浅谈12kv中置柜联锁装置的设计

浅谈12kv中置柜联锁装置的设计

0中置柜联锁的完善和运行是提高联锁可靠性的基吉隆44-12金属装备的安装是中压供应行业的重要电气装置。它的断路装置位于柜体的中间。该装置可由手车推动，安装、调试和维护方便。通常被称为中间储水池。在电力系统中,中置柜已广泛应用于发电厂、工矿企事业配电以及电业系统的二次变电所的受电、送电及大型高压电动机启动等,安全运行水平不断提高,在制造、安装、检修、维护和运行工作等方面积累了很多经验。然而随着中置柜的广泛应用,用户对其安全运行以及对确保设备和人身安全、防止误操作等提出了更高的要求,因此,提高中置柜联锁装置的可靠性,使其完全满足“五防”要求相当重要。笔者根据多年来在中置柜的设计、制造和安装、调试中所积累的经验,分析了现有中置柜联锁装置在实际运行中存在的问题和不足,提出了改进和完善中置柜联锁装置的方法,供大家参考。1防止电气误操作中置柜联锁装置是保证电力网安全运行、确保设备和人身安全、防止误操作的重要设备。《GB3906—913kV～35kV交流金属封闭开关设备》对此作了明确规定:金属封闭式开关设备应具有:防止带负荷分、合隔离开关;防止误分、误合断路器;防止带接地线(接地开关)合断路器(隔离开关);防止带电挂(合)接地线(接地开关);防止误入带电隔室等功能。上述五项防止电气误操作的内容,简称“五防”。而《GB3906—20063.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》对交流金属封闭开关设备的联锁装置进行了如下补充:为了防护和便于操作,设备的不同元件间应装设联锁;在设计时,应优先考虑机械联锁。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,阻止误操作的进行。(1)不良影响也不应在合理的工况下使用隔离开关或接头联锁而无法操作机械联锁主要有2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联锁而无法操作,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,使联锁解锁。如在联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。中置柜的设计应尽量采用主动式联锁。(2)防止带负荷分、合隔离开关国家标准中对于“五防”联锁的要求,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中置柜结构中完备实现。从中置柜的操作来看,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。也就是说“五防”联锁正向和反向闭锁必须完整实现。例如:防止带负荷分、合隔离开关,中置柜中其手车(抽出式断路器或接触器)的进出相当于固定柜中隔离开关的合分操作。因而防止带负荷分、合隔离开关也就是防止断路器在工作位置处于合闸状态时抽出,即防止带负荷推入拉出断路器手车。要保证正向闭锁:断路器手车在试验位置或工作位置合闸后,不能推进(从试验位置到工作位置)或拉出(从工作位置到实验位置);也要保证反向闭锁:断路器手车在从实验位置到工作位置的摇进过程中,不能进行合、分闸操作。再例如:防止带电挂(合)接地线(接地开关)和防止带接地线(接地开关)合断路器(隔离开关),中置柜中装有接地开关的开关柜,其接地开关的操作机构与断路器手车进行机械闭锁。只有断路器手车在试验位置,接地开关才可以进行合闸或分闸操作;断路器在工作位置时,无论断路器是分闸还是合闸,接地开关都无法进行合闸或分闸操作。同样,当接地开关在合闸位置时,断路器手车无法从试验位置摇到工作位置;只要当接地开关在分闸位置时,断路器手车才可以在试验位置和工作位置之间移动。总之,无论如何设置“五防”联锁,正反向闭锁必定存在,只有完整的正反向闭锁,才是完整的“五防”联锁。(3)高压开关柜的联锁设计中置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,还会遇到由于操作人员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恢复正常操作,不至于引起重大的设备或人身事故。2考虑到安装中、锁锁箱的问题和改进方法2.1接地开关与东北部联锁的合闸安全关闭目前绝大部分变电所、配电站的建筑面积都比较宽裕,为考虑工程安装、检修和维护方便,常将中置柜设计成不靠墙安装。中置柜后封板改为铰链门,方便中置柜的前后双面维护。中置柜的后门通过与接地开关操动机构联锁装置实现联锁,当接地开关处于分闸状态,安装在接地开关操作轴上锁套后面的锁销与后门的开孔方向差90°,从而锁住后门,致使后门不能打开,防止人员误入带电的电缆室。只有当接地开关的操作轴旋转至合闸状态,锁套后面的锁销旋转至竖直位置与后门的开孔方向一致时,后门才能安全打开,如图1所示。这样就实现了有电不能开电缆室后门,以防止误入带电间隔。但是当用户在检修时,停电、合接地开关、验电并确认无电后打开后门进行检修,工作完成后,如果忘记关后门而直接操作接地开关至分闸,从而解除断路器与接地开关的联锁,断路器可以进行合闸操作,因为后门没有关闭,电缆室带电,很容易酿成人身安全事故。为解决这一问题,笔者对接地开关与后门闭锁装置进行了改进,即在接地开关与后门闭锁的基础上,增加与后门的反向联锁,也就是接地开关合闸后打开后门,原联锁仍可操作接地开关,而增加了反向联锁后,就不能操作接地开关,必须先关好后门方可操作接地开关。首先,对锁套进行了更改设计,锁套外面增加方形凸台,锁套内部增加一个压缩弹簧。其次,把柜体与锁套配合的圆孔改为方孔。当后门打开时,锁套的四方处进入柜体方孔内,接地开关无法操作。只有关上柜门后,柜门压紧锁套使锁套的四方处脱离柜体方孔,接地开关就可以操作。该联锁装置的工作原理:当后门关闭时,后门压缩锁套使锁套的四方处脱离柜体方孔,接地开关就可以进行分、合闸操作。接地开关分闸后,锁套后面的锁销与后门的开孔方向差90°,锁住后门,后门不能打开。接地开关合闸后,锁套后面的锁销与后门的开孔方向一致,后门即可以打开;当后门打开后,锁套在压缩弹簧的作用下向后滑动,滑至柜体上所开的方孔内并锁定,此时接地开关操作轴因锁套锁定在柜体上的方孔内而不能操作分闸。必须关好后门才可以操作接地开关,从而达到联锁功能。该联锁装置结构简单,安装方便,功能可靠,深得用户的好评,在中置柜中值得大量推广。2.2改进后的中置柜联锁装置中置柜的一次方案中,进线柜、联络柜、隔离柜、PT柜和计量柜等是不带接地开关的。这种中置柜由于无法通过接地开关的操作联锁机构来实现机械闭锁,就在柜门上加装带电显示器和电磁锁,通过强制性带电显示器与电磁锁的配合来实现后门的联锁。也就是说柜内高压回路带电时即断路器在工作位置,通过电磁锁实现后门闭锁,门不能打开;当柜内高压回路不带电即断路器在试验位置时,电磁锁闭锁解除,后门可以正常打开,实现了有电不能开柜门,以防止误入带电间隔。无接地开关的中置柜联锁装置电路原理如图2所示。当断路器在试验位置时,S8是闭合的,电磁锁有电,电磁锁对柜门的闭锁解除,这时柜门可以打开;当断路器在工作位置时,S8是断开的,电磁锁没有电,这时柜门被锁住不能打开。按照正常运行,以上设计完全满足防止误入带电间隔的要求。但在实际运行中,各种情况都有可能发生,例如在检修中如果工作人员忘记了关上后门,到柜前,把断路器摇到工作位置进行合闸操作。另外一个人看到没关门,就有可能认为没有电,这时就有可能造成误入带电间隔的安全事故。针对实际运行情况的复杂性,对以上设计进行了一些改进。用强制性带电显示装置和带接点的电磁锁,并把电磁锁的接点串到断路器的合闸回路中,如果后门没有关好,电磁锁的接点是断开的,断路器的合闸回路也就是断开的,断路器就无法进行合闸操作。如图3所示。只有关上后门,电磁锁的点闭合,合闸回路才能通,才能进行合闸操作。该闭锁装置的工作原理:当柜内高压回路不带电即断路器在试验位置时,S8是闭合的,电磁锁有电,电磁锁闭锁解除,这时柜门可以打开。柜门打开后,电磁锁的接点就断开了,断路器的合闸回路也就是断开的,断路器就无法进行合闸操作;只有关上后门后,电磁锁的点闭合,合闸回路才能通,才能进行合闸操作。当柜内高压回路带电即断路器在工作位置时,S8是断开的,电磁锁没有电,电磁锁不能打开即锁住了后门,柜门不能打开。通过以上改进,无接地开关的中置柜联锁装置功能更加完整、可靠。目前改造后的方案已在某高压柜中广泛应用。2.3接地开关—中置柜前下门联锁的改进设计中置柜前下门联锁在原设计中是通过接地开关操动机构来实现的,当接地开关分闸时,接地开关操作杆上的凸轮使下门联锁机构中的销轴锁住固定在下门的舌板,使下门不能打开;当接地开关合闸时,接地开关操作杆上的凸轮将销轴下压,使销轴上的颈部位于舌板为置,舌板可以脱开销轴,下门可以打开。正常情况下,这一联锁可以实现下门的安全防护要求。但是。在非正常工作时,如调试、检修等,在下门打开后而忘记关上的情况下,直接操作接地开关至分闸,从而解除断路器与接地开关的联锁,断路器可以进行合闸操作,而一旦断路器在工作位置进行合闸操作,电缆室就带电,因为下门没有关闭,很容易酿成人身安全事故。这是中置柜设计中存在的一个严重的安全隐患。由于现在的中置柜都是双面维护,并且从中置柜后面进行维护要比前面方便得多;又由于原中置柜的前下门联锁设计的结构比较复杂,安装不方便,容易出现卡涩、不到位情况。笔者在使用中就把这一联锁机构废除了,在中置柜的前后室中间加装封板,用螺钉拧紧以防止误入带电间隔。通过这一改装后,结构变得简单方便,又达到了防止误入带电间隔的功能,深得用户的好评。2.4带着式带锁控制系统中联锁装置通过对大量的电气事故统计表明,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。严格按照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,往往会发生操作规程与联锁装置相互冲突的情况。如装有接地开关的中置柜,由于有联锁功能,中置柜的后门在未合上接地开关前,无法打开,以防止误入带电间隔。在《电气安全工作规程》中规定:只有确认线路无电后才能合上接地开关,这就必须打开后门经过验电确认线路无电后才能操作接地开关,造成工作规程与联锁装置要求相互冲突。为解决这个问题,