高压开关柜机械联锁的探讨

高压开关柜机械联锁的探讨
高压开关柜的"联锁"是保证电力网安全运行、确保设备和人身安全、防止误操作的重要措施。GB3906-1991《3-35千伏交流金属封闭开关设备》对此作了明确规定。一般把"联锁"描述为:防止误分、误合断路器;防止带负荷分、合隔离开关;防止带电挂(合)接地线(接地开关);防止带接地(开关)合闸;防止误入带电间隔。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。目前,市场上高压开关梧类型很多,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不完善,尚不能完全达到"五防"要求。为此,本文着重就机械联锁提出一些看法,与同仁探讨。
　　
　　　　　　联锁实现方式
　　　　在固定柜和手车柜中。众所周知隔离开关无专门的灭弧装置,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,隔离开关和断路器之间的机械联锁关系较易实现。如在CC-1A(F)中,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,与操作隔离开关的CS6-1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,,手车迸出实际上相当于固定柜中隔离开类的合分操作,因而对隔离开关的联锁要求同样适用于手车的进出要
　　求。当手车在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"合闸闭锁"。在投运的各型手车柜中,"合闸"电气闭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。
　　　　断路器两侧的隔离开关的操作顺序。GG-1A(F)一07方案对断路器两侧的隔离开关的操作顺序规定如下:在停电时,先断开线路侧隔离开关；在送电时,要先合上母线侧隔离开关。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,又错分了不应停的线路隔离开关，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,所以开关的保护装置会动作跳闸切除故障,缩小了事故范围。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。必将发生弧光短路,而使故障扩大。这种情况下,如先合母线侧隔离开关,然后再合线路侧隔离开关,就等于用线路侧隔离开关带负荷合闸,一旦发生弧光短路,由于短路点在断路器外侧,故断路器保护即可动作跳闸,切除故障,缩小事故范围。因此送电时要先合母线侧隔离开关。
　　　　能按上述操作顺序分合隔离开关当然是件好事,但实际上要保证断路器两侧隔离开关严格按上述顺序操作是困难的。对环网开关及母联开关来说,本身较难区分母线及线路侧。对手车柜而言,则断路器两侧的触头是同时进出的。如果电流互感器装于隔离开关外侧,则情况也会有所不同。所以只有确实保证断路器与隔离开关之间的联锁可靠性,才能从根本上解决上述误操作隔离开关的问题。
　　
　　　　　　电气安规与联锁要求的冲突
　　　　历年来,犬量电气事故的统计表明,人身触电伤亡和电气设备事故,往往与电气工作人员的技术业务水平有着直接关系。严格按电气安全工作规程操作,能有效减少并避免误操作事故的发生。但
　　在实际工作中,往往会发生规程与联锁相互冲突的情况。如KYN28A-12、JYN6-12等出线侧装有接地开关的开关柜,由于有联锁功能,开关柜的电缆室门（或盖板)在未合上接地开关前无法打开,以防误入带电间隔。而规程规定只有确认线路无电后才能合接地开关,这样势必要打开柜门经验电确认线路无电后才能操作接地开关,规程与联锁要求相互冲突。为解决此类问题,可采用以下方法：一是线路侧加装带电显示,观察无电后合接地开关,或是在接地开关操作杆上加装电磁锁,确保线路有电时不能合接地开关。二是在柜门上开缺口允许谨慎验电。三是在电缆室门(或盖板)上配装紧急解锁装置，由专业人员用专用工具解锁。
　　
　　　　　　主动式联锁与被动式联锁
　　　　对于"五防"中的每项联锁要求,无论是固定柜还是手车柜,尽管其柜型、一次方案存在多样化,但都可以设计出各种方案来实现联锁功能。归纳起来,机械联锁主要有两种形式,即主动式和被动
　　式。所谓"主动式联锁"是指在该种联锁状态下,若无正常的解锁条件,不会被解锁,从而保证误操作根本无法执行。例如当断路器处于合闸位置时,机械上应保证隔离开关或隔离插头被闭锁而无法操
　　作,即使错误操作也不会产生不良影响。"被动式联锁"是指在该种联锁状态下,可能由于非正常原因,出现解锁条件,使闭锁解锁。如在闭锁状态下操作隔离开关或推拉手车，虽然隔离开关尚未动作
　　或隔离插头没有产生位移,但由于联锁的存在而使断路器分闸,从而使隔离开关或隔离插头的联锁被解除。显然,这种被动式联锁形式会引起断路器误分闸。
　　　　高压开关柜的设计中不希望采用"被动式"联锁,应尽量采用"主动式"联锁。例如对于手车采用杠杆进出的开关柜，在断路器合闸状态下,机械上使手车进出摇柄的孔被封堵住,摇柄根本无法插进，当然手车也就不可能移动。再如操动接地开关的插入孔设计成在允许条件下才被打开,否则,该插入孔被封堵,错误的操作就不可能实施。现行使用的各类开关柜中,有不少机械联锁采用"被动式"联锁,随着开关柜设计水平的提高,应尽可能避免这种方式。
　　
　　　　　　“五防”联锁的完整性 　　　
　　　　国家标准中对于“五防”得要求，除了防止误分、误合断路器这一条允许提示性的方法外,其余联锁关系必须在开关柜结构中完备实现。从开关柜的操作来看,每一项联锁要求,都在一定的操作程序中体现出来,因此不管是合闸程序还是分闸程序都要达到联锁要求。防止带负荷分合隔离开
　　关；防止带电挂(合)接地线(开关)和带接地线(开关)合闸。但是,上述二项要求有时并非要在同一柜中而是要求在柜间实现,这时机械联锁往往不能满足要求。
　　
　　　　　　机械联锁的可靠性
　　　　高压开关柜的机械联锁装置不管平常使用频率如何,都应做到在使用寿命期内灵活可靠,并能有效防潮、防霉、防锈、不卡涩,其结构应简单明了,操作维护方便。高压开关柜在使用过程中,还会遇到由于操作者的疏忽或非正常操作力而造成"非正规操作"的情况。在这种情况下,高可靠的联锁应做到对操作者可能出现的"非正规操作"有充分的预防或阻止能力。即使在某些情况下进行了错
　　误操作,也应该做到错误操作可纠正并且可方便地恢复正常操作,不至于引起重大的设备或人身事故。