浅谈箱式高压开关柜隔离开关（接地开关）操作装置的改进和现场应用

浅谈箱式高压开关柜隔离开关（接地开关）操作装置的改进和现场应用

[摘要]金属封闭箱式开关柜在变电站广泛应用，该开关柜的隔离开关和接地开关配置非电动操作机构，采用一轴0-2700旋转和盘式900旋转两种操作方式，带动断路器两侧隔离开关及接地开关动作，实现分、合闸操作，在分、合闸操作过程中，操作人员站立在开关柜的正面进行操作，如断路器故障易引起带负荷拉合隔离开关的I类误操作事件而引发设备爆炸造成人生伤害的安全事故。为解决这一难题，研制一套操作工具用于现场，操作人员站立在相邻开关柜操作，预防因设备故障的人身伤害的安全问题，降低现场作业安全风险。[Keys]隔离开关操作装置改进现场应用0引言2020年5月，某局110kV某站发生I类误操作事件，在复电操作中因设备故障，在合上母线侧隔离刀闸时引发三相短路和接地故障，导致设备爆炸、开关柜门变形、观察窗破损的设备损坏和人生伤害的安全事故。现场检查该开关柜为XGN系列10kV固定式开关柜，配ZN系列真空断路器及GN30旋转式隔离开关。高压开关柜是电网中负荷分配的主要电器设备，集断路器、互感器、避雷器、隔离开关、保护装置、仪器仪表和母线，绝缘子等于一体。10kV高压开关柜按柜体结构可分为金属封闭间隔式开关柜、金属封闭铠装式开关柜、金属封闭箱式开关柜和敞开式开关柜四大类，半封闭式型开关柜（GG1A）和箱式开关柜（如XGN及GGXZ）属于固定式，而间隔式（JYN）和铠装式开关柜（KYN）都属于移开式，金属封闭铠装式开关柜、金属封闭箱式开关柜在电网系统普遍应用。固定式、移开式开关柜结构特点：分类方式基本类型结构特点优缺点断路器安装方式固定式（见图一）1、断路器固定安装2、柜内装有隔离开关1、柜内空间较宽敞，检修容易；2、易于制造，成本较低，安全性差。移开式（见图二）断路器可随部件（手车）移出柜外1、断路器移出柜外、更换、维护方便；2、省却隔离开关；3、结构紧凑；4、加工精度较高，价格较贵。图一固定式开关柜图二移开式开关柜1隔离开关（接地开关）操作装置研发背景35kV、10kV金属封闭箱式固定式开关柜多采XGN及GGXZ系列开关柜型，XGN型开关柜的开关两侧隔离开关和接地开关布置在开关柜的背面的中上部和下部，配置盘式900旋转操作方式带动断路器两侧隔离开关及接地开关动作，实现分、合闸的非电动操作机构，GGXZ型开关柜的开关两侧隔离开关和接地开关布置在开关柜的背面的中上部和下部，配置一轴0-2700旋转操作方式带动断路器两侧隔离开关及接地开关动作，实现分、合闸的非电动操作机构。在停送电操作过程中，操作人员需站在停送电开关柜的正面进行操作，如柜内的断路器真空度降低、绝缘件降低或其他故障时易造成带负荷拉合隔离开关和带接地送电的的事件发生，操作人员站立在开关柜正面进行操作，易发生人身伤害的安全事件。图三XGN系列柜--盘式旋转操作图四GGX系列柜型--一轴旋转操作2隔离开关（接地开关）操作装置研发鉴于上面问题，有必要研制一种具有便携性、应用广泛性和安全性的操作装置替代传统操作工具，该装置在停送电操作时操作人员站在开关柜侧面部位进行操作，避免开关柜爆炸引起的人身损害，本着这一目标采用模块化分类设计，结构简单，操作方便，安全省力。2.1性能要求结合XGN及GGXZ系列开关柜型的基本结构、质量及安装位置总结了常规操作工具在操作中存在的弊端，提出了操作装置具有便携性、应用广泛性和安全性等的优点。装置利用棘轮原理正反双向转动，实现隔离开关（接地开关）的分合闸操作。2.2技术路线根据上述性能要求，我们采取了以下的技术路线：收集各生产厂家生产的不同参数的XGN系列和GGXZ系列开关柜在操作中存在的各类问题；收集各开关柜的操作工具的规格、尺寸及操作方式；根据、中的数据分析，设计的操作装置满足各型开关柜的操作需求。2.3设计与研发根据“技术路线”思路确定了数据采集内容，为操作装置的设计提供了参考数据，如下图：根据收集到的数据，分别对适用于XGN系列和GGXZ系列开关柜操作装置进行了设计。2.3.1操作装置原理通过设计,如下图：适用于XGN系列开关柜的盘式900操作机构的操作装置用不锈钢（碳钢）制成，前端为椭圆长方体，后端为操作手柄，外套绝缘套；适用于GGXZ系列开关柜的一轴0-2700旋转操作机构的操作装置用不锈钢（碳钢）+内六角+棘轮装置制成而成，前端为内六角，后端为操作手柄，外套绝缘套。2.3.2材料与加工该吊装操作装置用不锈钢（碳钢）、无缝钢管、内六角、棘轮装置、绝缘材料及其他耗材等加工而成，保证了在操作过程中操作装置不易变形、折断、该装置具有棘轮的原理，可以正反双向进行分合闸操作、操作简单和安全可靠。3技术关键点及创新点适用于盘式900旋转操作机构的操作装置插入、拔出便捷，操作省力；适用于一轴0-2700旋转操作机构的操作装置利用棘轮原理正反向转动，3600旋转无死角插入、拔出便捷，操作省力。创新点有：便捷性：体积小、质量轻、便于存放；拆装方便、快捷、操作简单。广泛性：适用于变电站的XGN系列35kV、10kV固定式开关柜的隔离（接地）开关的分、合闸操作。安全性：带绝缘材质的操作手柄、改变操作占位位置，降低操作人员的人身伤害风险。4应用前景本装置适用于电网系统的XGN系列和GGXZ系列35kV、10kV固定式开关柜的隔离（接地）开关的分、合闸操作，改变了操作人员的操作占位，解决了操作人员在开关柜设备停送电操作过程中意外受伤害的问题，降低了作业现场的人身伤害风险。本装置采用金属型材制作而成，市场上采购方便且价格低，易于加工，具有便携性、经济性，广泛性、安全性，操作简单，便于存放。XGN系列35kV、10kV固定式开关柜应用广泛，具有很好的推广、应用前景。5结束语在技术探索方面，基于常规开关柜的隔离开关（接地开关）操作风险分析，本装置与现有起吊操作工具相结合，适用于XGN系列和GGXZ系列35kV、10kV固定式开关柜的隔离（接地）开关的分、合闸操作，替代了常规操作工具，避免了操作过程中因设备故障而引发的人身伤害事件的发生，降低了现场作业风险，应用前景广泛。参考资料：[1]Q/CSG510001-2015中国南