新型正副母隔離開關機械防誤閉鎖方案

史貴孟，臧興海，陳志源

(國網浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315000)

新型正副母隔離開關機械防誤閉鎖方案

史貴孟，臧興海，陳志源

(國網浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315000)

介紹了變電站“五防”、正副母隔離開關防誤的現狀，針對正副母隔離開關防誤閉鎖的缺點，提出了一種新型220 kV和110 kV正副母隔離開關機械防誤閉鎖裝置的改進方案，并分析了其結構和原理。該裝置完善了機械閉鎖邏輯，提高了雙母線接線系統的可靠性。

“五防”；正副母隔離開關；機械防誤閉鎖裝置

0 引言

雙母線接線方式因具有供電可靠、調度靈活、擴建方便、便于實驗等優點，在電力系統中得到廣泛應用。然而，近年來在雙母線接線變電站實際運行現場，雙母線接線誤操作事故時有發生，并且因電壓等級較高，事故造成的后果和影響很大。根據多次現場事故調查發現，造成事故的一個重要原因是現有雙母線接線的倒閘操作。其倒閘操作步驟多，場地大、間隔多且密集，加之調度嚴格要求控制操作結束時間，運行人員操作過程中極易出現疏忽，從而引發事故。

為了提高現場運行人員倒閘操作的安全性，確保運行人員安全和電網安全可靠運行，提升設備操作可靠性，減少或避免誤操作的發生，對現有雙母線接線防誤閉鎖進行合適的改造，顯得十分必要。

1 變電站“五防”現狀分析

為了確保運行人員安全、電網可靠供電和變電站設備安全穩定運行，上世紀80年代提出了防誤概念，發展至今，已經形成了相當完善的“五防”規則。“五防”即：防帶負荷分合隔離開關，防誤分、誤合斷路器，防帶負荷合接地閘刀，防接地閘刀閉合時送負荷，防誤入帶電間隔。

變電站現行使用的防誤閉鎖方式主要有：機械閉鎖、電氣閉鎖、電磁閉鎖、微機防誤閉鎖等。

(1) 機械閉鎖是一種使用較廣泛的防誤閉鎖方式，主要通過部件間的機械聯鎖來實現，該閉鎖方式主要優點有：性能可靠、故障率低，有強制性防誤操作功能、無法解鎖、易于維護和管理，能起到很好的防誤操作作用。

(2) 電氣閉鎖則是通過斷路器、隔離開關、接地刀閘等設備的輔助接點，在二次電氣控制回路中有條件地連接，形成“與”和“或”的邏輯關系，控制電源回路的接通與斷開，從而達到控制一次設備的目的。

電氣閉鎖的優點：結構嚴謹、可靠，接線復雜，涉及的元件較多，需掌握一定電氣技術的工人才能進行人為解鎖，因此能達到強制性防誤操作的目的。

缺點：由于涉及的元件較多，只要開關、刀閘、地刀的輔助接點及其操作機構某一環節出現故障，就會影響電動操作，維護比較困難；而且在室外潮濕環境中輔助接點較容易發生問題，造成二次回路無故閉鎖，給倒閘操作帶來不必要的麻煩。

(3) 電磁閉鎖是在傳統閉鎖方法基礎上發展起來的一套行之有效的防誤閉鎖方法，實現起來方便、可靠。但與電氣閉鎖相同，其回路復雜，在間隔多的大型變電站實行起來耗費大量電纜，且在運行中存在開關輔助接點工作不可靠、戶外電磁鎖機構易損壞等問題。由于其機械結構復雜、安裝要求高，常出現卡滯現象，再加上其防誤功能不易增加和修改，因此電磁閉鎖在220 kV和110 kV系統中逐步消失。

(4) 目前應用最廣泛的是微機防誤，它是近年發展起來的新型防誤技術，幾乎每個220 kV變電站都有配備。其工作原理是，根據廠家預先編入數據庫的程序，由運行人員在“五防”界面中模擬預演，經“五防”邏輯判斷合理后下傳至“五防”電腦鑰匙，接著按照操作步驟在設備上依次解鎖操作。

微機防誤是在微機上實現的，是虛擬的，由于某些原因(如“五防”機與后臺狀態不對應等情況，以及“五防”系統可能存在的先天缺陷等)需在人工置位后使其滿足“五防”要求。首先，由于是人工操作，且往往是緊急情況下的操作，人員慌忙之中難免會產生錯誤，因此也可能帶來誤操作的風險。其次，微機“五防”使用的鎖具在戶外情況下容易發生銹蝕老化，尤其在沿海地區，在潮濕、海風、酸雨等侵蝕下，容易發生卡死而導致錯誤的解鎖方式發生。再次，微機“五防”是事先將邏輯輸入電腦數據庫中，但在特殊的狀態下操作，微機“五防”可能因電腦數據庫中并不存在該“五防”邏輯而造成不能操作，由此需要進行的非裝置故障解鎖也會大大增加倒閘操作的時間。最后，微機“五防”生產廠商眾多，即使是同一廠家的產品也有多種版本，且操作方法各異，這也給運行人員帶來不適，極大地耗費了操作時間。

2 正副母隔離開關防誤現狀分析

因在AIS變電站中220 kV，110 kV接線中接地閘刀設計多為手動操作，由運行人員就地操作，故“五防”中最容易造成人身傷害的就是帶負荷合接地閘刀。

由于變電站設計建造的原因，正副母閘刀之間與開關母線側接地閘刀之間的機械防誤閉鎖并不完善，接地閘刀閉鎖幾乎只能依靠機械閉鎖或者加掛鎖具。在鎖具失效時，則有可能發生副母閘刀在合閘位置、正母閘刀在分閘位置，而與之一體的開關母線側接地閘刀因并無機械閉鎖而發生合閘的情況；或者在開關母線側地刀合閘時，合上副母閘刀的情況。后者在無人值守變電站自動化改造中，當修試人員為工作需要而自行操作的情況下，是有較大可能發生的。

若與正副母閘刀一體的開關母線側閘刀一旦發生帶負荷合接地，則不僅會引發人身安全事故，還會導致母線保護母差動作，進而危及電網安全，甚至可能發展為電網事故，給本地區供電帶來嚴重影響，同時還對該地區造成嚴重經濟損失和不良的社會影響。由此可見，亟需一種新型實用的防誤閉鎖邏輯，以完善正副母隔離開關的防誤閉鎖。

3 新型正副母隔離開關防誤閉鎖裝置結構

該新型正副母隔離開關機械防誤閉鎖裝置主要是通過全金屬部件進行機械程序閉鎖以實現正副母閘刀與開關母線側地閘刀的閉鎖功能。其結構如圖1所示。

圖1 新型正副母隔離開關機械防誤閉鎖裝置結構

該新型正副母隔離開關機械防誤閉鎖裝置的特征是：機械閉鎖內有齒輪、拐臂、拐臂軸，拐臂軸兩側裝有軸承、傳動連桿連接頭、螺帽、墊片、彈簧墊片、連桿、拐盤，拐盤上裝有軸承、連接銷子、合閘定位和分閘定位裝置，副母隔離開關水平傳動連桿上裝有合閘定位和分閘定位裝置，開關母線側接地隔離開關水平傳動連桿上裝有連動齒條，并由開關母線側接地隔離開關水平傳動連桿與副母隔離開關水平傳動連桿組成。

4 正副母隔離開關防誤閉鎖裝置工作原理

該新型正副母隔離開關機械防誤閉鎖裝置的工作原理是：當開關母線側接地隔離開關在合閘位置時，正副母隔離開關機械閉鎖裝置，將副母隔離開關閉鎖在分閘位置，此時副母隔離開關就無法合閘；當副母隔離開關在合閘位置時，正副母隔離開關機械防誤閉鎖裝置，將開關母線側接地隔離開關閉鎖在分閘位置，此時開關母線側接地隔離開關無法合上，從而實現正副母隔離開關之間防止帶接地隔離開關合閘、帶電合接地隔離開關的機械閉鎖功能。

該正副母隔離開關機械防誤閉鎖裝置具有設計先進、結構合理、功能齊全、性能可靠的特點。該裝置全部采用金屬部件，不易老化變形，制造成本相對較低，安裝調試簡單，完善了機械閉鎖邏輯，提升了雙母線接線系統的可靠性。

1 詹志勇．對變電運行防誤閉鎖裝置的探討[J]．沿海企業與科技，2010(2).

2 姜 貞．變電站的五防聯閉鎖系統[J]．江蘇科技信息：學術研究， 2012(11).

3 羅文杰，王 忠，呂利軍．大同電網主網變電站防誤閉鎖裝置現狀分析[J]．機電信息，2010(6).

4 顏 軍．“五防”閉鎖裝置設計安裝中的問題[J]．電力安全技術，2010(3).

2014-11-17。

史貴孟(1979-)，男，工程師，主要從事變電運維及電網規劃工作，email：13586891039@163.com。

臧興海(1980-)，男，工程師，主要從事變電檢修及電網規劃工作。

陳志源(1955-)，男，高級技師，主要從事變電運維工作。