一種手操隔離開關(guān)防誤閉鎖器的研究應(yīng)用

李鵬翔，劉 戀，陳 豪

（貴州電網(wǎng)公司興義供電局，貴州 興義 562400）

1 相關(guān)概念

1.1 隔離開關(guān)（刀閘）

隔離開關(guān)俗稱刀閘。在拉開位置時，動靜觸頭之間滿足規(guī)定要求的絕緣距離和確實的拉開狀態(tài)；在合上位置時，能承載回路中正常條件下的電流及在規(guī)定時間內(nèi)異常電流的開關(guān)設(shè)備。

1.2 閉鎖

（1）防誤裝置。為了落實五防措施要求，在自動化控制系統(tǒng)及其電氣設(shè)備上安裝的對電氣設(shè)備操作位置進(jìn)行閉鎖和提示、操作流程進(jìn)行管理的裝置，包括微機(jī)防誤閉鎖裝置、在線式五防系統(tǒng)、自動化五防子系統(tǒng)、集控式五防、電磁閉鎖、電氣閉鎖、機(jī)械聯(lián)閉鎖及程序鎖等。

（2）五防[1]。①防止誤合閘、誤分閘開關(guān)（斷路器）。②防止帶負(fù)荷合上、拉開刀閘（隔離開關(guān)）。③防止帶電裝設(shè)接地線（合上地刀）接地刀閘。④防止帶接地線（接地刀閘）合上隔離開關(guān)（斷路器）。⑤防止錯誤走入帶電間隔。

2 現(xiàn)有技術(shù)背景

隔離開關(guān)是一種無滅弧功能的開關(guān)設(shè)備，只能在無負(fù)荷電流的情況下拉開、合上電路。適用于“倒閘操作、電源隔離、拉開和合上小電流回路”。在拉開位置時，動靜觸頭之間的絕緣距離符合規(guī)定要求和有明顯的斷開標(biāo)志；在合上位置時，能承載規(guī)定條件下的正常電流及在規(guī)定時間內(nèi)的異常電流（短路等）的開關(guān)設(shè)備。因此，對安全運(yùn)行和位置閉鎖要求高。

在電力系統(tǒng)變電站中，隔離開關(guān)就地操作方式有兩種，一種是電動/手動操作方式，一種是純手動操作方式。有一款手動操作隔離開關(guān)在操作手柄的根部下方設(shè)置有一個防誤閉鎖操作行程限位閉鎖銷及限位孔，在操作手柄的根部還有一個加掛五防鎖的閉鎖鎖孔，用于鎖定隔離開關(guān)操作后位置（合上、拉開），以及隔離開關(guān)操作時對操作行程進(jìn)行限位。該型式手動操作隔離開關(guān)，其閉鎖銷子設(shè)置在操作手柄根部下方，通過鋼絲彈簧固定在隔離開關(guān)轉(zhuǎn)動柱上，靠閉鎖銷子鋼絲彈簧實現(xiàn)閉鎖和限位。由于閉鎖銷子較長且裸露在外，鋼絲彈簧在長期的運(yùn)行中容易銹蝕卡死或失效，閉鎖銷子容易發(fā)生斷裂或銹蝕卡死，閉鎖失效的問題嚴(yán)重。

操作時，用手向側(cè)面按下閉鎖銷子的尾部，銷子的頭部限位卡頭抬起，閉鎖及限位功能打開，此時即可操作（拉開或合上）隔離開關(guān)，操作到位后閉鎖銷子的頭部在鋼絲彈簧的作用下，回到閉鎖及限位卡孔中，實現(xiàn)閉鎖、限位作用。在隔離開關(guān)的根部有五防鎖的鎖孔，將閉鎖銷子上五防鎖對閉鎖銷子固定鎖住，達(dá)到鎖閉隔離開關(guān)的目的。

在隔離開關(guān)已經(jīng)加掛五防鎖的情況下，出現(xiàn)以下3 種情況：①閉鎖銷子從五防鎖中脫出（圖1）。閉鎖銷子會從五防鎖內(nèi)脫出，五防鎖鎖不住閉鎖銷子，因此閉鎖失效。②五防鎖鎖不死閉鎖銷子（圖2）。閉鎖銷子鎖在五防鎖內(nèi)，但是閉鎖銷子的移動空間仍然較大，仍然可通過按下閉鎖銷子操作隔離開關(guān)，因此閉鎖失效。③五防鎖未鎖住閉鎖銷子（圖3）。閉鎖銷子沒有鎖住，直接不在五防鎖內(nèi)，可直接向側(cè)面按下閉鎖銷子操作，因此閉鎖失效。以上3 種無效閉鎖形式，隔離開關(guān)均是上了五防鎖的狀態(tài)，但是未能鎖住隔離開關(guān)，歸屬五防閉鎖失效的狀態(tài)，在電力系統(tǒng)違章歸類中是“A 類違章”，是被禁止的。長期的運(yùn)行經(jīng)驗證明，該型式手動操作隔離開關(guān)的閉鎖銷子不滿足安全運(yùn)行需要，達(dá)不到防誤閉鎖功效，經(jīng)常出現(xiàn)無效閉鎖現(xiàn)象，因此，必須對該型式手動操作隔離開關(guān)的防誤閉鎖裝置進(jìn)行改良[2]。

圖1 閉鎖銷子從五防鎖中脫出

圖2 五防鎖鎖不死閉鎖銷子

圖3 五防鎖未鎖住閉鎖銷子

臨時處置措施如下：在隔離開關(guān)的根部采取臨時措施加裝簡易鎖銷，將隔離開關(guān)閉鎖銷子卡死，然后再上五防鎖來滿足閉鎖功能，各地供電系統(tǒng)的做法不盡相同，樣式繁多。雖然可以起到閉鎖功能，但是容易銹蝕卡死且很不規(guī)范[3]。

3 變電站隔離開關(guān)閉鎖及處置

3.1 隔離開關(guān)防誤操作閉鎖模式

電網(wǎng)公司制定了電氣操作票管理規(guī)定，操作導(dǎo)則，電力安全工作規(guī)程等規(guī)章制度和要求，規(guī)范運(yùn)維人員的操作規(guī)矩，在設(shè)備停電、送電操作中，嚴(yán)格執(zhí)行“五防”規(guī)定。設(shè)備生產(chǎn)廠家對設(shè)備本身就有防誤操作措施，在發(fā)生誤操作時設(shè)備能拒動。隔離開關(guān)的防止誤操作措施有電氣閉鎖、機(jī)械閉鎖、五防閉鎖等模式。

3.2 機(jī)械閉鎖

機(jī)械閉鎖是在隔離開關(guān)、接地刀閘機(jī)構(gòu)一體，通過一次設(shè)備之間機(jī)械互相制約達(dá)到“我動你不動”的閉鎖要求，隔離開關(guān)在合上位置，由隔離開關(guān)的限位機(jī)械卡板限制接地刀閘機(jī)械傳動桿，實現(xiàn)隔離開關(guān)閉鎖接地刀閘操作，或當(dāng)接地刀閘在合上位置，由接地刀閘的限位機(jī)械卡板限制隔離開關(guān)機(jī)械傳動桿，實現(xiàn)接地刀閘在合上位置時不允許隔離開關(guān)操作規(guī)定，以相互制衡完成防誤操作的目的。

3.3 電氣閉鎖

電氣閉鎖在安裝時就完成了的。利用隔離開關(guān)在合上或拉開情況下，取其二次輔助裝置對應(yīng)的觸點、配合接地刀閘、開關(guān)及其他相關(guān)輔助限位器的輔助觸點，把體現(xiàn)相應(yīng)位置的二次輔助觸點串聯(lián)起來形式一個閉鎖條件，再串接到隔離開關(guān)的電氣控制回路中，當(dāng)串接的輔助觸點反應(yīng)的位置滿足閉合（或斷開）條件時電氣二次回路接通，隔離開關(guān)的控制回路就通電，反之，當(dāng)串接的輔助觸點反應(yīng)的位置有一個不滿足條件，隔離開關(guān)的操作控制回路不通電，實現(xiàn)隔離開關(guān)電氣操作回路閉鎖。

3.4 五防閉鎖

在后臺監(jiān)控機(jī)和五防機(jī)進(jìn)行通信，由后臺監(jiān)控機(jī)將采集到的隔離開關(guān)、接地刀閘、開關(guān)位置信息發(fā)送至五防機(jī)系統(tǒng)，在五防機(jī)實現(xiàn)電氣間隔的電氣設(shè)備操作流程，運(yùn)行人員在五防機(jī)上進(jìn)行電氣設(shè)備模擬預(yù)演操作流程正確，將模擬預(yù)演正確的操作流程傳遞到五防鑰匙，拿上解鎖鑰匙現(xiàn)場打開五防鎖具，實現(xiàn)在電氣和機(jī)械閉鎖的基礎(chǔ)上的操作閉鎖。

3.5 隔離開關(guān)誤操作成因

目前，隔離開關(guān)的電氣閉鎖、機(jī)械閉鎖、微機(jī)防誤閉鎖等功能已近于完善，各種規(guī)章制度健全，電氣設(shè)備操作時均有章可循。然而仍有誤操作發(fā)生，成因關(guān)鍵在于人在剛性執(zhí)行相關(guān)規(guī)程制度標(biāo)準(zhǔn)上不夠堅決，設(shè)備仍然存在裝置性缺陷未能徹底解決。

3.6 誤拉、誤合隔離開關(guān)的處置

當(dāng)誤合隔離開關(guān)時，在任何情況下，均不允許重新拉開，只能用斷路器斷開該設(shè)備，方可將誤合的隔離開關(guān)拉開；當(dāng)誤拉隔離開關(guān)時，對采用絕緣拉桿（杠桿式）傳動裝置的隔離開關(guān)誤拉時，應(yīng)迅速拉開，不允許再合上；電動操作的隔離開關(guān)，當(dāng)弧光已切斷后，不許再合上，但當(dāng)操作初期就發(fā)現(xiàn)時，應(yīng)迅速按下合閘按鈕，使其合上避免事故；對三相單獨操作的隔離開關(guān)，一相誤拉開后，其他兩相應(yīng)停止操作；用齒輪或渦輪傳動的隔離開關(guān)，可在剛拉開2～3mm 就發(fā)現(xiàn)錯誤時，再迅速合上，若弧光已切斷，則不許再合上。

4 一種手動操作隔離開關(guān)防誤閉鎖裝置

目前，變電站敞開式布置的電氣設(shè)備接線中，隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)有兩種，一種是電動操作機(jī)構(gòu)（可轉(zhuǎn)為手動操作），設(shè)置在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，可實現(xiàn)遠(yuǎn)方或就地操作。一種是純手動操作機(jī)構(gòu)，操作機(jī)構(gòu)無機(jī)構(gòu)箱，只能就地手動操作。通常在隔離開關(guān)、接地刀閘的操作機(jī)構(gòu)箱門上或純手動操作機(jī)構(gòu)上加掛機(jī)械五防編碼鎖（俗稱五防掛鎖）。近年來正在逐步改進(jìn)將電動隔離開關(guān)、接地刀閘的操作機(jī)構(gòu)箱門上五防掛鎖轉(zhuǎn)移到操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，加裝五防電編碼鎖。對于純手動操作機(jī)構(gòu)的隔離開關(guān)只能夠在操作機(jī)構(gòu)的操作把手的根部加掛五防機(jī)械編碼鎖。

有一種隔離開關(guān)其閉鎖方式是采用鋼絲彈簧控制閉鎖銷子進(jìn)行閉鎖及操作行程限位，在該型式的隔離開關(guān)操作把手的根部加掛五防鎖具實現(xiàn)五防閉鎖，這種型式的隔離開關(guān)經(jīng)現(xiàn)場運(yùn)行證明，不滿足閉鎖條件，現(xiàn)場閉鎖無效的問題嚴(yán)重。

為了解決變電站純手動操作隔離開關(guān)防誤閉鎖無效的問題，研究一種手動操作隔離開關(guān)防誤閉鎖裝置（圖4）替換老舊失效的閉鎖方式，確保手動操作隔離開關(guān)防誤閉鎖實時有效，確保一次設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，提升設(shè)備安全管理。

圖4 手動操作隔離開關(guān)防誤閉鎖裝置

手動操作隔離開關(guān)防誤閉鎖裝置包括閉鎖卡槽、閉鎖操作桿、操作手柄、防誤操作蓋子及鎖孔等組件。卡槽固定于裝置主要控件上，閉鎖卡槽可旋轉(zhuǎn)，可橫向進(jìn)行調(diào)節(jié)。閉鎖操作桿與操作手柄連接，固定于裝置上[4]。

拉合手操隔離開關(guān)時，通過操作操作手柄向隔離開關(guān)內(nèi)側(cè)拉動閉鎖操作桿使閉鎖銷子尾部向隔離開關(guān)內(nèi)側(cè)移動，閉鎖銷子的頭部限位及鎖頭從限位鎖孔離開，輕微操作隔離開關(guān)使其移動遠(yuǎn)離鎖孔，則閉鎖銷子的頭部限位及鎖頭離開限位鎖孔，操作操作把手放開卡槽，閉鎖銷子靠自身鋼絲彈簧的作用下隨隔離開關(guān)操作傳動桿移動。當(dāng)操作到位后閉鎖銷子的頭部限位鎖頭在自身的彈簧作用下，回到限位鎖孔中。通過操作把手操控閉鎖操作桿對閉鎖卡槽進(jìn)行控制使閉鎖卡槽旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行微動調(diào)節(jié)卡槽的松緊度，達(dá)到鎖死閉鎖銷子的功效，蓋上防誤操作蓋子，鎖上五防鎖，隔離開關(guān)的拉開或合上的操作結(jié)束，實現(xiàn)實時有效的閉鎖功能[5]。

本防誤閉鎖裝置的有益效果：將現(xiàn)有技術(shù)中那種通過五防鎖和具備閉鎖及限位功能的銷子配合將操作手柄鎖定的傳統(tǒng)方式（容易產(chǎn)生無效閉鎖）改為將能夠控制操作手柄卡槽轉(zhuǎn)動的主動組件隱藏在防誤閉鎖器內(nèi)部，不打開防誤操作蓋子是不能對控制操作手柄本身進(jìn)行操作，有效防止隔離開關(guān)誤操作發(fā)生和閉鎖失效的現(xiàn)象。只有通過打開五防鎖將防誤操作器蓋子打開，才能對卡槽進(jìn)行操作，才能操作閉鎖銷子。在五防鎖具上鎖的情況下閉鎖銷子始終處于鎖定狀態(tài)，并且閉鎖操作桿始終隱藏在固定罩的內(nèi)部，便于安全管理。

5 結(jié)語

研究一種手動操作隔離開關(guān)防誤閉鎖裝置，通過安裝在隔離開關(guān)操作手柄的根部，通過操作手柄控制操作組件對卡槽的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)其位置、方向，達(dá)到控制閉鎖銷子橫向移動和對閉鎖銷子進(jìn)行固定鎖死的目的。最終達(dá)到徹底消除閉鎖失效的功效，加強(qiáng)現(xiàn)場隔離開關(guān)防誤閉鎖的安全管理。