淺談高壓開關(guān)柜的五防聯(lián)鎖

淺談高壓開關(guān)柜的五防聯(lián)鎖

機械聯(lián)鎖可靠性差高壓開關(guān)箱是電氣系統(tǒng)中的一項非常重要的設(shè)備。高壓開關(guān)柜的“五防”聯(lián)鎖功能是保證電氣設(shè)備和人身安全的重要措施。要保證開關(guān)柜的安全運行,除嚴格按規(guī)程操作外,還要提高開關(guān)柜機械聯(lián)鎖的可靠性。目前,市場上高壓開關(guān)柜類型很多,大多數(shù)都有較完善的聯(lián)鎖方式。但仍有不少高壓開關(guān)柜的聯(lián)鎖尤其是機械聯(lián)鎖不完善,尚不能完全達到“五防”要求。為此,本文筆者就電力系統(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“五防”聯(lián)鎖所存在的問題和具體改進方案提出本人的一些看法與建議。1接地開關(guān)操作機構(gòu)的改進中置柜的饋電柜下門(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。正常情況下,這一聯(lián)鎖可以實現(xiàn)下門的安全防護要求: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入電纜室,但是,在非正常工作時(如調(diào)試、維修),在下門打開后而忘記關(guān)上的情況下,接地開關(guān)還可以進行分、合閘操作,這時如果接地開關(guān)分閘,斷路器就可以進行合閘操作,而一旦斷路器關(guān)合,電纜室就帶電,而由于下門已經(jīng)打開,人員很容易進入帶電的電纜室而發(fā)生人身安全事故。這是中置柜設(shè)計中存在的一個嚴重的安全隱患。原設(shè)計在設(shè)計防誤聯(lián)鎖時,只考慮到電纜室?guī)щ姇r下門不能打開,而忽略了在下門打開時電纜室可以帶電,即沒有作反向考慮,以致留下這一安全隱患。解決這一問題的辦法是使下門的開、關(guān)能夠?qū)拥亻_關(guān)的分、合閘以及斷路器手車的動作過程進行控制:在下門沒有關(guān)好的情況下,接地開關(guān)可以進行分閘操作,但斷路器手車無法從試驗位置進入到工作位置: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入工作位置進行合閘操作,以保證人身安全。溫州新機公司根據(jù)這種初定方案在原下門聯(lián)鎖機構(gòu)的基礎(chǔ)上改進設(shè)計了一套互聯(lián)鎖機構(gòu)(如圖1所示)。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(6)推動推板(12)從而帶動支架裝配(5)上的軸銷(13)向后移動,接地開關(guān)可以進行分閘操作,接地開關(guān)操動機構(gòu)聯(lián)鎖裝置上的彎板(17)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(5)上的推板(12)和軸銷(13)因復(fù)位彈簧(14)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(5)上的軸銷(13)阻擋了接地開關(guān)操動機構(gòu)聯(lián)鎖裝置上的彎板(17)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入到工作位置,保證電纜室不帶電,保障人身的安全。該聯(lián)鎖機構(gòu)設(shè)計合理、安裝方便、使用可靠,并已大量使用于中置柜上,取得了很好的安全保護效果。2接地開關(guān)操作聯(lián)鎖與東北部門快速關(guān)閉目前大部分地區(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。中置柜的后門通過接地開關(guān)操動機構(gòu)聯(lián)鎖裝置實現(xiàn)聯(lián)鎖。當(dāng)接地開關(guān)處于分閘狀態(tài),安裝在接地開關(guān)操作軸上鎖套的凸臺與后門的開孔方向差90°,從而鎖住后門,致使后門不能打開,防止人員誤入帶電的電纜室。只有當(dāng)接地開關(guān)的操作軸旋轉(zhuǎn)接地開關(guān)歪分閘狀態(tài)(90°),鎖套上的凸臺與后門的開孔方向一致時,后門方可安全的打開。但當(dāng)后門打開后,仍可在不關(guān)閉后門情況下而直接操作接地開關(guān)至分閘,從而解除斷路器的聯(lián)鎖,斷路器可以進行合閘操作,因后門沒有關(guān)閉,電纜室?guī)щ姾苋菀揍劤扇松戆踩鹿?。解決這一問題的辦法是使后門的開、關(guān)能夠?qū)拥亻_關(guān)的分、合閘進行控制;只有當(dāng)后門關(guān)閉時,才能對接地開關(guān)進行分、合閘操作;只有當(dāng)接地開關(guān)合閘時,后門才能打開;而一旦后門打開,就不能對接地開關(guān)進行分、合閘操作。我們公司改進設(shè)計了一套接地開關(guān)操作聯(lián)鎖與后門的反向聯(lián)鎖機構(gòu)裝置(如圖2所示)。該聯(lián)鎖機構(gòu)主要由復(fù)位彈簧(3),鎖套(4)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。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…復(fù)位彈簧作用向外滑動,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),從而達到聯(lián)鎖功能。該聯(lián)鎖機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,功能可靠,在輸配電系統(tǒng)中值得大量推廣使用。3確定使用交流方向,實現(xiàn)與柜門的聯(lián)鎖控制中置柜以其防護等級高,在電力系統(tǒng)中為大家所公認。開關(guān)柜的外殼防護等級為IP4X,斷路器室門打開后為IP2X。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等級只有IP2X,存在安全隱患。如果此時高壓回路有相問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行控制。根據(jù)這一目的,我們公司開發(fā)設(shè)計了兩種底盤車方案,實現(xiàn)與柜門的聯(lián)鎖。第一種規(guī)格的底盤車僅增加關(guān)門的操作功能,也就是當(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入工作位置,只有關(guān)上斷路器室門才能進入工作狀態(tài)。另一種規(guī)格的底盤車在前一種功能的基礎(chǔ)上又增加了鎖門功能,也就是當(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接地開關(guān)操作防誤閉合問題歷年來,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線路是否帶電,再確定是否能進行接地開關(guān)合閘操作。根據(jù)這種情況我們采取了以下方案解決此問題(如圖3所示)。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(如圖4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(2)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),閉鎖電磁鐵的線圈同路電源被切斷,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(2)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。5高壓電磁鎖設(shè)鎖設(shè)計方案2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。但對丁進線(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行說明(如圖5所示)。1#為進線隔離柜,2#為進線斷路器柜,3#為計量柜,4#為壓變,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手車拉出后退出運行,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4(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;高壓同路不帶電時,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。而進線柜內(nèi)隔離手車的聯(lián)鎖,也可以通過電磁鎖來實現(xiàn)聯(lián)鎖。在隔離手車上加裝電磁鎖,通過電磁鎖來阻止底盤車的搖進搖出動作,電磁鎖線圈回路從進線斷路器引入一對常閉的輔助接點。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,隔離手車可以搖進搖出動作,滿足防止帶負荷分、合隔離開關(guān)(捅頭)聯(lián)鎖要求。