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摘要：防误闭锁装置的安装可以有效防止误操作事故的发生，如果防误闭锁没装或装置不完善，会造成严重的后果。本文就针对现行的母分间隔电气防误回路存在的问题进行分析，并根据10kV金属铠装移开式开关柜的结构特点，提出了2种改进方法，经过改进，完善了母分间隔的防误回路，有效地消除事故隐患，为电力系统的安全供电提供了保障。
关键词：10kV配电；防误操作；设计缺陷；改进
引言
目前，随着电网的不断发展，10kV配电装置普遍采用户内金属铠装移开式开关柜，其“五防”主要以电气闭锁为主，比固定式开关柜使用的机械闭锁复杂。若“五防”闭锁回路不完善，可能会危及人身与设备的安全，影响着电力系统的可靠性。然而，其在多年使用过程中不可避免地出现了许多故障和问题，例如，当母分隔离小车处在“试验”与“运行”位置之间的自由位置（既不在试验位置，也不在工作位置，而是在中间位置）时分合断路器，会造成母分隔离柜触头因接触不良发热或动、静触头间拉弧，而导致事故的发生。因此，为控制和消除此类操作中的产生误操作的危险因素，对其进行改进研究是十分有必要的。本文就10kV配电装置母分间隔防误回路的改进进行探讨。
1 10kV配电装置防误闭锁的要求
规程规定：凡有可能引起误操作的高压电气设备，均应装设防误装置，装置的性能和质量应符合产品标准和有关文件的规定。高压开关柜及间隔式的配电装置（间隔）有网门时，应满足“五防”功能的要求。
所谓10kV金属铠装移开式开关柜的“五防”功能就是指：防止误分、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关或带负荷推入、拉出金属封闭（铠装）式开关柜的小车隔离插头；防止带电挂接地线或合接地开关；防止带接地线或接地开关合闸；防止误入带电间隔。在上述“五防”要求中没有“防止小车在中间位置时合闸”的规定，通常是靠运行操作规程来保证：在操作时通过观察小车位置，保证小车完全处于“运行”或“试验”位置，防止小车置于“运行”或“试验”位置之间的自由位置上。《DL/T969-2005变电站运行导则》第6.8.1.3条规定：小车开关推入“运行”位置前应释放断路器操动机构的能量，推入“运行”位置后应检查是否己到位并锁定；小车开关拉出在“试验”位置应完全锁定；任何时候均不准将小车开关置于“试验”与“运行”位置之间的自由位置上；小车开关拉出后，活门隔板应完全关闭；每次推入手推式开关柜之前，应检查相应断路器的位置，严禁在合闸位置推入手车。
虽然严格执行运行操作规程理论上可以杜绝误操作的发生，但误操作行为往往就是违反了运行操作规程，所以还需要在技术措施上加以防范。10kV铠装式开关柜的小车是在柜门关上后用丝杠传动操作的，开关柜本身没有小车位置指示，也无法直接看到小车位置，难以检查小车是否到位，因此必须从技术上杜绝人为误操作现象，从而保证人身和电网的安全运行。
2 10kV母分防误回路设计缺陷
10kV母分间隔一般采用电气防误闭锁，并形成了通用设计，其典型电气闭锁原理如图1、图2所示。图中：HL为带电显示器；S8为小车“试验位置”开关，小车在试验位置时该接点闭合；DSN为电缆室门电磁锁；SPC为电缆室门行程开关，门关上时接点闭合；Y0为小车闭锁电磁铁；S3为断路器辅助开关常闭接点，断路器分位时辅助开关常闭接点闭合。
上述典型的电气闭锁回路能满足母分开关柜的“五防”要求，设置的小车解锁条件还能防止人员在电缆室内工作时的误送电。但仍有不足：隔离小车位置与断路器操作没有闭锁关系，当母分隔离小车在自由位置（既不在试验位置，也不在工作位置，而是在中间位置）时，断路器也可以合闸。而在隔离小车未完全到达“工作”位置时断路器合闸，会造成母分隔离柜触头因接触不良发热或动、静触头间拉弧，发生类似事故。
3 10kV母分间隔防误回路改进
为防止类似事故的发生，母分隔离小车在自由位置时应闭锁母分开关合闸，经过对闭锁回路的理论分析和工程设计中的实践检验，可以采用2种方法实现这个闭锁功能。
3.1 在合闸回路中实现开关闭锁功能
10kV金属铠装移开式开关柜单台开关柜本身有小车与断路器的闭锁功能，闭锁原理见图3。图中：S1为储能机构辅助开关常开接点；S2为合闸闭锁电磁铁的辅助开关常开接点；S3为断路器辅助开关常闭接点；S8为小车“试验/隔离”位置辅助开关常开接点（装在小车推进机构底盘内）；S9为小车“工作”位置辅助开关常开接点（装在小车推进机构底盘内）；Y1为合闸闭锁电磁铁；Y3为合闸脱扣器。
合闸闭锁电磁铁Y1的辅助开关常开接点S2串接在断路器的合闸回路中，只有当S2接通时，合闸脱扣器Y3才能通电，使断路器合闸。合闸闭锁电磁铁Y1的驱动回路中串入了小车的“试验”位置接点S8和“工作”位置接点S9，见图3中的粗线部分。只有当小车处在“试验”位置或“工作”位置时，Y1吸合，S2接通，断路器才能合闸，从而防止小车在中间自由位置时合闸。
借鉴10kV开关柜内的闭锁原理，将10kV母分隔离柜的小车“试验”位置辅助开关常开接点S8、小车“工作”位置辅助开关常开接点S9也串入母分开关柜合闸闭锁电磁铁Y1的驱动回路中，完成母分开关小车、母分隔离小车到位开放合闸的功能。闭锁原理见图4。合闸闭锁回路可以接在开关操作回路中，也可以接在母分间隔的防误回路中。合闸闭锁电磁铁Y1的电压参数与接入处的电源一致。采用这种方法，回路简单直观，接线改动较少，适用于配电装置的改造。
为了尽量减少配电装置的改动，没有采用“母分开关小车和母分隔离小车同时在“试验”位置或同时在“工作”位置才能合断路器”的闭锁逻辑，母分开关小车在“工作”位置、隔离小车在“试验”位置时也能合断路器。因此运行操作人员应注意：母分间隔从“冷备用”改为“运行”状态，在合断路器前应确保母分开关小车和母分隔离小车均已处在“工作”位置，避免出现母分开关小车在“工作”位置、隔离小车在“试验”位置时合闸的情况。
3.2 固定操作顺序实现开关闭锁功能
10kV金属铠装移开式开关柜本身具有小车与断路器的闭锁功能，即开关小车只有在“试验”或“工作”位置时断路器才能合闸。如果母分隔离小车先与母分开关小车建立联锁关系，再利用开关小车与断路器的闭锁功能，可以实现母分隔离小车与母分开关的闭锁。具体闭锁逻辑为：
（1）母分开关小车解锁条件：母分开关在分闸位置、母分开关柜电缆室门关闭、母分隔离柜电缆室门关闭，母分隔离小车在“工作”位置。
（2）母分隔离小车解锁条件：母分开关在分闸位置、母分开关柜电缆室门关闭、母分隔离柜电缆室门关闭、母分开关小车在“试验”位置。
（3）母分开关柜电缆室、母分隔离柜电缆室后门电磁锁解锁条件：母分开关小车在试验位置、母分隔离小车在试验位置。
母分间隔由“运行”改为“冷备用”时，只能先拉出开关小车到“试验”位置后才能拉出隔离小车；母分间隔由“冷备用”改为“运行”时，只能推入隔离小车到“工作”位置后才能推入开关小车；这样就限定了母分开关小车、母分隔离小车的操作顺序，可以防止隔离小车在中间位置时合闸。按照上述设计思路的母分间隔防误回路原理见图5所示。图中：S3，S8，S9如前所述，1M，2M分别为母分隔离柜、母分开关柜的电缆室门行程开关接点，门关上时接点闭合；1MDS，2MDS分别为母分隔离柜、母分开关柜的电缆室门电磁锁；1Y0，2Y0分别为母分隔离柜、母分开关柜的小车闭锁电磁铁。
母分间隔从“冷备用”改为“运行”状态的操作过程：初始时开关小车、隔离小车均在“试验”位置，开关小车的S9和隔离小车的S9接通。当隔离柜电缆室门和开关柜电缆室门均关上（1M，2M通）时，断路器可以分、合操作，当断路器在合闸位置（S3断），开关小车闭锁电磁铁、隔离小车闭锁电磁铁不通电，开关小车、隔离小车不能操作；当断路器在分闸位置（S3通），开关小车闭锁电磁铁不通电，隔离小车闭锁电磁铁通电，只有隔离小车能操作。在隔离小车操作的过程中，隔离小车的S8和S9均未接通，断路器虽能分合操作，但开关小车不能操作，保持在“试验”位置，对电气一次回路的隔离没有影响；隔离小车操作到位后，隔离小车的S8接通，开关小车允许操作。开关小车、隔离小车都到达“工作”位置，断路器合闸，母分间隔完成了从冷备用改为运行状态的操作。
母分间隔从运行改为冷备用状态的操作过程：初始状态为开关小车、隔离小车均在“工作”位置，开关小车和隔离小车S8均接通。当1M和2M通时，断路器可以分、合操作，当断路器在合闸位置（S3断）时，开关小车闭锁电磁铁、隔离小车闭锁电磁铁不通电，开关小车、隔离小车不能操作；当断路器分闸后（S3通），开关小车闭锁电磁铁通电，隔离小车闭锁电磁铁不通电，只有开关小车能操作。在开关小车操作的过程中，由于开关小车的S8和S9均未接通，母分开关柜本身有开关小车与断路器的闭锁功能，断路器不能分、合操作。开关小车操作到“试验”位置后，开关小车的S8接通，隔离小车允许操作。在隔离小车的操作过程中，断路器虽能分合操作，但此时开关小车处在“试验”位置，对电气一次回路的电气隔离没有影响；开关小车、隔离小车都到达“试验”位置，母分间隔完成了从运行改为冷备用状态的操作。
由以上的操作过程分析可以看出：母分间隔从冷备用改为运行状态，只能先推进隔离小车后推进开关小车；从运行改为冷备用状态，只能先拉出开关小车后拉出隔离小车。隔离小车和开关小车的操作顺序是固定的。在整个操作过程中，图5所示的防误闭锁回路可以防止小车的动、静触头在未完全隔离或未完全接触时断路器合闸，达到了预期目的。
4 结语
综上所述，电气误操作事故，不是不可避免，而是完全可以避免和消除的。在技术上防止小车（隔离开关）在中间位置时断路器合闸，能有效地消除事故隐患，确保电网设备的安全运行。通过分析现行的母分间隔电气防误回路，提出“在合闸回路中实现开关闭锁功能”和“固定操作顺序实现开关闭锁功能”2种改进方法，解决了小车在中间位置时断路器误合闸问题。实践表明，该方法取得了良好效果。其在实际应用中可以作为典型的方案，为其他电压等级的各类间隔防误回路的改进提供宝贵的经验。
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论文作者:李攀
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
标签：小车论文; 位置论文; 断路器论文; 回路论文; 开关柜论文; 操作论文; 电磁铁论文; 《电力设备》2017年第5期论文;