一起開關柜操作隱患分析及改進措施

李雙偉

(國網江蘇省電力公司檢修分公司，南京　210000)

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一起開關柜操作隱患分析及改進措施

李雙偉

(國網江蘇省電力公司檢修分公司，南京210000)

開關柜應具備電氣閉鎖和機械閉鎖功能，開關柜設計也出現了多種閉鎖結構。分析了東源開關柜的閉鎖邏輯，總結了開關柜五防閉鎖存在的隱患，并針對東源開關柜五防閉鎖邏輯回路中不完善的部分，給出了解決方案。

開關柜；手車搖桿；緊急分閘；五防閉鎖

在電網運行中開關柜是操作較為頻繁的一種高壓設備，廣泛運用于變電站35 kV及以下電壓等級設備。開關柜(含柜內斷路器)應具備電氣閉鎖和機械閉鎖功能，以確保操作的正確性和防誤性。隨著電網的發展，開關柜的設計也出現了多種閉鎖結構，本文針對東源電器的開關柜一起手車搖桿孔擋板隱患進行分析，并對該隱患提出了解決方案。

1　隱患情況

某變電站35 kV采用單母線分段接線，室內落地手車式開關柜單列布置。在運行中發現，2號主變變三側302開關柜斷路器手車搖桿孔擋板與斷路器緊急分閘孔之間通過機械裝置聯動，按下斷路器手車搖桿孔擋板即等同于緊急分閘操作。

2　傳動原理

經過現場檢查， 2號主變變三側302開關間隔開關柜型號為KYN，斷路器型號是VED4，生產廠家為江蘇東源電器集團股份有限公司，生產日期是2011年1月1日，投運時間是2011年5月31日。東源VED4斷路器機構箱如圖1所示。

圖1　東源VED4斷路器機構箱

VED4斷路器為彈簧操作機構，主要由儲能機構、鎖定機構、合閘彈簧、分閘彈簧、開關主傳動軸和控制裝置等部件組成。斷路器機構提供分合閘按鈕進行手動分合閘操作。斷路器機構的主要部件如圖2所示。

經檢查發現，302開關柜面板上存在2個操作孔(見圖3)，左上方圓孔為斷路器手車搖桿操作口，右邊圓孔是緊急分閘口。

圖2　開關柜面板操作孔

圖3　開關柜操作孔

(1)斷路器手車搖桿操作口的作用：在斷路器處于分閘情況下，打開開關柜門，按下搖桿操作口擋板，插入并搖動操作搖桿即可將斷路器手車在“工作”位置、“試驗/隔離”位置之間移動。

(2)緊急分閘口的作用：在緊急情況下，通過將專用操作工具插入緊急操作孔并搖動使斷路器分閘。

緊急分閘機械傳動如圖4所示，用專用工具搖動緊急分閘連桿，緊急分閘連桿通過傳動拐臂將轉動的力傳遞給閉鎖連桿，閉鎖連桿上升觸動閉鎖繼電器上微動開關后通過閉鎖繼電器，再通過連桿傳動至合閘掣子，合閘掣子脫扣釋放預先已儲能的分閘彈簧，主軸在分閘彈簧的作用下旋轉并通過連桿傳動至斷路器本體絕緣拉桿將斷路器分閘。

圖4　操作機構機械傳動原理圖

3　原因分析

廠家為開關柜設置的防誤操作邏輯是只有斷路器處于分閘位置時，手車才能從“工作”位置移向“試驗/隔離”位置。為避免在斷路器合閘情況下誤將斷路器手車從“工作”位置移向“試驗/隔離”位置，設計將斷路器手車搖桿孔擋板與緊急分閘口通過機械裝置聯動(見圖5)，確保在插入手車搖桿時斷路器處于分閘位置(見圖6)。

由于復位彈簧的存在，無論斷路器處于分閘或者合閘情況下，斷路器手車搖桿孔擋板均擋住手車搖桿孔，需要手動按下斷路器手車搖桿孔擋板才能夠插入搖桿移動斷路器手車。在按下擋板時，緊急分閘孔在機械聯動裝置的作用下和斷路器手車搖桿孔擋板同步轉動，將處于合閘位置的斷路器分閘。

圖5　機械聯動裝置

圖6　斷路器進出操作

在緊急分閘操作中，閉鎖連桿需要通過閉鎖電磁鐵才能進行分閘操作(見圖7)。進一步分析閉鎖電磁鐵的功能，發現該電磁鐵沒有串接其他任何接點而直接接入電源，在正常狀態下勵磁處于解鎖狀態(見圖8)，失磁后閉鎖住閉鎖連桿不能分閘。電磁鐵是否勵磁與302開關分合閘狀態無聯系，初步分析認為該電磁鐵不具備閉鎖功能。

圖7　閉鎖狀態電磁鐵

圖8　解鎖狀態電磁鐵

經過咨詢生產廠方技術人員，VED4型號斷路器的閉鎖電磁鐵為通用設計，通過將閉鎖電磁鐵與出線地刀位置接點配合，同時閉鎖電磁鐵提供一副接點給間隔網門，實現網門與接地刀閘之間、接地刀閘與手車之間的閉鎖功能。

對于柜內有接地刀閘且采用網門結構的出線間隔開關柜，閉鎖邏輯如下：接地刀閘分位，閉鎖電磁鐵勵磁處于解鎖狀態(可以緊急分閘、可以插入手車搖桿移動斷路器手車)，同時閉鎖電磁鐵在網門電磁鐵回路中的一副常開接點分開以閉鎖網門；接地刀閘合位，閉鎖電磁鐵失磁處于閉鎖狀態(不能緊急分閘、不能插入手車搖桿移動斷路器手車)，同時閉鎖電磁鐵在網門電磁鐵回路中的一副常開接點閉合。即在合上接地刀閘后才允許打開網門，在分開接地刀閘后才允許移動手車，目的是防止打開未處于檢修狀態的間隔網門、防止在接地刀閘處于合位時移動開關手車。

對于柜內有接地刀閘且沒采用網門結構的出線間隔開關柜，閉鎖邏輯如下：接地刀閘分位，閉鎖電磁鐵勵磁處于解鎖狀態(可以緊急分閘、可以插入手車搖桿移動斷路器手車)；接地刀閘合位，閉鎖電磁鐵失磁處于閉鎖狀態(不能緊急分閘、不能插入手車搖桿移動斷路器手車)。即在分開接地刀閘后才允許移動手車，目的是防止在接地刀閘處于合位時移動開關手車。

由于302間隔為主變低壓側開關，開關柜內無接地刀閘也沒有采用網門結構，故閉鎖繼電器回路中無接地刀閘接點，也無需提供網門所需額外接點，該繼電器失去原有設計的閉鎖功能，同類型的還有35kV母聯310開關、1號主變變三側301開關間隔。

在閉鎖繼電器的下方有一個微動開關，作用為在移動斷路器手車位置時閉鎖斷路器的分合閘回路。微動開關的閉鎖原理：當斷路器處于分閘位置，需要手動按下斷路器手車搖桿孔擋板才能夠插入搖桿移動斷路器手車。在按下搖桿孔擋板時，通過機械聯動裝置的傳動，閉鎖連桿升起釋放微動開關，通過串入斷路器分合閘回路的微動開關接點閉鎖分合閘回路。

分析得出，該類型開關柜存在隱患如下：由于機械聯動裝置的存在，在斷路器處于合閘(分閘)情況下，按下斷路器手車柜搖桿操作口擋板即等同于緊急分閘操作。對于非出線類型開關柜，閉鎖電磁鐵不具備實際閉鎖功能，一旦電磁鐵損壞將影響緊急分閘、移動斷路器手車。

4　東源開關柜閉鎖情況一覽

對東源電器KYN型號開關柜進行了檢查，東源KYN系列開關柜緊急分閘裝置具有3種不同結構，緊急分閘口與操作搖桿擋板之間的機械聯動裝置僅在東源的VED4型號、梅蘭日蘭的SF1型號斷路器中發現，另外兩種結構的開關柜緊急分閘裝置均與搖桿操作口獨立。

(1)開關柜：東源KYN，斷路器：東源VED4、梅蘭日蘭SF1，緊急分閘口與操作搖桿擋板之間有機械聯動裝置(見圖9)。

圖9　有機械聯動裝置的開關柜

(2)開關柜：東源KYN，斷路器：ABB HD4、廈門華電VD4。該結構開關柜的斷路器緊急分閘口與手車操作搖桿口之間相互獨立，手車操作口無閉鎖擋板(見圖10)。

圖10　緊急脫扣裝置獨立的開關柜

(3)開關柜：東源KYN，斷路器：廈門華電VEP4。該結構開關柜的斷路器緊急分閘口與手車操作搖桿口之間相互獨立，且手車操作搖桿口有壓板閉鎖，緊急脫扣裝置為旋鈕式操作(見圖11)。

圖11　緊急脫扣裝置獨立的開關柜(手車操作口壓板閉鎖)

5　解決措施

針對東源開關柜斷路器手車搖桿孔擋板與斷路器緊急分閘孔之間通過機械裝置聯動的隱患，經過咨詢廠家技術人員，該結構開關柜為老式結構，現已改進為圖11所示結構，采用搖桿操作口與緊急分閘口完全分離的設計，且搖桿操作口有閉鎖壓板，只有在斷路器處于分閘狀態下才能按下壓板以插入手車搖桿移動手車。由于新舊開關柜機械結構的差異，將現有結構改進為分離式結構并帶閉鎖功能有較大困難。對于非出線間隔斷路器的閉鎖電磁鐵不具備實際閉鎖功能，考慮到主變間隔低壓側配置有獨立接地刀閘，可將主變低壓側斷路器側接地刀閘位置接點引入閉鎖電磁鐵回路，以完善電磁鐵閉鎖功能。解決方案具體如下。

5.1方案一

(1)首先由運行人員在隱患開關柜的搖桿孔擋板處設置安全警示牌，警示“按下搖桿孔擋板為緊急分閘操作”。

(2)結合停電檢修工作或者申報停電計劃，將主變低壓側斷路器側接地刀閘位置接點引入閉鎖電磁鐵回路。

該方案的優點是不影響斷路器手車搖桿孔的五防功能，拆除了不具備實際功能的電磁鐵。缺點是按下斷路器手車柜搖桿操作口擋板即等同于緊急分閘操作的安全隱患仍然存在，只能通過警示牌進行提醒。

5.2方案二

(1)首先由運行人員在隱患開關柜的搖桿孔擋板處設置安全警示牌，警示“按下搖桿孔擋板為緊急分閘操作”。

(2)結合停電檢修工作或者申報停電計劃，解除開關柜斷路器手車搖桿孔擋板、將主變低壓側斷路器側接地刀閘位置接點引入閉鎖電磁鐵回路。

(3)對已解除搖桿孔擋板的開關柜移除“按下搖桿孔擋板為緊急分閘操作”警示牌，裝設“移動手車前必須確保斷路器在分閘位置”警示牌。

該步驟的優點是實施改造后移動斷路器手車無需打開開關柜柜門，且不影響開關柜面板上的緊急分閘孔功能，拆除了不具備實際功能的電磁鐵。缺點是解除擋板后操作斷路器手車不會聯動緊急分閘絲桿，使斷路器手車搖桿孔失去五防功能，在斷路器處在合閘狀態時不能閉鎖移動手車操作。

綜合考慮，為了保證不發生帶負荷拉刀閘誤操作事件，推薦采用方案一進行處理。

(本文編輯：趙艷粉)

Risk Analysis and Improvement Measures for a Switchgear Operation

LI Shuang-wei

(Inspection & Maintenance Branch, Jiangsu Electric Power Company, Nanjing 210000, China)

Switch cabinet should have the functions of electrical and mechanical locking, and switchgear design also presents a variety of locking structures. This paper analyzes the locking logic of Dongyuan switchgear, summarizes the hidden dangers existing in the switchgear five-defence block, and proposes the solutions to the imperfect part of the locking logic of Dongyuan switchgear.

switchgear; handcart rocker; emergency switching-off; five-defence block

10.11973/dlyny201604028

李雙偉(1984)，男，碩士，工程師，從事變電設備檢修工作。

TM591

B

2095-1256(2016)04-0525-04

2016-05-13