一種活門機構鎖止隔離裝置的設計與應用

郭 銳，王志童

（國網蘭州供電公司，甘肅蘭州 730050）

0 引言

近幾年內隨著電網的不斷發展，35 kV 及以下設備均已采用結構緊湊、占地面積少、防爆等級高、操作安全、防誤閉鎖功能較完善的移動式戶內金屬開關柜。移動式戶內金屬開關柜在電力系統進行發電、輸電、配電和電能轉換的過程中，進行開合、控制和保護用電設備。由于是戶內設備，在滿足運行可靠穩定、操作安全簡捷的前提下，金屬開關柜的結構盡量做到簡單緊湊，因此金屬開關柜母線橋多采用銅排，封裝在開關柜的上部，柜內母線由引下線連接到斷路器室靜觸頭，并設置活門擋板與開關室隔離。但目前在運的各廠家金屬開關柜活門擋板只能通過活門機構與手車開關拉出（推入）實現活門擋板的關閉（打開），無任何閉鎖裝置，存在誤碰機構打開活門擋板的安全隱患。手車開關拉至檢修位置后，活門擋板靠自重關閉，但任何人員均可隨意打開，使帶電觸頭裸露。由于開關柜結構緊湊、斷路器室狹小，誤開啟活門擋板，會將帶電的靜觸頭裸露在外，與檢修工作人員無法滿足安全工作距離，導致人員觸電事故。

小組成員通過查閱國內外相關文獻，均未發現針對這一隱患的可靠解決措施。為保障工作人員安全，解決工作人員誤碰活門機構發生觸電的安全隱患，本科研小組開始了活門機構鎖止隔離裝置的設計研究。

1 發現的問題

科研小組通過對國網蘭州供電公司所轄各變電站35 kV 及以下金屬開關柜的調研，發現在運的各廠家金屬開關柜均無活門擋板閉鎖裝置，均存在誤碰活門機構發生人員觸電的安全隱患。此安全隱患給運行維護工作帶來了諸多影響，主要總結為以下3 點：

（1）當開關處于檢修狀態時，開關室的上下隔離靜觸頭總有一組帶電或兩組帶電，檢修人員在進行開關室二次回路消缺、機構調整等工作時，由于靜觸頭活門機構無任何鎖止裝置，存在檢修人員失誤打開活門或誤碰活門機構開啟擋板，失去與帶電部位間的隔離措施，造成人身觸電傷亡事故的安全風險。

（2）在開關室進行工作，為了保證工作人員安全，必須將該間隔所在的整段母線停電，擴大了停電范圍，增加了倒閘操作的風險。由于整段母線停電，會造成大面積用戶停電，減少售電量。

（3）部分公司采用由運維人員在活門機構的機構上直接加鎖的方式鎖止活門機構，但運維人員需進入開關室進行掛鎖操作，操作過程中存在誤碰活門機構、開啟擋板的風險，運維人員安全無法保障。

2 解決措施

2.1 問題分析

首先對傳統斷路器室活門擋板的工作原理進行分析。當開關柜開關手車由運行位置拉出至試驗位置過程中，由活門擋板的自重帶動活門擋板定位滾輪隨手車開關向前做圓弧運動，活門擋板靠自重關閉。當開關柜斷路器室開關手車由試驗位置推入運行位置時，開關手車推動活門擋板定位滾輪，通過機械拐臂打開活門擋板，使手車開關動觸頭插合入開關柜靜觸頭。在斷路器室檢修工作中，活門擋板機構無閉鎖裝置，活門擋板可以隨意打開，極不安全。

針對這一安全隱患，小組成員通過對金屬開關柜活門機構的研究，咨詢各金屬開關柜制造廠家，結合活門擋板的工作原理，在原有金屬開關柜結構基礎上，從現場實際工作要求出發，設計出一種普適性強，結構簡單，運行可靠的活門機構鎖止隔離裝置，解決由于開關柜活門機構無閉鎖裝置帶了的諸多問題。

2.2 裝置結構

該活門機構鎖止隔離裝置主要由固定件、限位件、閉鎖件組成，其結構如圖1 所示。

圖1 一次設計

2.3 工作原理

金屬開關柜安裝一體化活門擋板鎖止隔離裝置后，其活門機構能夠實現自動閉鎖。當手車開關處于檢修位置時，通過限位件鎖住撥叉上的滾輪，將活門機構鎖死，活門擋板處于封閉狀態，實現自鎖功能。當手車開關由實驗位置推至工作位置時，手車開關推板先壓住鎖止裝置定位輪，使其往中間旋轉，活門機構鎖止裝置解鎖，開關手車再推動活門擋板定位滾輪，通過機械拐臂打開活門擋板，活門擋板正常開啟。當開關手車由工作位置拉出至試驗位置時，活門擋板的自重帶動活門擋板定位滾輪隨手車開關向前做圓弧運動，活門擋板靠自重關閉，活門機構鎖止裝置限位件在定位件彈簧的作用下，隨手車開關自動復位，鎖止裝置自鎖，實現鎖止功能。在母線、線路任一側帶電或兩側均帶電，當開關室有二次回路消缺、機構調整等工作時，活門機構鎖止隔離裝置閉鎖活門擋板，2 級以下人員無法違規開啟，且不存在誤碰活門機構打開活門擋板的安全風險，保障了檢修人員安全，杜絕了工作人員違章操作的安全風險。

2.4 裝置功能

通過對裝置的現場試驗和試運行，該活門機構鎖止隔離裝置主要有以下3 個突出功能，能夠很好契合目前由于金屬開關柜活門機構無閉鎖裝置帶來的安全問題，并可靠解決：

（1）活門機構鎖止功能：當手車開關處于檢修位置時，通過限位件鎖住撥叉上的滾輪，將活門機構鎖死，活門擋板處于封閉狀態，實現自鎖功能。當手車開關由檢修位置推至工作位置時，手車開關推板先壓住鎖止裝置定位輪，使其往中間旋轉，活門機構鎖止裝置解鎖，活門擋板正常開啟。當開關手車由工作位置拉出至試驗位置時，活門機構鎖止裝置限位件在定位件彈簧的作用下，自動復位，鎖止裝置自鎖，實現鎖止功能。

（2）活門擋板隔離鎖止功能：在母線、線路任一側帶電或兩側均帶電，當開關室有二次回路消缺、機構調整等工作時，為了保障檢修人員安全，工作開始前將隔離鎖止裝置推入該開關室并用五防鎖鎖死在工作位置，將活門擋板鎖止的同時，將檢修人員和帶電部位之間進行二次隔離，實現隔離鎖止功能。

（3）手動解除活門機構鎖止功能：在母線、線路兩側均停電，為了正常在開關室內進行檢修工作，采用特殊解鎖工具，手動解除活門機構的鎖止，實現手動解除鎖止功能。

3 推廣應用

“一種活門機構鎖止隔離裝置”全面實現了活門機構鎖止、開關室靜觸頭隔離、杜絕違章操作等功能，解決了由于裝置性違章、習慣性違章、管理性違章等造成的開關室工作誤開啟活門機構造成人身傷亡的隱患，所研發產品完全符合產品技術條件和相關國家標準的要求。該裝置從10 kV 開閉站到1000 kV 變電站，從用戶配電室到發電廠，均可廣泛應用。目前已在5 座110 kV 變電站試運行半年的，現場反映良好。使用該活門機構鎖止隔離裝置后，不僅減少了單間隔停電檢修的操作時間，縮小了停電范圍，增加了經濟效益，使得操作、檢修更方便、更安全。還避免了單一出線間隔開關室工作導致其所在母線停電的問題，保證了對用戶的連續供電，真正體現了“人民電業為人民”的宗旨，特別是對于國家信息中心、金融中心、證券交易中心和地震、氣象、防汛等監測指揮中心、國家級重要會議、政府首腦機關、軍隊指揮機關、醫院、煤礦、航空、交通運輸、危險化學品和電解生產企業等重要敏感用戶具有非常明顯的社會效益和特殊的意義。此外，使用該裝置，由于縮小了停電范圍增加了售電量，具有可觀的經濟效益，按每站平均負荷5 萬千瓦，累計增售電量12 億度，增加銷售收入6000 萬元。

通過試運行，該活門機構鎖止隔離裝置可以實現活門機構鎖止、開關室靜觸頭隔離、杜絕違章操作等功能，裝置簡單，動作可靠，投資小，效益高，有效保證了工作人員的安全，具備投入運行的條件。

4 結論

該活門機構鎖止隔離裝置的研制，從變電站運行維護實際工作存在的問題出發，結合活門機構的工作原理，采用簡捷可靠的隔離鎖止機構，解決了開關室工作活門機構無閉鎖裝置、可隨意開啟、易發生人身觸電事故的安全隱患，實現活門機構鎖止、開關室靜觸頭隔離、杜絕違章操作等功能。使運檢系統更加安全、可靠，也以更全面、有效的解決方案服務于市場需求，可以滿足最苛刻的安全性、可靠性、能效及環境要求。為開關柜的設計提供強大的技術支撐，也為廣大生產企業提高科研設計、產品技術、工藝改進提供全面的技術標準，對促進我國開關柜生產行業的發展、構建開關柜產業的技術創新、結構調整、推動開關柜母線檢修作業方式的大變革、提高本質安全水平，具有重要意義。