故障接地機構機械程序鎖的設計與應用

閆 嬙 牛信強 黃 婷 趙 聰 周藝璇

（西安西電高壓開關操動機構有限責任公司）

0 引言

隨著經濟的發展，電網電壓等級提升、電網規模擴大等，對電網運行安全性提出了更高的要求。電網公司也依據《國家電網公司防止電氣誤操作安全管理規定》、《國家電網公司電力安全運行工作規程》等相關要求，為提升電網的安全運行等級制定了相對應的安全措施。根據對電力系統運行安全事故的梳理，誤操作是相對較典型且較頻繁的電力事故，會造成人員和財產的損失。對于誤操作問題，現在普遍采用的是電氣聯鎖、電磁閉鎖等防誤操作方式，在某地區電網對其匹配的故障接地開關操作機構，要求在滿足電氣聯鎖、電磁閉鎖、機械閉鎖的基礎上，增加機械程序鎖模塊，進一步提高電網的運行安全［1］。

1 機械程序鎖及其操作簡介

機械程序鎖的規格及相應的聯鎖方式可以根據用戶要求進行選購，主要包括純機械程序鎖和機械電氣組合程序鎖。機械程序鎖一般采用不銹鋼材質或者表面經過特殊處理，防腐性能好，可在戶外長期運行。程序鎖鑰匙上有編號，與程序鎖具有唯一對應性［2］。另外，機械程序鎖操作具有如下優缺點：

優點： （1）操作程序邏輯性強，容易被運維人員接受及推廣使用；

（2）消除了運維人員因責任心不強、業務不熟悉、不遵守操作規范等造成的誤操作隱患；

（3）增加了多重保險，保證在電氣聯鎖、電磁聯鎖失效的情況下還能起到防誤操作的作用。

缺點： （1）對于故障接地操作機構原組成模塊而言，增加了結構的復雜程度；

（2）在電站倒閘、停電運維過程中，操作程序復雜化。

2 故障接地機構機械程序鎖模塊結構及原理

2.1 機械程序鎖原理概述

某地區要求增加的機械程序鎖由用戶選定提供，其采用安裝孔安裝。當變電站正常運行時，鎖桿伸出鎖孔，其作用是限制故障接地機構動作，此時，鑰匙可拔下放入用戶要求的指定位置。當變電站維修或倒閘時，按外部聯鎖程序要求，插入鑰匙向相反方向轉動，鎖桿縮入鎖孔，此時鑰匙無法拔下。機械程序鎖結構如圖1所示。

2.2 故障接地開關機構箱操作門的設計概述

一種故障接地開關機構箱側面位置設置了便于打開的操作門，操作門的位置及大小依據機械程序鎖安裝的位置及操作人體學進行設置［3］。操作門采用鉸鏈結構安裝，實現了操作門的活動式結構；操作門的碟型螺母結構增加了操作門打開與關閉的便利性。根據機械程序鎖的外形尺寸及操作空間，對機構箱上的操作門高度進行了核算，保證不會出現因干涉等問題造成的無法關閉操作門的情況。操作門內部采用氣囊式密封圈架構，可有效起到防護的效果。故障接地開關機構箱如圖2所示。

圖2 故障接地開關機構箱

2.3 故障接地開關的機械防誤操作實現原理

從人體學方面考慮，為使操作人員插拔鑰匙方便，根據機構的安裝位置及方向，機械鎖豎直安裝且鎖孔向上為最優位置。彎板安裝固定機械程序鎖。拐臂通過扁型結構固定在主軸上，動作方向與故障接地機構輸出軸保持一致。拐臂為直角型異形結構，其中一直角邊端部開設U型槽，其作用是提供機械鎖鎖桿工作位置。故障接地機構起始位置為分閘位置，當機械鎖滿足外部要求的聯鎖邏輯后，鎖桿伸出機械鎖鎖孔并插入異形板U型槽時，此時異形拐臂在鎖桿的阻擋下，無法轉動，從而故障接地機構無法進行合閘操作［4］。當因外部聯鎖要求，故障接地機構在合閘位置時，異形板的另一直角邊為完整結構，對機械鎖鎖桿上下運動起到阻擋限位作用，使其無法伸出鎖孔，從而防止操作人員異常操作造成對故障接地機構在合閘位置的異常鎖定。故障接地開關的機械防誤操作實現原理如圖3所示。

圖3 故障接地開關的機械防誤操作實現原理

3 結束語

按照某地區用戶的要求，對故障接地開關增加了機械程序鎖模塊，該方案得到了用戶的認可，并在變電站項目中進行了應用。通過該方案的執行，實現了預期的防誤操作聯鎖功能，在操作上還具有如下優點：

（1）鉸鏈式的活頁門增加了操作的便利性，且特殊的密封結構保證了其防護等級；

（2）特殊的異形拐臂結構設計，實現雙位置的防誤操作保護，即：故障接地機構禁止操作位置的防誤操作和可操作位置的防誤操作功能。