一種新型繼電保護裝置二次屏柜的設計

徐龍江，湯 磊，王 黎，馬曉路，文宏成，王 洋

（國網山東省電力公司青島供電公司，山東 青島 266002）

繼電保護裝置二次屏柜是安裝于變電站保護室內，實現對站內保護裝置承載、集中歸納、保護的必要設備。二次屏柜有很多種類型，如主變保護屏柜——放置主變差動、各側后備、非電量等保護裝置；線路保護屏柜——放置不同電壓等級的線路保護裝置；公用測控屏柜——放置實現遙信、遙測、遙控功能的綜合裝置；遠動通信裝置——建立保護設備與主站聯系的裝置。除此之外，還有時鐘同步屏、交直流電源屏等，這些屏柜占地面積較大、垂直距離高，當初設計只是為了承載二次設備，并沒有考慮到方便檢修人員開展工作。舉例來講，在打開屏柜前門時，自由活動的柜門會給工作人員的操作造成不便；其次在對屏頂端子排進行拆接線時，身高較矮的檢修人員須踮腳才能操作，若同時執行多面屏的改造任務，則對其體力和耐力均是挑戰；再者在對保護裝置進行加量調試時，屏上缺少專門的空間進行穿線，若試驗電壓電流回路數較多，則難以一次性將線插好。

針對現有技術存在的不足，本文提供了一種新型繼電保護裝置二次屏柜設計及方法，該屏柜能夠對以上問題進行解決，從很大程度上方便檢修人員進行現場工作，優化工作流程，提高作業效率。

1 新型繼電保護裝置二次屏柜的功能設計

與傳統的繼電保護裝置二次屏柜相比，新型繼電保護裝置二次屏柜增加了4大實用功能：多卡槽防風桿、測試儀專用穿線擋板、多孔洞電纜穿孔以及折疊臺階，如圖1～4所示。

圖1 多卡槽防風桿

圖1為安裝于屏柜前底部的多卡槽防風桿，防風桿由高強度不銹鋼制成，具有很高的硬度。在柜門底部開設多個卡槽，當柜門打開時可卡在底部不同位置的卡槽處，進而可以按照柜門打開程度的不同進行固定，使其不再因人為誤碰而自由活動，方便工作人員操作裝置面板。

圖2為安裝于屏前的測試儀專用穿線擋板，該擋板插在屏前的開槽處，擋板橫向設置，其為長方形，可沿開槽打開或關閉。當工作人員需要使用繼電保護測試儀做試驗時，可將擋板抽出，在屏前將電壓、電流等連接線穿至屏后，插在相應的端子排上，該空間面積較大，可保證一次性通過多根連接線，方便在保護改造、定檢、驗收的時候進行加量調試。

圖2 測試儀專用穿線擋板

圖3為屏柜內底部的多孔洞電纜穿孔，多個孔洞排成列設置，每個孔洞均做好標記，可供外部電纜穿線，使電纜布局分明，有助于工作人員區分不同的電纜，特別是在改造前期理順電纜的時候，可以節省很多時間。除此之外，孔洞下方還設有標簽，標明電纜的起始位置，使電纜走向更加直觀、明確。

圖3 多孔洞電纜穿孔

圖4為屏柜后底部的折疊臺階，其設計的初衷是為了方便工作人員對靠近屏頂的端子排進行接線操作，當進行屏后登高作業時，可將臺階展開，工作人員可踩在臺階上對頂部的端子排進行接線，平常不用的時候折疊臺階疊放在屏柜里，這樣既方便了工作，又有助于后期對端子排進行檢查。

圖4 折疊臺階

2 新型繼電保護裝置二次屏柜的結構設計

如前文所述，新型繼電保護裝置二次屏柜具備4大創新性功能，每一項功能都為解決現場面臨實際問題、提升工作效率而設計，雖然每一項功能都具備很強的實用性，但將其整合在一臺屏柜上卻并非易事，既要保證功能實現，又要考慮經濟性、適應性、復雜性等因素。經過反復斟酌、研制，最終形成新型繼電保護裝置二次屏柜如圖5～6所示。

圖5 新型繼電保護裝置二次屏柜正面圖

圖5為新型繼電保護裝置二次屏柜的正面圖，可以看出，測試儀專用穿線擋板安裝于第二柜門下方，而多卡槽防風桿連接于第一柜門與第二柜門之間，卡槽設置于第一柜門下方。

圖6為新型繼電保護裝置二次屏柜的背面圖，其中電纜穿孔安裝于底部兩側位置，折疊臺階安裝于底部中間位置，該屏柜的結構設計可以在保留原有屏柜功能的基礎上，實現4大創新性功能。

圖6 新型繼電保護裝置二次屏柜背面圖

3 新型繼電保護裝置二次屏柜的實際應用

當繼電保護人員打開屏柜第一柜門時，防風桿可以為屏柜前門和屏柜提供穩定的連接點且具有伸縮功能，使得柜門能夠隨工作人員拉開的程度而自由活動。同時，在屏柜第一柜門與防風桿接觸處刻有固定的卡槽，當工作人員打開柜門時，防風桿可卡在任一卡槽處而不再移動，避免了柜門拉開后隨意移動而妨礙工作的現象。

當繼電保護人員用繼電保護測試儀做調試試驗時，為了讀數方便，通常將測試儀放在屏前位置，此時可以將擋板抽出，將電流、電壓等連線從露出的空間穿至屏后，接在相應的端子排上，該擋板可以隨穿線的多少調整拉開長度，既保證通過足夠的接線，又保證不暴露無效的空間，方便試驗。當工作人員在屏柜背面的端子排上進行松緊螺絲、拆接線、安裝保護模塊等工作時，可以隨手使用掛在屏柜后門工具架內存放的螺絲刀、鉗子、絕緣膠帶等常用工具，這些工具身上都貼有小型磁鐵，在對工具交替使用的過程中，可將手上的工具隨時貼在門上，用完后再放回工具架上，大大提高了現場作業的效率。

當工作過程中須要從屏底穿電纜的時候，可將兩側來的電纜順著孔洞一根根穿至屏內，在每個孔洞處標注了每一根電纜的走向，這樣工作人員不僅可以通過電纜牌明確電纜的去向和功能，而且可以通過孔洞上的標注去判斷，避免了因電纜牌丟失而無法確定電纜線芯功能的局面。

當工作人員對接近屏頂處的端子排進行操時，可以將屏后的折疊臺階拉出來，組成一個小型的木質絕緣臺階，這樣可以很輕松地站在上面拆解端子排上的線，既保證了人身安全，又節省了人力，使屏柜更加人性化。

4 試驗數據對比

為了驗證新型繼電保護裝置二次屏柜與傳統屏柜相比具有的優勢，在此通過具體試驗進行對比。

某日，繼電保護人員趕往變電站執行保護定檢任務，在打開屏柜前門對裝置信息進行查看時，利用防風桿將柜門固定住，然后將繼電保護測試儀擺放就位，通過擋板將電流電壓線穿至屏后，對保護進行加量調試，發現差動保護不能正常動作，隨后檢修人員走到屏后，拉出折疊臺階，站在上面對端子排接線進行檢查，找出拒動的原因是電流連片松了；隨后拿出工具架上的螺絲刀對連片進行緊固，順手將螺絲刀吸在第二柜門上對其他接線進行檢查，發現保護裝置有兩根跳閘線沒接進來，隨即從孔洞中接進來一根4芯的電纜，并在孔洞處寫上電纜的去向，最后正確完成了定檢任務。

由此可以看出，投運該發明的繼電保護裝置二次屏柜后，繼電保護人員的工作效率大大提高，與投運前相比，定檢工作所用時間縮短了20 min，不僅節省了作業時間，而且使現場更加安全、規整、條理。為了進一步驗證，繼電保護人員又趕往多所變電站進行試驗對比，對裝置使用前后的工作時間進行了統計，結果如表1所示。

表1 不同變電站工作時間對比

可以看出，新型繼電保護裝置二次屏柜的使用平均縮短保護驗收、保護定檢、保護改造工作時間約20 min，有效提高了繼電保護人員的工作效率。

5 結束語

本文針對現有繼電保護裝置二次屏柜存在的不足，發明了一種具有多卡槽防風桿、測試儀專用穿線擋板、多孔洞電纜穿孔以及折疊臺階四大創新型功能的新型二次屏柜，不僅能夠給現場工作提供便利性，而且大幅度縮短了繼電保護人員的工作時間，提升了工作效率，在當下常規站向智能站轉變的趨勢中，能夠滿足保護驗收、定檢、改造更高的要求，具有很強的適應性。