开关柜五防闭锁功能实现及联络线返送电事故的预防

【摘要】1 开关柜存在问题分析 第一，目前使用的以氖灯作为显示原件的高压带电显示装置经过长时间的运行使用后就会损失大量氖泡。因此，在带电显示装置上装设氖灯运行/关闭开关以弥补此缺陷...

摘要： 10kV开关柜作为电力系统中非常重要的电气设备普遍采用。配网线路中较多使用双进线回路形式，其供电可靠性提高。但仍有事故发生。事故所暴露出的问题在变电站确实存在，既存在设备装置性违章，又有人员违章现象存在。

Abstract： 10kV switchgear is widely used in electric power system as a very important electrical equipment. Double inlet wire is widely used in the power distribution network， which improves the power supply reliability， but there are still accidents. The accidents exposed the equipment installation breach and personnel illegal phenomenon in transformer substation.

关键词： 开关柜；五防闭锁功能；事故预防

Key words： switch cabinet；five-prevention locking function；accident prevention

中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）36-0060-02

1 开关柜存在问题分析

第一，目前使用的以氖灯作为显示原件的高压带电显示装置经过长时间的运行使用后就会损失大量氖泡。因此，在带电显示装置上装设氖灯运行/关闭开关以弥补此缺陷。这种处理方式失去了高压带电显示装置作为监视线路侧带电与否的作用。第二，高压开关柜的验电问题一直困扰着电力安全生产。由于合接地开关在执行停电工作前必须严明设备已经没有电压，而处于全封闭状态的高压开关柜按照正常的操作方法是无法采用携带式高压验电器对设备验电的，因此，目前推广的全封闭“五防”闭锁装置不满足其要求，而强行解锁打开开关柜的验电方式应运而生。第三，防止误入带电间隔的功能能够使开关柜柜门的开闭与接地开关存在闭锁关系，也就是说要想打开开关柜门必须合上接地开关。此次事故说明此类高压开关柜的“五防”机械闭锁装在存在不完善的问题。第四，氖灯的亮度尤其在明亮的环境下会受到冲刷而具有较差的显示性。第五，目前，大多将塑料外壳安装在氖灯式高压带电显示装置以及高压设备间隔内，此塑料外壳在开关柜内部短路放电时就会融化，会伤到运行或检修人员。第六，只有将老式带有强制性电气闭锁高压带电显示装置的A、B、C三项传感器输出的信号分别进行半波整流后直接复合在一起才能控制闭锁回路，因此，闭锁原理过于简单。当系统处于单项接地或缺项等异常情况时，这种方式会由于闭锁控制电压的飘移致使装置不能够可靠闭锁而发生带电合接地开关事故。

2 XGN开关柜概述

XGN2-10型高压固定式交流金属封闭开关设备（简称开关柜），用于额定电压为3-12kV、三相交流50Hz、额定电流630-3150A的电力系统中作为接受与分配电能之用，特别适用于频繁的操作场合。XGN开关柜符合国家标准GB3906《3-35kV交流金属封闭开关设备》及国际标准IEC298的要求，并且具有完善的防误操作功能。

XGN开关柜为金属封闭箱式结构，在正面左边位置安装断路器的操动机构，上访为隔离开关的操作和联锁机构。开关柜为双面维护，前面可以对断路器和继电器室的二次原件进行检修，以维护操动机构、传动部分以及机械联锁，后面的可以对主母线和电缆终端进行维修，并且将照明灯安装在断路器室和电缆室。

3 高压柜的五防联锁功能

第一，防止误分误合断路器。针对有变电站有值守人员的应当将唯一编号的红绿翻牌对应在每台断路器上，平时将红绿翻牌放在控制屏上。而对于无人值守的变电站则只能采用电气联锁的方式。第二，防止带负荷分合隔离开关。由于隔离开关不具备分断和关合正常负荷电流的能力，要采取强制性联锁。一旦操作失误，不仅隔离开关会被烧毁，还可能进一步扩大事故。第三，防止带电操合接地开关或挂接临时接地线。由于关系到认为短路接地，要求采用机械联锁。第四，防止带有临时接地线或接地开关合闸时送电。为了防止人为短路接地应采用机械连锁。第五，防止人误入带电间隔。为了防止人员触电，一般采用机械联锁。

4 开关柜五防联锁的实现方式

第一，机械联锁：虽然其具有很高的可靠性，但是由于其零部件的结构十分复杂，因此要求较高的加工工艺，导致在很多情况下难以实现。第二，机械程序锁：虽然其具有结构简单而容易实现的优点，但是由于万能钥匙的存在而难以避免误操作，并且此方式不适应无人值守变电站的要求。第三，电磁锁：以上两种锁无法实现时可以考虑此方式。但是由于可能会损坏电磁锁、分压瓷瓶（传感器）以及导线等，需要外部电源供电而不具备较好的可靠性。第四，带电显示装置：仅算提示性措施，没有可靠性，因此一般不推荐使用。

5 机械联锁的动作原理

5.1 停电操作（运行-检修） 处于运行状态的开关柜，即上下隔离开关与断路器均处于合闸状态，前后门已经锁好，线路处于带电运行中，小手柄此时位于工作位置。若要停电检修需要娄断断路器，将小手柄扳到“分断闭锁”的位置，断路器此时不能合闸，将操作物柄插入下隔离的操作孔内，从上往下拉。拉到下隔离分闸位置，将操作手柄拿下，再插入上隔离操作孔内，从上往下拉，拉到上隔离分闸位置，再将操作手柄拿下，插入接地开关操作孔内，从下向上推。使拉地开关处于合闸位置，这时可将小手柄扳至“检修”位置，先可打开前门，取出后边门钥匙打开后门，停电操作完毕，检修人员可对断路器室及电缆室进行维护和检修。

5.2 送电操作（检修-运行） 检修完后如果需要送电，则需要按照以下程序进行：锁好后门，取出钥匙后关闭前门，将小手柄检修位置扳到“分断闭锁”位置之前锁定前门，断路器不能合闸，将操作手柄插入接地开关操作孔内，从上往下接，使得接地开关处于分闸位置，拿下操作手柄后在在插入上隔离的操作孔内，从下向上推，隔离处于合闸位置后取出操作手柄，将手柄扳到工作位置后将断路器合闸。

6 联络线返送电事故的预防

结合现在县域电网结构趋于完善，10kV及35kV“手拉手”线路数量较多，很多变电站站端普遍存在双电源甚至多电源点互联。目前的五防闭锁装置只是机械闭锁，后柜门带电的时候不能感知，只能靠运行人员去验电。而全封闭开关柜又不能实现直接验电，靠间接验电去判断。结合现场实际，变电站人员、检修人员变化较快，需要清楚设备原理，必须对设备较为熟悉。为避免类似事故发生，建议对“XGN”系列开关柜进行排查，排查开关柜、PT避雷器柜安全隐患并进行治理。解决建议：①对双电源、多电源线路开关柜前后柜门增加双电源指示标示牌，提醒运行、检修人员。②“XGN”系列开关柜柜内设备检修时，联络线带电情况下，必须将断路器及线路同时转检修，杜绝误碰线路设备。新投运的设备防误功能不完善，严禁投运。③在开关停电而线路带电的情况下，必须闭锁开关柜后柜门，后柜门上要有带电指示装置能反映出甲刀闸侧隔离开关处带电情况。④列入反措技改项目，对双电源、多电源线路开关柜后柜门在原有的五防机械闭锁的基础上，增加五防电气闭锁装置，在电缆头带电的情况下不能打开后柜门，规避安全风险。⑤严格五防闭锁装置管理，不得随意解除程序锁，使用解锁钥匙必须经过批准并登记备案。⑥加强技术培训，进行技术交底，使调度人员、变电运行人员、检修人员熟悉设备情况。运行操作票中增加双电源线路是否带电检查项目。

参考文献：

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[2]王德文，王艳，邸剑.智能变电站状态监测系统的设计方案[J].电力系统自动化，2011（18）.

[3]付娟.基于面向对象思想的变电站建模研究[J].电力系统保护与控制，2008（18）.