高壓開關(guān)設(shè)備防誤鎖的設(shè)計

高壓開關(guān)設(shè)備防誤鎖的設(shè)計

高壓鎖的鎖是確保能源網(wǎng)絡(luò)安全運行，確保設(shè)備和確保安全，防止操作錯誤。GB3906《3～35kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備》對此也作了明確規(guī)定。一般把聯(lián)鎖描述為:防止誤分、誤合斷路器:防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān);防止帶電掛(合)接地線(接地開關(guān)):防止帶接地線(開關(guān))合斷路器、負(fù)荷開關(guān):防止誤入帶電間隔。上述五項防止電氣誤操作的內(nèi)容,簡稱“五防”?！拔宸馈毖b置一般可分為機械、電氣和綜合三類。下面就電力系統(tǒng)中大量使用的KYN28-12型金屬封閉鎧裝移開式開關(guān)設(shè)備(以下簡稱中置柜)的防誤閉鎖的設(shè)計做個簡要闡述。1中置柜獨立聯(lián)鎖機構(gòu)(1)中置柜下門的聯(lián)鎖。當(dāng)中置柜設(shè)計成靠墻安裝方式,在開關(guān)柜的前面維護(hù),開關(guān)柜后面設(shè)計成后封板形式的情況下,中置柜的饋電柜前下門(電纜室門)聯(lián)鎖是通過接地開關(guān)操動機構(gòu)實現(xiàn)的,當(dāng)接地開關(guān)分閘時,接地開關(guān)操作桿上的凸輪使下門聯(lián)鎖機構(gòu)中的銷軸鎖住固定在下門的舌板,使下門不能打開;當(dāng)接地開關(guān)合閘時,接地開關(guān)操作桿上的凸輪將銷軸下壓,使銷軸上的頸部位于舌板位置,舌板可以脫開銷軸,下門可以打開。這一聯(lián)鎖實現(xiàn)了下門的安全防護(hù)要求:斷路器閉合時,電纜室?guī)щ?接地開關(guān)不能合閘操作,下門不能打開,防止人員誤入帶電的電纜室;只有當(dāng)斷路器斷開,接地開關(guān)合閘,電纜室不帶電時才能打開下門進(jìn)入電纜室。在調(diào)試、維修時,在下門打開后而忘記關(guān)上的情況下,接地開關(guān)可以進(jìn)行分、合閘操作,但斷路器手車無法從試驗位置進(jìn)入到工作位置,保證電纜室不帶電;必須按順序先關(guān)好下門,再分接地開關(guān),手車才能從試驗位置進(jìn)入工作位置進(jìn)行合閘操作,以保證人身安全。該聯(lián)鎖機構(gòu)的工作原理是:當(dāng)下門關(guān)閉時,安裝在下門的舌板推動推板從而帶動支架裝配上的軸銷向后移動,接地開關(guān)可以進(jìn)行分閘操作,接地開關(guān)操動機構(gòu)聯(lián)鎖裝置上的彎板可以自由復(fù)位,解除導(dǎo)軌聯(lián)鎖,斷路器手車可以正常工作:當(dāng)下門沒有關(guān)閉時,支架裝配上的推板和軸銷因復(fù)位彈簧的作用又恢復(fù)至初始位置,接地開關(guān)可以分閘操作,但支架裝配上的軸銷阻擋了接地開關(guān)操動機構(gòu)聯(lián)鎖裝置上的彎板復(fù)位,導(dǎo)軌聯(lián)鎖得不到解除,斷路器手車不能從試驗位置進(jìn)入到工作位置,保證電纜室不帶電,保障人身的安全。(2)中置柜后門的聯(lián)鎖。目前大部分地區(qū)的變電站、配電房建筑面積都比較充裕,為考慮工程安裝、檢修和維護(hù)的方便,常常將中置柜設(shè)計成不靠墻安裝方式。后封板改為兩面鉸鏈門形式,方便實現(xiàn)開關(guān)柜的前后雙面維護(hù)。中置柜的后門通過一套接地開關(guān)操作聯(lián)鎖與后門的反向聯(lián)鎖機構(gòu)裝置實現(xiàn)的。該聯(lián)鎖機構(gòu)主要由復(fù)位彈簧,鎖套組成,在柜體鎖套配合處開34×34方孔。該聯(lián)鎖機構(gòu)的工作原理是:當(dāng)后門關(guān)閉時,后門壓縮鎖套避開柜體上所開的34×34方孔,接地開關(guān)可以進(jìn)行分、合閘操作。接地開關(guān)分閘后,鎖套上的凸臺與后門的開孔方向差90°,鎖住后門,后門不能打開,防止人員誤入帶電的電纜室。接地開關(guān)合閘后,鎖套上的凸臺與后門的開孔方向一致,后門即可打開;當(dāng)后門打開后,鎖套在復(fù)位彈簧作用下向外滑動,滑至柜體上所開的方孔內(nèi)鎖定,此時接地開關(guān)操作軸因鎖套鎖定在柜體上而不能操作分閘。必須先關(guān)好后門方可操作接地開關(guān),從而防止在調(diào)試、維修時,在后門打開后而忘記關(guān)上的情況下,合接地開關(guān),合斷路器,使人誤入帶電的電纜室的情況發(fā)生。(3)底盤車與中門的聯(lián)鎖。中置柜以其防護(hù)等級高,在電力系統(tǒng)中為大家所公認(rèn)。開關(guān)柜的外殼防護(hù)等級為IP4X,斷路器室門打開后為IP2X。以前的中置柜,因斷路器室的門與斷路器的操作沒有相互聯(lián)鎖,當(dāng)斷路器在工作位置需進(jìn)行手動儲能、合、分閘時,要把斷路器室門打開,人與帶電體間的防護(hù)等級只有IP2X,存在安全隱患。如果此時高壓回路有相間或單相接地等故障時,斷路器操作合閘就有可能造成人身安全事故。解決這一問題的方法是,斷路器室門的開閉能夠?qū)嗦菲魇周囄恢眠M(jìn)行控制。根據(jù)這一目的,現(xiàn)在的中置柜設(shè)計了一種底盤車方案,實現(xiàn)與柜門的聯(lián)鎖。當(dāng)斷路器室門打開時,不能捅上底盤車操作手柄搖動底盤車進(jìn)入工作位置,只有關(guān)上斷路器室門才能進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)手車離開試驗位置后,斷路器室門被鎖住,不能打開,只有退到試驗位置,斷路器室門才能打開。通過控制底盤車的位置以及與斷路器室門的聯(lián)鎖解決此類問題造成的事故隱患。(4)底盤車與斷路器的聯(lián)鎖。斷路器在試驗位置與在工作位置合閘后是一致的。底盤車與斷路器合閘線圈及面板合閘按鈕之間有個連片,通過連片的上下移動來實現(xiàn)斷路器是否能進(jìn)行合分閘。而底盤車在試驗位置和工作位置移動時,首先要移動一下這個連片。如果合閘后連片會壓下底盤車的絲杠將不能轉(zhuǎn)動。實現(xiàn)聯(lián)鎖。2高壓回路用聯(lián)鎖設(shè)備設(shè)計(1)接地開關(guān)操作防誤的閉鎖。歷年來,大量電氣事故的統(tǒng)計表明,人身觸電傷亡和電氣設(shè)備事故,往往與電氣工作人員的技術(shù)業(yè)務(wù)水平有著直接關(guān)系。嚴(yán)格按電氣安全工作規(guī)程操作,能有效減少并避免誤操作事故的發(fā)生。但在實際工作中,往往會發(fā)生規(guī)程與聯(lián)鎖相互沖突的情況。例如中置柜的饋電柜出線側(cè)裝有接地開關(guān),由于有聯(lián)鎖功能,開關(guān)柜的電纜室門在未合上接地開關(guān)前無法打開,以防止誤入帶電間隔。而規(guī)程規(guī)定只有確認(rèn)線路無電后才能合接地開關(guān),也滿足“五防”聯(lián)鎖要求中“防止帶電掛(合)接地線(接地開關(guān))”要求,這樣勢必要打開柜門經(jīng)驗電確認(rèn)線路無電后才能操作接地開關(guān),規(guī)程與“五防”聯(lián)鎖要求相互沖突。解決這一問題的方法是怎樣在不開門確認(rèn)線路是否帶電,再確定是否能進(jìn)行接地開關(guān)合閘操作。根據(jù)這種情況可以采取以下方案解決此問題。本方案在原接地開關(guān)操動機構(gòu)聯(lián)鎖裝置上加裝閉鎖電磁鐵,通過與安裝在開關(guān)柜上的強制型帶電顯示裝置配合實現(xiàn)閉鎖功能。該防誤閉鎖的工作原理是:斷路器分閘后退回試驗位置,在進(jìn)行接地開關(guān)操作前,先通過安裝在接地開關(guān)上的三只傳感器進(jìn)行檢測高壓信號,將檢測結(jié)果傳遞給強制型帶電顯示器,通過顯示器內(nèi)部的信號比較回路,分析高壓回路是否帶電(圖1所示)。如高壓回路不帶電,即可解除顯示器內(nèi)部的閉鎖接點(K1K2接點閉合),閉鎖電磁鐵的線圈回路接通電源,電磁鐵的動鐵心吸合,接地開關(guān)操動機構(gòu)聯(lián)鎖裝置的彎板打開,可以操作接地開關(guān)合閘;如檢測的三相高壓線路帶電,強制型帶電顯示器內(nèi)部的閉鎖接點閉鎖(K1K2接點斷開),閉鎖電磁鐵的線圈回路電源被切斷,電磁鐵的動鐵心因彈簧復(fù)位作用,阻擋操動機構(gòu)聯(lián)鎖裝置的彎板動作,不能操作接地開關(guān),從而起到防誤閉鎖功能。在柜體右前側(cè)板閉鎖電磁鐵動鐵心位置,開一個直徑16的圓通孔,作為在緊急情況下解除電磁鐵的閉鎖功能。(2)無接地開關(guān)方案柜型的聯(lián)鎖。前面所講的開關(guān)柜前下門、后門等聯(lián)鎖方式都是通過接地開關(guān)的操作聯(lián)鎖機構(gòu)來滿足相應(yīng)的聯(lián)鎖功能。但對于進(jìn)線(聯(lián)絡(luò))隔離柜、PT柜、計量柜等此類不帶接地開關(guān)功能的柜型,我們又將如何解決“五防”聯(lián)鎖問題?下面以中置柜的一個典型的一次配置方案為例進(jìn)行說明(圖2所示)。1#為進(jìn)線隔離柜,2#為進(jìn)線斷路器柜,3#為計量柜,4#為PT柜,5#為出線柜。從一次方案圖我們可以看出只有5#柜帶接地開關(guān),我們可以按本文前面介紹的聯(lián)鎖裝置來實現(xiàn)開關(guān)柜的各項聯(lián)鎖功能,而1#-4#柜沒有接地開關(guān),高壓回路有電時,不允許開門操作,防止誤入帶電間隔,防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)(插頭)。作為計量柜,電力部門對其有特殊要求,正常運行時防止PT手車?yán)龊笸顺鲞\行,電度表不計費,防止發(fā)生盜電。解決上述問題方法是:高壓主回路帶電時,門不能打開:進(jìn)線斷路器合閘狀態(tài)時,隔離手車不允許操作:正常供電時,計量柜內(nèi)的PT手車不允許退出運行,防止盜電。根據(jù)以上要求我們在1#～4#高壓開關(guān)柜的后門加裝電磁鎖,通過強制型帶電顯示器裝置與電磁鎖的配合來實現(xiàn)后門的聯(lián)鎖。電氣原理圖見圖1(只需將電磁鐵換成電磁鎖即可),當(dāng)柜內(nèi)高壓回路帶電時,通過電磁鎖實現(xiàn)后門閉鎖,門不能打開:高壓回路不帶電時,電磁鎖閉鎖解除,門可以正常打開。前下門由于沒有聯(lián)鎖機構(gòu),但可以在中置柜的左右中立柱加裝中封板,用螺釘擰緊以防止誤入帶電間隔。而進(jìn)線柜內(nèi)隔離手車的聯(lián)鎖,可以通過閉鎖電磁鐵來實現(xiàn)聯(lián)鎖。在隔離手車上加裝閉鎖電磁鐵,通過閉鎖電磁鐵來阻止底盤車的搖進(jìn)搖出動作,閉鎖電磁鐵線圈回路從進(jìn)線斷路器引入一對并聯(lián)接點(斷路器常閉的輔助接點和斷路器手車試驗位置接點并聯(lián),如圖3所示)。當(dāng)進(jìn)線斷路器手車在工作位置時,斷路器合閘,輔助接點斷開,電磁鎖閉鎖,隔離手車不能動作;斷路器分閘,輔助接點閉合,電磁鎖解除閉鎖,隔離手車可以搖進(jìn)搖出動作;當(dāng)進(jìn)線斷路器手車在試驗位置時,無論斷路器合閘還是分閘,手車試驗位置接點閉合,電磁鎖解除閉鎖,隔離手車可以搖進(jìn)搖出動作;滿足防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)(捅頭)聯(lián)鎖要求。計量柜內(nèi)的PT手車為防止正常供電時人為退出運行進(jìn)行盜電,通過取消中門PT手車底盤車的操作孔,并且在開關(guān)柜門加鉛封鎖,即可解決防盜電問題。(3)進(jìn)線柜與分段斷路器柜、分段斷路器柜與分段隔離柜的聯(lián)鎖。下面以中置柜的另一個典型的一次配置方案為例進(jìn)行說明(圖4所示)。1#為分段斷路器柜,2#為分段隔離柜,3#為Ⅰ段PT柜,4#為Ⅱ段PT柜,5#為Ⅰ段進(jìn)線柜,6#為Ⅱ段進(jìn)線柜,7#～19#(單號柜)為Ⅰ段出線柜,8#～20#(雙號柜)為Ⅱ段出線柜。此方案要解決兩路電源短路及帶負(fù)荷推拿隔離手車的問題。首先,解決防止兩路電源短路的問題。進(jìn)線柜與分段斷路器柜的聯(lián)鎖是通過在斷路器合閘回路中串聯(lián)輔助接點來實現(xiàn)的。電氣原理圖見圖5～圖7。先分析各斷路器手車均處于工作位置的情況:對進(jìn)線斷路器而言,只有當(dāng)分段斷路器處于分閘狀態(tài),其常開輔助接點閉合時才能合閘,實現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ段分別由各段進(jìn)線柜供電;當(dāng)其中某段進(jìn)線斷路器故障或電源停電時,先使該段進(jìn)線斷路器分閘,其常閉輔助接點閉合,常開輔助接點斷開,而此時,另一進(jìn)線斷路器處于合閘狀態(tài),其常開輔助接點閉合,常閉輔助接點斷開,為分段斷路器合閘做準(zhǔn)備,此時若隔離手車也處于工作位置,分段斷路器就可以合閘,實現(xiàn)故障或電源停電段由正常段進(jìn)線柜供電;如果Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)線斷路器均處于分閘狀態(tài),分段斷路器不可以合閘。再分析各斷路器手車處于試驗位置的情況:因為斷路器手車處于試驗位置,主回路沒有接通,斷路器合閘回路不必聯(lián)鎖,允許合閘,所以在各斷路器電氣聯(lián)鎖回路中并聯(lián)了該斷路器的試驗位置接點。其次,解決帶負(fù)荷推拿隔離手車的問題。分段斷路器柜與分段隔離柜的聯(lián)鎖是通過在分段斷路器合閘回路中串聯(lián)隔離手車工作位置接點以及在隔離手車閉鎖電磁鐵回路中串聯(lián)分段斷路器的輔助接點和試驗位置接點(兩接點并聯(lián))來實現(xiàn)的。電氣原理圖見圖7、圖8。先分析分段斷路器手車處于工作位置的情況:對分段斷路器而言,除了前述與進(jìn)線斷路器的電氣聯(lián)鎖外,還與隔離手車的工作位置進(jìn)行了聯(lián)鎖;也就是說,當(dāng)其中某段進(jìn)線斷路器合閘,而另一進(jìn)線斷路器分閘,且隔離手車已處于工作位置,分段斷路器電氣聯(lián)鎖回路接通,允許分段斷路器合閘;如果分段斷路器合閘回路不串隔離手車工作位置接點(在隔離手車也未設(shè)計電氣聯(lián)鎖時),那么在分段斷路器合閘的情況下,若隔離手車在試驗位置與工作位置之間切換,會出現(xiàn)帶負(fù)荷接通和分段隔離手車的情況。再分析分段斷路器手車處于試驗位置的情況:因為分段斷路器手車處于試驗位置,主回路沒有接通,斷路器合閘回路不必聯(lián)鎖,允許合閘,所以在分段斷路器電氣聯(lián)鎖回路中并聯(lián)了該斷路器的試驗位置接點。對隔離手車而言,當(dāng)分段斷路器手車處于試驗位置或處于工作位置且分段斷路器在分閘狀態(tài)下,分段斷路器手車試驗位置接點接通或分段斷路器常閉輔助接點閉合,若旋鈕K1閉合,接通隔離手車閉鎖電磁鐵回路,允許對隔離手車搖進(jìn)或搖出;因此時主回路均沒有接通,不會出現(xiàn)帶負(fù)荷推拿隔離手車的問題。3計算機五防鎖簡介微機五防鎖原理:電編碼鎖安裝在控制屏上,其典型閉鎖回路如圖9、圖10所示。微機五防閉鎖是一種采用計算機技術(shù),用于高壓開關(guān)設(shè)備的防止電氣誤操縱的裝置,主要由主機、電腦鑰匙、機械編碼鎖、電氣編碼鎖、狀態(tài)監(jiān)測器等功能元件組成。它們的閉鎖是通過電氣編碼鎖和機械編碼鎖來實現(xiàn)的。4機、電、磁機誤差封閉技術(shù)的比較4.1現(xiàn)場電氣聯(lián)鎖技術(shù)(1)機械防誤閉鎖。機械閉鎖是靠開關(guān)設(shè)備操作機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)相互制約,從而達(dá)到相互聯(lián)鎖的閉鎖方式。(2)電氣防誤閉鎖。電氣二次防誤閉鎖回路是一種現(xiàn)場電氣聯(lián)鎖技術(shù),主要通過相關(guān)設(shè)備的輔助接點連接來實現(xiàn)閉鎖。(3)微機防誤閉鎖。微機防誤閉鎖系統(tǒng)一般不直接采用現(xiàn)場設(shè)備的輔助接點,接線簡單,但是需要通過系統(tǒng)本身的接線進(jìn)行連接,通過五防系統(tǒng)微機軟件規(guī)則庫和現(xiàn)場鎖具實現(xiàn)防誤閉鎖。4.2設(shè)置不合理的“五防”規(guī)則(1)機械閉鎖聯(lián)鎖方法簡單、可靠、直接、有效一般用于高壓開關(guān)柜斷路器-隔離開關(guān)-接地開關(guān)-柜門之間的聯(lián)鎖,應(yīng)優(yōu)先采用。但柜與柜之間的聯(lián)鎖很難實現(xiàn)。(2)電氣閉鎖回路一般只能防止開關(guān)、隔刀和地刀的誤操作,對誤入帶電間隔、接地線的掛接(拆除)等則無能為力。不能實現(xiàn)完整的“五防”。而且需要接入大量的二次電纜,接線方式較為復(fù)雜,運行維護(hù)較為困難,輔助接點設(shè)備不可靠,接線還不能保證長期的運行安全,需要定期維護(hù),電回路本身的缺陷造成系統(tǒng)的不可靠性。(3)微機防誤閉鎖系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場實際情況,編寫相應(yīng)的“五防”規(guī)則,可以實現(xiàn)較為完整的“五防”功能和杜絕不正常的操作行為發(fā)生。其優(yōu)點是:智能化程度高、功能齊全、操作簡單、擴(kuò)充方便。其缺點是:(1)非正常運行方式下,無法用電腦鑰匙進(jìn)行解鎖,只能靠強制解鎖。(2)由于編碼鎖在戶外,風(fēng)吹日曬雨淋,容易生銹,所以維護(hù)量較大。(3)其“五防”功能以操作邏輯為核心,是虛擬的。對于無票操作和誤碰則有可能功能失效。(4)微機“五防”系統(tǒng)存在“走空程”問題,這是微機“五防”系統(tǒng)在使用中不可忽視的一大問題,須引起高度重視。否則后果非常嚴(yán)重。在現(xiàn)場實際應(yīng)用中,我們發(fā)現(xiàn)用電腦鑰匙解鎖過程中經(jīng)常發(fā)生鎖沒有打開,