人工操作，且往往是緊急情況下的操作，人員慌忙之中難免會產(chǎn)生錯誤，因此也可能帶來誤操作的風(fēng)險。其次，微機“五防”使用的鎖具在戶外情況下容易發(fā)生銹蝕老化，尤其在沿海地區(qū)，在潮濕、海風(fēng)、酸雨等侵蝕下，容易發(fā)生卡死而導(dǎo)致錯誤的解鎖方式發(fā)生。再次，微機“五防”是事先將邏輯輸入電腦數(shù)據(jù)庫中，但在特殊的狀態(tài)下操作，微機“五防”可能因電腦數(shù)據(jù)庫中并不存在該“五防”邏輯而造成不能操作，由此需要進行的非裝置故障解鎖也會大大增加倒閘操作的時間。最后，微機“五防”生產(chǎn)廠商眾多，即使是同一廠家的產(chǎn)品也有多種版本，且操作方法各異，這也給運行人員帶來不適，極大地耗費了操作時間。

2 正副母隔離開關(guān)防誤現(xiàn)狀分析

因在AIS變電站中220 kV，110 kV接線中接地閘刀設(shè)計多為手動操作，由運行人員就地操作，故“五防”中最容易造成人身傷害的就是帶負(fù)荷合接地閘刀。

由于變電站設(shè)計建造的原因，正副母閘刀之間與開關(guān)母線側(cè)接地閘刀之間的機械防誤閉鎖并不完善，接地閘刀閉鎖幾乎只能依靠機械閉鎖或者加掛鎖具。在鎖具失效時，則有可能發(fā)生副母閘刀在合閘位置、正母閘刀在分閘位置，而與之一體的開關(guān)母線側(cè)接地閘刀因并無機械閉鎖而發(fā)生合閘的情況；或者在開關(guān)母線側(cè)地刀合閘時，合上副母閘刀的情況。后者在無人值守變電站自動化改造中，當(dāng)修試人員為工作需要而自行操作的情況下，是有較大可能發(fā)生的。

若與正副母閘刀一體的開關(guān)母線側(cè)閘刀一旦發(fā)生帶負(fù)荷合接地，則不僅會引發(fā)人身安全事故，還會導(dǎo)致母線保護母差動作，進而危及電網(wǎng)安全，甚至可能發(fā)展為電網(wǎng)事故，給本地區(qū)供電帶來嚴(yán)重影響，同時還對該地區(qū)造成嚴(yán)重經(jīng)濟損失和不良的社會影響。由此可見，亟需一種新型實用的防誤閉鎖邏輯，以完善正副母隔離開關(guān)的防誤閉鎖。

3 新型正副母隔離開關(guān)防誤閉鎖裝置結(jié)構(gòu)

該新型正副母隔離開關(guān)機械防誤閉鎖裝置主要是通過全金屬部件進行機械程序閉鎖以實現(xiàn)正副母閘刀與開關(guān)母線側(cè)地閘刀的閉鎖功能。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 新型正副母隔離開關(guān)機械防誤閉鎖裝置結(jié)構(gòu)

該新型正副母隔離開關(guān)機械防誤閉鎖裝置的特征是：機械閉鎖內(nèi)有齒輪、拐臂、拐臂軸，拐臂軸兩側(cè)裝有軸承、傳動連桿連接頭、螺帽、墊片、彈簧墊片、連桿、拐盤，拐盤上裝有軸承、連接銷子、合閘定位和分閘定位裝置，副母隔離開關(guān)水平傳動連桿上裝有合閘定位和分閘定位裝置，開關(guān)母線側(cè)接地隔離開關(guān)水平傳動連桿上裝有連動齒條，并由開關(guān)母線側(cè)接地隔離開關(guān)水平傳動連桿與副母隔離開關(guān)水平傳動連桿組成。

4 正副母隔離開關(guān)防誤閉鎖裝置工作原理

該新型正副母隔離開關(guān)機械防誤閉鎖裝置的工作原理是：當(dāng)開關(guān)母線側(cè)接地隔離開關(guān)在合閘位置時，正副母隔離開關(guān)機械閉鎖裝置，將副母隔離開關(guān)閉鎖在分閘位置，此時副母隔離開關(guān)就無法合閘；當(dāng)副母隔離開關(guān)在合閘位置時，正副母隔離開關(guān)機械防誤閉鎖裝置，將開關(guān)母線側(cè)接地隔離開關(guān)閉鎖在分閘位置，此時開關(guān)母線側(cè)接地隔離開關(guān)無法合上，從而實現(xiàn)正副母隔離開關(guān)之間防止帶接地隔離開關(guān)合閘、帶電合接地隔離開關(guān)的機械閉鎖功能。

該正副母隔離開關(guān)機械防誤閉鎖裝置具有設(shè)計先進、結(jié)構(gòu)合理、功能齊全、性能可靠的特點。該裝置全部采用金屬部件，不易老化變形，制造成本相對較低，安裝調(diào)試簡單，完善了機械閉鎖邏輯，提升了雙母線接線系統(tǒng)的可靠性。

1 詹志勇．對變電運行防誤閉鎖裝置的探討[J]．沿海企業(yè)與科技，2010(2).

2 姜 貞．變電站的五防聯(lián)閉鎖系統(tǒng)[J]．江蘇科技信息：學(xué)術(shù)研究， 2012(11).

3 羅文杰，王 忠，呂利軍．大同電網(wǎng)主網(wǎng)變電站防誤閉鎖裝置現(xiàn)狀分析[J]．機電信息，2010(6).

4 顏 軍．“五防”閉鎖裝置設(shè)計安裝中的問題[J]．電力安全技術(shù)，2010(3).

2014-11-17。

史貴孟(1979-)，男，工程師，主要從事變電運維及電網(wǎng)規(guī)劃工作，email：13586891039@163.com。

臧興海(1980-)，男，工程師，主要從事變電檢修及電網(wǎng)規(guī)劃工作。

陳志源(1955-)，男，高級技師，主要從事變電運維工作。