新型正副母隔离开关机械防误闭锁方案

史贵孟，臧兴海，陈志源

(国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315000)

新型正副母隔离开关机械防误闭锁方案

史贵孟，臧兴海，陈志源

(国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315000)

介绍了变电站“五防”、正副母隔离开关防误的现状，针对正副母隔离开关防误闭锁的缺点，提出了一种新型220 kV和110 kV正副母隔离开关机械防误闭锁装置的改进方案，并分析了其结构和原理。该装置完善了机械闭锁逻辑，提高了双母线接线系统的可靠性。

“五防”；正副母隔离开关；机械防误闭锁装置

0 引言

双母线接线方式因具有供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于实验等优点，在电力系统中得到广泛应用。然而，近年来在双母线接线变电站实际运行现场，双母线接线误操作事故时有发生，并且因电压等级较高，事故造成的后果和影响很大。根据多次现场事故调查发现，造成事故的一个重要原因是现有双母线接线的倒闸操作。其倒闸操作步骤多，场地大、间隔多且密集，加之调度严格要求控制操作结束时间，运行人员操作过程中极易出现疏忽，从而引发事故。

为了提高现场运行人员倒闸操作的安全性，确保运行人员安全和电网安全可靠运行，提升设备操作可靠性，减少或避免误操作的发生，对现有双母线接线防误闭锁进行合适的改造，显得十分必要。

1 变电站“五防”现状分析

为了确保运行人员安全、电网可靠供电和变电站设备安全稳定运行，上世纪80年代提出了防误概念，发展至今，已经形成了相当完善的“五防”规则。“五防”即：防带负荷分合隔离开关，防误分、误合断路器，防带负荷合接地闸刀，防接地闸刀闭合时送负荷，防误入带电间隔。

变电站现行使用的防误闭锁方式主要有：机械闭锁、电气闭锁、电磁闭锁、微机防误闭锁等。

(1) 机械闭锁是一种使用较广泛的防误闭锁方式，主要通过部件间的机械联锁来实现，该闭锁方式主要优点有：性能可靠、故障率低，有强制性防误操作功能、无法解锁、易于维护和管理，能起到很好的防误操作作用。

(2) 电气闭锁则是通过断路器、隔离开关、接地刀闸等设备的辅助接点，在二次电气控制回路中有条件地连接，形成“与”和“或”的逻辑关系，控制电源回路的接通与断开，从而达到控制一次设备的目的。

电气闭锁的优点：结构严谨、可靠，接线复杂，涉及的元件较多，需掌握一定电气技术的工人才能进行人为解锁，因此能达到强制性防误操作的目的。

缺点：由于涉及的元件较多，只要开关、刀闸、地刀的辅助接点及其操作机构某一环节出现故障，就会影响电动操作，维护比较困难；而且在室外潮湿环境中辅助接点较容易发生问题，造成二次回路无故闭锁，给倒闸操作带来不必要的麻烦。

(3) 电磁闭锁是在传统闭锁方法基础上发展起来的一套行之有效的防误闭锁方法，实现起来方便、可靠。但与电气闭锁相同，其回路复杂，在间隔多的大型变电站实行起来耗费大量电缆，且在运行中存在开关辅助接点工作不可靠、户外电磁锁机构易损坏等问题。由于其机械结构复杂、安装要求高，常出现卡滞现象，再加上其防误功能不易增加和修改，因此电磁闭锁在220 kV和110 kV系统中逐步消失。

(4) 目前应用最广泛的是微机防误，它是近年发展起来的新型防误技术，几乎每个220 kV变电站都有配备。其工作原理是，根据厂家预先编入数据库的程序，由运行人员在“五防”界面中模拟预演，经“五防”逻辑判断合理后下传至“五防”电脑钥匙，接着按照操作步骤在设备上依次解锁操作。

微机防误是在微机上实现的，是虚拟的，由于某些原因(如“五防”机与后台状态不对应等情况，以及“五防”系统可能存在的先天缺陷等)需在人工置位后使其满足“五防”要求。首先，由于是人工操作，且往往是紧急情况下的操作，人员慌忙之中难免会产生错误，因此也可能带来误操作的风险。其次，微机“五防”使用的锁具在户外情况下容易发生锈蚀老化，尤其在沿海地区，在潮湿、海风、酸雨等侵蚀下，容易发生卡死而导致错误的解锁方式发生。再次，微机“五防”是事先将逻辑输入电脑数据库中，但在特殊的状态下操作，微机“五防”可能因电脑数据库中并不存在该“五防”逻辑而造成不能操作，由此需要进行的非装置故障解锁也会大大增加倒闸操作的时间。最后，微机“五防”生产厂商众多，即使是同一厂家的产品也有多种版本，且操作方法各异，这也给运行人员带来不适，极大地耗费了操作时间。

2 正副母隔离开关防误现状分析

因在AIS变电站中220 kV，110 kV接线中接地闸刀设计多为手动操作，由运行人员就地操作，故“五防”中最容易造成人身伤害的就是带负荷合接地闸刀。

由于变电站设计建造的原因，正副母闸刀之间与开关母线侧接地闸刀之间的机械防误闭锁并不完善，接地闸刀闭锁几乎只能依靠机械闭锁或者加挂锁具。在锁具失效时，则有可能发生副母闸刀在合闸位置、正母闸刀在分闸位置，而与之一体的开关母线侧接地闸刀因并无机械闭锁而发生合闸的情况；或者在开关母线侧地刀合闸时，合上副母闸刀的情况。后者在无人值守变电站自动化改造中，当修试人员为工作需要而自行操作的情况下，是有较大可能发生的。

若与正副母闸刀一体的开关母线侧闸刀一旦发生带负荷合接地，则不仅会引发人身安全事故，还会导致母线保护母差动作，进而危及电网安全，甚至可能发展为电网事故，给本地区供电带来严重影响，同时还对该地区造成严重经济损失和不良的社会影响。由此可见，亟需一种新型实用的防误闭锁逻辑，以完善正副母隔离开关的防误闭锁。

3 新型正副母隔离开关防误闭锁装置结构

该新型正副母隔离开关机械防误闭锁装置主要是通过全金属部件进行机械程序闭锁以实现正副母闸刀与开关母线侧地闸刀的闭锁功能。其结构如图1所示。

图1 新型正副母隔离开关机械防误闭锁装置结构

该新型正副母隔离开关机械防误闭锁装置的特征是：机械闭锁内有齿轮、拐臂、拐臂轴，拐臂轴两侧装有轴承、传动连杆连接头、螺帽、垫片、弹簧垫片、连杆、拐盘，拐盘上装有轴承、连接销子、合闸定位和分闸定位装置，副母隔离开关水平传动连杆上装有合闸定位和分闸定位装置，开关母线侧接地隔离开关水平传动连杆上装有连动齿条，并由开关母线侧接地隔离开关水平传动连杆与副母隔离开关水平传动连杆组成。

4 正副母隔离开关防误闭锁装置工作原理

该新型正副母隔离开关机械防误闭锁装置的工作原理是：当开关母线侧接地隔离开关在合闸位置时，正副母隔离开关机械闭锁装置，将副母隔离开关闭锁在分闸位置，此时副母隔离开关就无法合闸；当副母隔离开关在合闸位置时，正副母隔离开关机械防误闭锁装置，将开关母线侧接地隔离开关闭锁在分闸位置，此时开关母线侧接地隔离开关无法合上，从而实现正副母隔离开关之间防止带接地隔离开关合闸、带电合接地隔离开关的机械闭锁功能。

该正副母隔离开关机械防误闭锁装置具有设计先进、结构合理、功能齐全、性能可靠的特点。该装置全部采用金属部件，不易老化变形，制造成本相对较低，安装调试简单，完善了机械闭锁逻辑，提升了双母线接线系统的可靠性。

1 詹志勇．对变电运行防误闭锁装置的探讨[J]．沿海企业与科技，2010(2).

2 姜 贞．变电站的五防联闭锁系统[J]．江苏科技信息：学术研究， 2012(11).

3 罗文杰，王 忠，吕利军．大同电网主网变电站防误闭锁装置现状分析[J]．机电信息，2010(6).

4 颜 军．“五防”闭锁装置设计安装中的问题[J]．电力安全技术，2010(3).

2014-11-17。

史贵孟(1979-)，男，工程师，主要从事变电运维及电网规划工作，email：13586891039@163.com。

臧兴海(1980-)，男，工程师，主要从事变电检修及电网规划工作。

陈志源(1955-)，男，高级技师，主要从事变电运维工作。