10 kV配電裝置母分間隔防誤回路的改進

謝明海，呂亮，陳瑛，張旭陽，朱松濤

（紹興大明電力設計院，浙江紹興312000）

10 kV配電裝置母分間隔防誤回路的改進

謝明海，呂亮，陳瑛，張旭陽，朱松濤

（紹興大明電力設計院，浙江紹興312000）

配電裝置的防誤操作閉鎖回路能有效防止誤操作事故的發(fā)生，當母分隔離小車處在“試驗”與“運行”位置之間的自由位置（既不在試驗位置，也不在工作位置，而是在中間位置）時分合斷路器，會引起觸頭拉弧而導致事故，因此母分間隔的防誤回路中有必要增加“母分隔離小車在自由位置時，閉鎖斷路器合閘”的功能。通過分析現(xiàn)行的母分間隔電氣防誤回路，根據(jù)10 kV金屬鎧裝移開式開關柜的結構特點，提出“在合閘回路中實現(xiàn)開關閉鎖功能”和“固定操作順序?qū)崿F(xiàn)開關閉鎖功能”2種改進方法，從而完善母分間隔的防誤回路，能有效地消除事故隱患。

防誤操作；電氣聯(lián)鎖；配電裝置；開關閉鎖

0 引言

在電力系統(tǒng)及工礦企業(yè)中，10 kV配電裝置普遍采用戶內(nèi)金屬鎧裝移開式開關柜，其“五防”主要以電氣閉鎖為主，比固定式開關柜使用的機械閉鎖復雜。如“五防”閉鎖回路不完善，可能會危及人身、設備的安全，可靠性反而降低[1-3]。某110 kV變電站就曾因操作不當且“五防”回路不完善而發(fā)生一起10 kV母分隔離柜燒毀事故。事故發(fā)生前，10 kV母分間隔處于熱備用狀態(tài)，但母分隔離小車實際上未完全處于“運行位置”。隨后母分開關合閘，母分隔離柜觸頭因接觸不良發(fā)熱，柜內(nèi)絕緣降低，造成相間短路，而母分開關保護動作不能完全切除隔離柜側(cè)的故障，故障持續(xù)時間較長，最終造成母分隔離柜燒毀、相鄰的3只饋線柜受損。

上述案例表明現(xiàn)行的母分間隔電氣防誤回路不能防止類似事故的發(fā)生，需要對母分間隔電氣防誤回路加以改進。

1 10kV配電裝置防誤閉鎖的要求

規(guī)程規(guī)定：凡有可能引起誤操作的高壓電氣設備，均應裝設防誤裝置，裝置的性能和質(zhì)量應符合產(chǎn)品標準和有關文件的規(guī)定。高壓開關柜及間隔式的配電裝置（間隔）有網(wǎng)門時，應滿足“五防”功能的要求[4]。

所謂10 kV金屬鎧裝移開式開關柜的“五防”功能就是指：防止誤分、誤合斷路器；防止帶負荷分、合隔離開關或帶負荷推入、拉出金屬封閉（鎧裝）式開關柜的小車隔離插頭；防止帶電掛接地線或合接地開關；防止帶接地線或接地開關合閘；防止誤入帶電間隔[5]。在上述“五防”要求中沒有“防止小車在中間位置時合閘”的規(guī)定，通常是靠運行操作規(guī)程來保證：在操作時通過觀察小車位置，保證小車完全處于“運行”或“試驗”位置，防止小車置于“運行”或“試驗”位置之間的自由位置上。《DL/T 969-2005變電站運行導則》第6.8.1.3條規(guī)定：小車開關推入“運行”位置前應釋放斷路器操動機構的能量，推入“運行”位置后應檢查是否己到位并鎖定；小車開關拉出在“試驗”位置應完全鎖定；任何時候均不準將小車開關置于“試驗”與“運行”位置之間的自由位置上；小車開關拉出后，活門隔板應完全關閉；每次推入手推式開關柜之前，應檢查相應斷路器的位置，嚴禁在合閘位置推入手車[6]。

雖然嚴格執(zhí)行運行操作規(guī)程理論上可以杜絕誤操作的發(fā)生，但誤操作行為往往就是違反了運行操作規(guī)程，所以還需要在技術措施上加以防范。10 kV鎧裝式開關柜的小車是在柜門關上后用絲杠傳動操作的，開關柜本身沒有小車位置指示，也無法直接看到小車位置，難以檢查小車是否到位，因此必須從技術上杜絕人為誤操作現(xiàn)象，從而保證人身和電網(wǎng)的安全運行[7]。

2 10kV母分防誤回路設計缺陷

10 kV母分間隔一般采用電氣防誤閉鎖，并形成了通用設計，其典型電氣閉鎖原理如圖1、圖2所示。圖中：HL為帶電顯示器；S8為小車“試驗位置”開關，小車在試驗位置時該接點閉合；DSN為電纜室門電磁鎖；SPC為電纜室門行程開關，門關上時接點閉合；Y0為小車閉鎖電磁鐵；S3為斷路器輔助開關常閉接點，斷路器分位時輔助開關常閉接點閉合[8]。

上述典型的電氣閉鎖回路能滿足母分開關柜的“五防”要求，設置的小車解鎖條件還能防止人員在電纜室內(nèi)工作時的誤送電。但仍有不足：隔離小車位置與斷路器操作沒有閉鎖關系，當母分隔離小車在自由位置（既不在試驗位置，也不在工作位置，而是在中間位置）時，斷路器也可以合閘。而在隔離小車未完全到達“工作”位置時斷路器合閘，會造成母分隔離柜觸頭因接觸不良發(fā)熱或動、靜觸頭間拉弧，發(fā)生類似事故。

圖110kV母分開關柜閉鎖原理

圖2 10kV母分隔離柜閉鎖原理

3 10kV母分間隔防誤回路改進

為防止類似事故的發(fā)生，母分隔離小車在自由位置時應閉鎖母分開關合閘，經(jīng)過對閉鎖回路的理論分析和工程設計中的實踐檢驗，可以采用2種方法實現(xiàn)這個閉鎖功能。

3.1 在合閘回路中實現(xiàn)開關閉鎖功能

10 kV金屬鎧裝移開式開關柜單臺開關柜本身有小車與斷路器的閉鎖功能，閉鎖原理見圖3。圖中：S1為儲能機構輔助開關常開接點；S2為合閘閉鎖電磁鐵的輔助開關常開接點；S3為斷路器輔助開關常閉接點；S8為小車“試驗/隔離”位置輔助開關常開接點（裝在小車推進機構底盤內(nèi)）；S9為小車“工作”位置輔助開關常開接點（裝在小車推進機構底盤內(nèi)）；Y1為合閘閉鎖電磁鐵；Y3為合閘脫扣器[9]。

圖3 10 kV斷路器合閘閉鎖原理

合閘閉鎖電磁鐵Y1的輔助開關常開接點S2串接在斷路器的合閘回路中，只有當S2接通時，合閘脫扣器Y3才能通電，使斷路器合閘。合閘閉鎖電磁鐵Y1的驅(qū)動回路中串入了小車的“試驗”位置接點S8和“工作”位置接點S9，見圖3中的粗線部分。只有當小車處在“試驗”位置或“工作”位置時，Y1吸合，S2接通，斷路器才能合閘，從而防止小車在中間自由位置時合閘。

借鑒10 kV開關柜內(nèi)的閉鎖原理，將10 kV母分隔離柜的小車“試驗”位置輔助開關常開接點S8、小車“工作”位置輔助開關常開接點S9也串入母分開關柜合閘閉鎖電磁鐵Y1的驅(qū)動回路中，完成母分開關小車、母分隔離小車到位開放合閘的功能。閉鎖原理見圖4。合閘閉鎖回路可以接在開關操作回路中，也可以接在母分間隔的防誤回路中。合閘閉鎖電磁鐵Y1的電壓參數(shù)與接入處的電源一致。采用這種方法，回路簡單直觀，接線改動較少，適用于配電裝置的改造。

圖4 10kV斷路器合閘閉鎖方法一原理

為了盡量減少配電裝置的改動，沒有采用“母分開關小車和母分隔離小車同時在“試驗”位置或同時在“工作”位置才能合斷路器”的閉鎖邏輯，母分開關小車在“工作”位置、隔離小車在“試驗”位置時也能合斷路器。因此運行操作人員應注意：母分間隔從“冷備用”改為“運行”狀態(tài)，在合斷路器前應確保母分開關小車和母分隔離小車均已處在“工作”位置，避免出現(xiàn)母分開關小車在“工作”位置、隔離小車在“試驗”位置時合閘的情況。

3.2 固定操作順序?qū)崿F(xiàn)開關閉鎖功能

10 kV金屬鎧裝移開式開關柜本身具有小車與斷路器的閉鎖功能，即開關小車只有在“試驗”或“工作”位置時斷路器才能合閘。如果母分隔離小車先與母分開關小車建立聯(lián)鎖關系，再利用開關小車與斷路器的閉鎖功能，可以實現(xiàn)母分隔離小車與母分開關的閉鎖。具體閉鎖邏輯為：

（1）母分開關小車解鎖條件：母分開關在分閘位置、母分開關柜電纜室門關閉、母分隔離柜電纜室門關閉，母分隔離小車在“工作”位置。

（2）母分隔離小車解鎖條件：母分開關在分閘位置、母分開關柜電纜室門關閉、母分隔離柜電纜室門關閉、母分開關小車在“試驗”位置。

（3）母分開關柜電纜室、母分隔離柜電纜室后門電磁鎖解鎖條件：母分開關小車在試驗位置、母分隔離小車在試驗位置。

母分間隔由“運行”改為“冷備用”時，只能先拉出開關小車到“試驗”位置后才能拉出隔離小車；母分間隔由“冷備用”改為“運行”時，只能推入隔離小車到“工作”位置后才能推入開關小車；這樣就限定了母分開關小車、母分隔離小車的操作順序，可以防止隔離小車在中間位置時合閘。按照上述設計思路的母分間隔防誤回路原理見圖5所示。圖中：S3，S8，S9如前所述，1M，2M分別為母分隔離柜、母分開關柜的電纜室門行程開關接點，門關上時接點閉合；1MDS，2MDS分別為母分隔離柜、母分開關柜的電纜室門電磁鎖；1Y0，2Y0分別為母分隔離柜、母分開關柜的小車閉鎖電磁鐵。

圖5 固定操作順序的10 kV母分間隔防誤回路

母分間隔從“冷備用”改為“運行”狀態(tài)的操作過程：初始時開關小車、隔離小車均在“試驗”位置，開關小車的S9和隔離小車的S9接通。當隔離柜電纜室門和開關柜電纜室門均關上（1M，2M通）時，斷路器可以分、合操作，當斷路器在合閘位置（S3斷），開關小車閉鎖電磁鐵、隔離小車閉鎖電磁鐵不通電，開關小車、隔離小車不能操作；當斷路器在分閘位置（S3通），開關小車閉鎖電磁鐵不通電，隔離小車閉鎖電磁鐵通電，只有隔離小車能操作。在隔離小車操作的過程中，隔離小車的S8和S9均未接通，斷路器雖能分合操作，但開關小車不能操作，保持在“試驗”位置，對電氣一次回路的隔離沒有影響；隔離小車操作到位后，隔離小車的S8接通，開關小車允許操作。開關小車、隔離小車都到達“工作”位置，斷路器合閘，母分間隔完成了從冷備用改為運行狀態(tài)的操作。

母分間隔從運行改為冷備用狀態(tài)的操作過程：初始狀態(tài)為開關小車、隔離小車均在“工作”位置，開關小車和隔離小車S8均接通。當1M和2M通時，斷路器可以分、合操作，當斷路器在合閘位置（S3斷）時，開關小車閉鎖電磁鐵、隔離小車閉鎖電磁鐵不通電，開關小車、隔離小車不能操作；當斷路器分閘后（S3通），開關小車閉鎖電磁鐵通電，隔離小車閉鎖電磁鐵不通電，只有開關小車能操作。在開關小車操作的過程中，由于開關小車的S8和S9均未接通，母分開關柜本身有開關小車與斷路器的閉鎖功能，斷路器不能分、合操作。開關小車操作到“試驗”位置后，開關小車的S8接通，隔離小車允許操作。在隔離小車的操作過程中，斷路器雖能分合操作，但此時開關小車處在“試驗”位置，對電氣一次回路的電氣隔離沒有影響；開關小車、隔離小車都到達“試驗”位置，母分間隔完成了從運行改為冷備用狀態(tài)的操作。

由以上的操作過程分析可以看出：母分間隔從冷備用改為運行狀態(tài)，只能先推進隔離小車后推進開關小車；從運行改為冷備用狀態(tài)，只能先拉出開關小車后拉出隔離小車。隔離小車和開關小車的操作順序是固定的。在整個操作過程中，圖5所示的防誤閉鎖回路可以防止小車的動、靜觸頭在未完全隔離或未完全接觸時斷路器合閘，達到了預期目的。

4 結語

在技術上防止小車（隔離開關）在中間位置時斷路器合閘，能有效地消除事故隱患，確保電網(wǎng)設備的安全運行。提出10 kV母分間隔防誤回路的2種改進方法，解決了小車在中間位置時斷路器誤合閘問題，經(jīng)過多個工程實際應用，取得了良好效果。該方法也可用于其他電壓等級的各類間隔，如AIS或GIS配電裝置出線間隔中斷路器與二側(cè)隔離開關的閉鎖；在微機“五防”系統(tǒng)中通過增加相應的閉鎖邏輯，也可達到相同的效果。

[1]防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2]顧擁軍，皮衛(wèi)華，楊乘勝，等.變電站防誤裝置應用分析[J].繼電器，2005（33）∶66.

[3]DL/T 969-2005變電站運行導則[S].北京：中國電力出版社，2006.

[4]Q/GDW 11-154-2009 110～500 kV變電所防誤操作閉鎖邏輯規(guī)范[S].杭州：浙江省電力公司，2009.

[5]Q/SDJ 1050201-2007微機五防裝置閉鎖邏輯編寫與安裝標準[S].杭州：浙江省電力公司，2007.

[6]國家電網(wǎng)公司基建部.國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設計110（66）～220 kV智能變電站施工圖設計（2013版）[M].北京：中國電力出版社，2013.

[7]章恩科.6 kV開關柜操作回路的分析與改進[J].浙江電力，2015，34（6）∶49-51.

[8]呂理想，應軍，陳紅敏，等.110 kV特殊內(nèi)橋雙線單主變接線及其備自投運行方式探討[J].浙江電力，2014，33（01）∶64-68.

[9]趙玉成，姚劍峰，金山紅，等.狀態(tài)檢修模式下隔離開關異常操作預案的創(chuàng)新與實踐[J].浙江電力，2015，34（8）∶21-24.

（本文編輯：趙曉明）

Improvement of Anti-Maloperation Circuit of Busbar Sectional Separate Unit of 10 kV Distribution Device

XIE Minghai，LYU Liang，CHEN Ying，ZHANG Xuyang，ZHU Songtao
（Shaoxing Daming Electric Power Design Institute，Shaoxing Zhejiang 312000，China）

The anti-maloperation locking circuit of the power distribution device can effectively prevent the occurrence of the maloperation accident.When the busbar split car is at the free position between the"test"and" run"，the circuit breaker operation can cause accident due to arc between contactors.Therefore，the antimaloperation circuit of the busbar sectional unit is necessary to increase the function of"locking the breaker when the busbar split trolley is in the free position（the trolley is neither in the test position nor in the work position，but in the middle position）".Through analyzing the anti-maloperation electric interlocking circuit of the power distribution device，the paper indicates the shortage of anti-maloperation circuit.According to the structural characteristics of 10 kV metal clad withdrawable switch cabinet，the paper proposes"increasing switch locking function in the closing loop"and"fixing operation sequence to actualize switch interlocking function"to perfect anti-maloperation circuit of busbar sectional separate unit and eliminate hidden hazards.

anti-maloperation；electrical interlocking；power distribution device；switch blocking

TM642

B

1007-1881（2017）01-0001-04

2016-06-29

謝明海（1967），男，高級工程師，從事輸變電工程設計。