开关柜机械联锁的改进

电力18讯：    广东省内的110 kV、220 kV变电站的10 kV配电设备，基本上使用的都是金属封闭式开关设备，包括高压开关柜、高压TV柜等。高压开关柜是变电运行人员频繁操作的设备之一，因此高压开关柜的机械联锁相当重要，是保证电力网安全运行、保证设备和人身安全、防止误操作的重要措施。GB3906国家标准《3～35kV交流金属封闭开关设备》对此作了明确规定，把“联锁”描述为：“金属封闭式开关设备应具有：防止带负荷分、合隔离开关（隔离插头）；防止误分、误合断路器、负荷开关、接触器（允许提示性）；防止接地开关处在闭合位置时关合断路器、负荷开关等；防止再带电时误合接地开关；防止误入带电间隔室等功能”，上述五项防止电气误操作的内容，简称“五防”。“五防”装置一般可分为机械、电气和综合三类。机械联锁是在高压开关柜的操作部位之间，用互相制约和联动的机械机构来达到先后动作的闭锁要求，机械联锁在操作过程中无需使用钥匙等辅助操作，可以实现随操作顺序的正确进行，自动地步步解锁。在发生误操作时，可以实现自动闭锁，阻止误操作。机械联锁可以实现正向和反向的闭锁要求，加之闭锁直观、强度高、不易损坏、检修工作量小、操作方便、运行可靠等优点，所以受到运行和检修人员的欢迎。目前，高压开关柜类型很多，大多数都有较完善的联锁方式。但仍有不少高压开关柜的联锁，尤其是机械联锁方式不完善，还不能完全达到“五防”要求。


1 断路器与隔离开关的联锁方式


众所周知，隔离开关无灭弧装置，一般不能用来接通或切断负荷电流。在固定柜中，断路器与隔离开关的联锁关系明确，即只有在断路器分断的情况下才能操作隔离开关。例如在XGN2-12(Z)型高压开关柜中，通过闭锁功能手柄处在“分断闭锁”、“工作”、“检修”三个不同位置来进行各种操作：


分断闭锁时断路器无法进行合闸，柜门处于关闭状态，可操作隔离开关和接地开关；


工作时断路器可以进行合闸，柜门处于关闭状态，接地开关、隔离开关均无法操作；


检修时（隔离开关已分闸，接地开关已合闸）无法操作隔离开关及接地开关，断路器可以进行分、合闸操作，柜门可以打开。


当需要操作隔离开关或接地开关时，必须将闭锁功能手柄转到“分断闭锁”位置，此时断路器一定处于分断状态，且无法闭合断路器，从而实现防止带负荷分、合隔离开关及误合断路器；当隔离开关已合闸，接地开关已分闸，需要闭合断路器送电时，闭锁功能手柄必须转到“工作”位置，一旦断路器合闸，闭锁功能手柄将被卡死，使之无法转动，从而实现防止误分断路器及带负荷分、合隔离开关。固定柜中的隔离开关和断路器之间的机械联锁关系较易实现，为防止带负荷分、合隔离开关，常采用一个扇形撞块和圆板结构，与隔离开关的操作机构上的弹性定位锁配合，在断路器合闸时，圆板阻止定位锁拔出，从而防止带负荷分闸。


但手车柜的情况有所不同，手车进出相当于固定柜中隔离开关的合分操作，因而对隔离开关的联锁要求同样适用于手车的进出要求。当手车处于试验位置与工作位置之间移动时，必须保证断路器处于分闸状态，不得合闸，即应具有所谓的“合闸联锁”。在投运的各型手车柜中，“合闸”电气联锁一般通过将反映手车位置的行程开关，接点串入断路器的合闸回路中来实现，而断路器手车的“合闸”机械联锁，主要有以下几种方式：一是断路器合闸时手车进出被锁定，如10-VPR新型断路器，当断路器合闸时，手车被锁定在工作位置或试验位置而不能移动。二是通过机械锁定装置阻止断路器合闸按钮被按下，或者是即使“合闸”按钮按下，仍可保证合闸传动部分保持不动，如VS1-12断路器，当手车运动时，合闸按扭被一弯板锁定而无法按下。三是使半轴处于脱扣状态，合闸按钮按下时，断路器触头动作，但瞬时分断。现行的部分手车柜中由于前两种“合闸联锁”不易实现，不得已采用第三种联锁方式，实际上第三种情况是不甚严密的。当手车动插头处于接近工作位置时，其合闸瞬时脱扣情况与固定柜中隔离开关带负荷快速合分有相似之处。尽管发生的概率很小，但仍有造成事故的可能性，最好避免使用。


2 断路器两侧隔离开关的操作顺序


高压开关柜对断路器两侧的隔离开关的操作顺序一般规定：在停电时，先分线路侧隔离开关；在送电时，先合母线侧隔离开关。其作用是为了保证在万一发生错误操作时，能借助于断路器的保护作用尽量缩小事故范围，避免人为扩大事故。停电时先断开线路侧隔离开关的理由是：如果停电中发生误操作，如断路器尚未断开电源，而先分隔离开关，造成带负荷拉闸；或者当分隔离开关时，又错分了不应停电的线路侧隔离开关，都将引起弧光短路。在上述情况下，如果先分线路侧隔离开关，由于弧光短路点在断路器外侧，所以断路器的保护装置会动作跳闸切除故障，缩小事故范围。反之，送电时，如果断路器误在合闸位置，后合母线侧隔离开关时，等于母线侧带负荷送电。<