一种活门机构锁止隔离装置的设计与应用

郭 锐，王志童

（国网兰州供电公司，甘肃兰州 730050）

0 引言

近几年内随着电网的不断发展，35 kV 及以下设备均已采用结构紧凑、占地面积少、防爆等级高、操作安全、防误闭锁功能较完善的移动式户内金属开关柜。移动式户内金属开关柜在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。由于是户内设备，在满足运行可靠稳定、操作安全简捷的前提下，金属开关柜的结构尽量做到简单紧凑，因此金属开关柜母线桥多采用铜排，封装在开关柜的上部，柜内母线由引下线连接到断路器室静触头，并设置活门挡板与开关室隔离。但目前在运的各厂家金属开关柜活门挡板只能通过活门机构与手车开关拉出（推入）实现活门挡板的关闭（打开），无任何闭锁装置，存在误碰机构打开活门挡板的安全隐患。手车开关拉至检修位置后，活门挡板靠自重关闭，但任何人员均可随意打开，使带电触头裸露。由于开关柜结构紧凑、断路器室狭小，误开启活门挡板，会将带电的静触头裸露在外，与检修工作人员无法满足安全工作距离，导致人员触电事故。

小组成员通过查阅国内外相关文献，均未发现针对这一隐患的可靠解决措施。为保障工作人员安全，解决工作人员误碰活门机构发生触电的安全隐患，本科研小组开始了活门机构锁止隔离装置的设计研究。

1 发现的问题

科研小组通过对国网兰州供电公司所辖各变电站35 kV 及以下金属开关柜的调研，发现在运的各厂家金属开关柜均无活门挡板闭锁装置，均存在误碰活门机构发生人员触电的安全隐患。此安全隐患给运行维护工作带来了诸多影响，主要总结为以下3 点：

（1）当开关处于检修状态时，开关室的上下隔离静触头总有一组带电或两组带电，检修人员在进行开关室二次回路消缺、机构调整等工作时，由于静触头活门机构无任何锁止装置，存在检修人员失误打开活门或误碰活门机构开启挡板，失去与带电部位间的隔离措施，造成人身触电伤亡事故的安全风险。

（2）在开关室进行工作，为了保证工作人员安全，必须将该间隔所在的整段母线停电，扩大了停电范围，增加了倒闸操作的风险。由于整段母线停电，会造成大面积用户停电，减少售电量。

（3）部分公司采用由运维人员在活门机构的机构上直接加锁的方式锁止活门机构，但运维人员需进入开关室进行挂锁操作，操作过程中存在误碰活门机构、开启挡板的风险，运维人员安全无法保障。

2 解决措施

2.1 问题分析

首先对传统断路器室活门挡板的工作原理进行分析。当开关柜开关手车由运行位置拉出至试验位置过程中，由活门挡板的自重带动活门挡板定位滚轮随手车开关向前做圆弧运动，活门挡板靠自重关闭。当开关柜断路器室开关手车由试验位置推入运行位置时，开关手车推动活门挡板定位滚轮，通过机械拐臂打开活门挡板，使手车开关动触头插合入开关柜静触头。在断路器室检修工作中，活门挡板机构无闭锁装置，活门挡板可以随意打开，极不安全。

针对这一安全隐患，小组成员通过对金属开关柜活门机构的研究，咨询各金属开关柜制造厂家，结合活门挡板的工作原理，在原有金属开关柜结构基础上，从现场实际工作要求出发，设计出一种普适性强，结构简单，运行可靠的活门机构锁止隔离装置，解决由于开关柜活门机构无闭锁装置带了的诸多问题。

2.2 装置结构

该活门机构锁止隔离装置主要由固定件、限位件、闭锁件组成，其结构如图1 所示。

图1 一次设计

2.3 工作原理

金属开关柜安装一体化活门挡板锁止隔离装置后，其活门机构能够实现自动闭锁。当手车开关处于检修位置时，通过限位件锁住拨叉上的滚轮，将活门机构锁死，活门挡板处于封闭状态，实现自锁功能。当手车开关由实验位置推至工作位置时，手车开关推板先压住锁止装置定位轮，使其往中间旋转，活门机构锁止装置解锁，开关手车再推动活门挡板定位滚轮，通过机械拐臂打开活门挡板，活门挡板正常开启。当开关手车由工作位置拉出至试验位置时，活门挡板的自重带动活门挡板定位滚轮随手车开关向前做圆弧运动，活门挡板靠自重关闭，活门机构锁止装置限位件在定位件弹簧的作用下，随手车开关自动复位，锁止装置自锁，实现锁止功能。在母线、线路任一侧带电或两侧均带电，当开关室有二次回路消缺、机构调整等工作时，活门机构锁止隔离装置闭锁活门挡板，2 级以下人员无法违规开启，且不存在误碰活门机构打开活门挡板的安全风险，保障了检修人员安全，杜绝了工作人员违章操作的安全风险。

2.4 装置功能

通过对装置的现场试验和试运行，该活门机构锁止隔离装置主要有以下3 个突出功能，能够很好契合目前由于金属开关柜活门机构无闭锁装置带来的安全问题，并可靠解决：

（1）活门机构锁止功能：当手车开关处于检修位置时，通过限位件锁住拨叉上的滚轮，将活门机构锁死，活门挡板处于封闭状态，实现自锁功能。当手车开关由检修位置推至工作位置时，手车开关推板先压住锁止装置定位轮，使其往中间旋转，活门机构锁止装置解锁，活门挡板正常开启。当开关手车由工作位置拉出至试验位置时，活门机构锁止装置限位件在定位件弹簧的作用下，自动复位，锁止装置自锁，实现锁止功能。

（2）活门挡板隔离锁止功能：在母线、线路任一侧带电或两侧均带电，当开关室有二次回路消缺、机构调整等工作时，为了保障检修人员安全，工作开始前将隔离锁止装置推入该开关室并用五防锁锁死在工作位置，将活门挡板锁止的同时，将检修人员和带电部位之间进行二次隔离，实现隔离锁止功能。

（3）手动解除活门机构锁止功能：在母线、线路两侧均停电，为了正常在开关室内进行检修工作，采用特殊解锁工具，手动解除活门机构的锁止，实现手动解除锁止功能。

3 推广应用

“一种活门机构锁止隔离装置”全面实现了活门机构锁止、开关室静触头隔离、杜绝违章操作等功能，解决了由于装置性违章、习惯性违章、管理性违章等造成的开关室工作误开启活门机构造成人身伤亡的隐患，所研发产品完全符合产品技术条件和相关国家标准的要求。该装置从10 kV 开闭站到1000 kV 变电站，从用户配电室到发电厂，均可广泛应用。目前已在5 座110 kV 变电站试运行半年的，现场反映良好。使用该活门机构锁止隔离装置后，不仅减少了单间隔停电检修的操作时间，缩小了停电范围，增加了经济效益，使得操作、检修更方便、更安全。还避免了单一出线间隔开关室工作导致其所在母线停电的问题，保证了对用户的连续供电，真正体现了“人民电业为人民”的宗旨，特别是对于国家信息中心、金融中心、证券交易中心和地震、气象、防汛等监测指挥中心、国家级重要会议、政府首脑机关、军队指挥机关、医院、煤矿、航空、交通运输、危险化学品和电解生产企业等重要敏感用户具有非常明显的社会效益和特殊的意义。此外，使用该装置，由于缩小了停电范围增加了售电量，具有可观的经济效益，按每站平均负荷5 万千瓦，累计增售电量12 亿度，增加销售收入6000 万元。

通过试运行，该活门机构锁止隔离装置可以实现活门机构锁止、开关室静触头隔离、杜绝违章操作等功能，装置简单，动作可靠，投资小，效益高，有效保证了工作人员的安全，具备投入运行的条件。

4 结论

该活门机构锁止隔离装置的研制，从变电站运行维护实际工作存在的问题出发，结合活门机构的工作原理，采用简捷可靠的隔离锁止机构，解决了开关室工作活门机构无闭锁装置、可随意开启、易发生人身触电事故的安全隐患，实现活门机构锁止、开关室静触头隔离、杜绝违章操作等功能。使运检系统更加安全、可靠，也以更全面、有效的解决方案服务于市场需求，可以满足最苛刻的安全性、可靠性、能效及环境要求。为开关柜的设计提供强大的技术支撑，也为广大生产企业提高科研设计、产品技术、工艺改进提供全面的技术标准，对促进我国开关柜生产行业的发展、构建开关柜产业的技术创新、结构调整、推动开关柜母线检修作业方式的大变革、提高本质安全水平，具有重要意义。