現(xiàn)今110 kV、220 kV變電站的10 kV配電設(shè)備，基本上使用的都是金屬封閉式開關(guān)設(shè)備，包括高壓開關(guān)柜、高壓TV柜等。高壓開關(guān)柜是變電運行人員頻繁操作的設(shè)備之一，因此高壓開關(guān)柜的機械聯(lián)鎖相當(dāng)重要，是保證電力網(wǎng)安全運行、保證設(shè)備和人身安全、防止誤操作的重要措施。GB3906國家標(biāo)準《3～35kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備》對此作了明確規(guī)定，把“聯(lián)鎖”描述為：“金屬封閉式開關(guān)設(shè)備應(yīng)具有：防止帶負荷分、合隔離開關(guān)（隔離插頭）；防止誤分、誤合斷路器、負荷開關(guān)、接觸器（允許提示性）；防止接地開關(guān)處在閉合位置時關(guān)合斷路器、負荷開關(guān)等；防止再帶電時誤合接地開關(guān)；防止誤入帶電間隔室等功能”，上述五項防止電氣誤操作的內(nèi)容，簡稱“五防”。“五防”裝置一般可分為機械、電氣和綜合三類。機械聯(lián)鎖是在高壓開關(guān)柜的操作部位之間，用互相制約和聯(lián)動的機械機構(gòu)來達到先后動作的閉鎖要求，機械聯(lián)鎖在操作過程中無需使用鑰匙等輔助操作，可以實現(xiàn)隨操作順序的正確進行，自動地步步解鎖。在發(fā)生誤操作時，可以實現(xiàn)自動閉鎖，阻止誤操作。機械聯(lián)鎖可以實現(xiàn)正向和反向的閉鎖要求，加之閉鎖直觀、強度高、不易損壞、檢修工作量小、操作方便、運行可靠等優(yōu)點，所以受到運行和檢修人員的歡迎。目前，高壓開關(guān)柜類型很多，大多數(shù)都有較完善的聯(lián)鎖方式。但仍有不少高壓開關(guān)柜的聯(lián)鎖，尤其是機械聯(lián)鎖方式不完善，還不能完全達到“五防”要求。
1 斷路器與隔離開關(guān)的聯(lián)鎖方式
眾所周知，隔離開關(guān)無滅弧裝置，一般不能用來接通或切斷負荷電流。在固定柜中，斷路器與隔離開關(guān)的聯(lián)鎖關(guān)系明確，即只有在斷路器分斷的情況下才能操作隔離開關(guān)。例如在XGN2-12(Z)型高壓開關(guān)柜中，通過閉鎖功能手柄處在“分斷閉鎖”、“工作”、“檢修”三個不同位置來進行各種操作：
分斷閉鎖時斷路器無法進行合閘，柜門處于關(guān)閉狀態(tài)，可操作隔離開關(guān)和接地開關(guān)；
工作時斷路器可以進行合閘，柜門處于關(guān)閉狀態(tài)，接地開關(guān)、隔離開關(guān)均無法操作；
檢修時（隔離開關(guān)已分閘，接地開關(guān)已合閘）無法操作隔離開關(guān)及接地開關(guān)，斷路器可以進行分、合閘操作，柜門可以打開。當(dāng)需要操作隔離開關(guān)或接地開關(guān)時，必須將閉鎖功能手柄轉(zhuǎn)到“分斷閉鎖”位置，此時斷路器一定處于分斷狀態(tài)，且無法閉合斷路器，從而實現(xiàn)防止帶負荷分、合隔離開關(guān)及誤合斷路器；當(dāng)隔離開關(guān)已合閘，接地開關(guān)已分閘，需要閉合斷路器送電時，閉鎖功能手柄必須轉(zhuǎn)到“工作”位置，一旦斷路器合閘，閉鎖功能手柄將被卡死，使之無法轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)防止誤分斷路器及帶負荷分、合隔離開關(guān)。固定柜中的隔離開關(guān)和斷路器之間的機械聯(lián)鎖關(guān)系較易實現(xiàn)，為防止帶負荷分、合隔離開關(guān)，常采用一個扇形撞塊和圓板結(jié)構(gòu)，與隔離開關(guān)的操作機構(gòu)上的彈性定位鎖配合，在斷路器合閘時，圓板阻止定位鎖拔出，從而防止帶負荷分閘。
但手車柜的情況有所不同，手車進出相當(dāng)于固定柜中隔離開關(guān)的合分操作，因而對隔離開關(guān)的聯(lián)鎖要求同樣適用于手車的進出要求。當(dāng)手車處于試驗位置與工作位置之間移動時，必須保證斷路器處于分閘狀態(tài)，不得合閘，即應(yīng)具有所謂的“合閘聯(lián)鎖”。在投運的各型手車柜中，“合閘”電氣聯(lián)鎖一般通過將反映手車位置的行程開關(guān)，接點串入斷路器的合閘回路中來實現(xiàn)，而斷路器手車的“合閘”機械聯(lián)鎖，主要有以下幾種方式：一是斷路器合閘時手車進出被鎖定，如10-VPR新型斷路器，當(dāng)斷路器合閘時，手車被鎖定在工作位置或試驗位置而不能移動。二是通過機械鎖定裝置阻止斷路器合閘按鈕被按下，或者是即使“合閘”按鈕按下，仍可保證合閘傳動部分保持不動，如VS1-12斷路器，當(dāng)手車運動時，合閘按扭被一彎板鎖定而無法按下。三是使半軸處于脫扣狀態(tài)，合閘按鈕按下時，斷路器觸頭動作，但瞬時分斷。現(xiàn)行的部分手車柜中由于前兩種“合閘聯(lián)鎖”不易實現(xiàn)，不得已采用第三種聯(lián)鎖方式，實際上第三種情況是不甚嚴密的。當(dāng)手車動插頭處于接近工作位置時，其合閘瞬時脫扣情況與固定柜中隔離開關(guān)帶負荷快速合分有相似之處。盡管發(fā)生的概率很小，但仍有造成事故的可能性，最好避免使用。
2 斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)的操作順序
高壓開關(guān)柜對斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)的操作順序一般規(guī)定：在停電時，先分線路側(cè)隔離開關(guān)；在送電時，先合母線側(cè)隔離開關(guān)。其作用是為了保證在萬一發(fā)生錯誤操作時，能借助于斷路器的保護作用盡量縮小事故范圍，避免人為擴大事故。停電時先斷開線路側(cè)隔離開關(guān)的理由是：如果停電中發(fā)生誤操作，如斷路器尚未斷開電源，而先分隔離開關(guān)，造成帶負荷拉閘；或者當(dāng)分隔離開關(guān)時，又錯分了不應(yīng)停電的線路側(cè)隔離開關(guān)，都將引起弧光短路。在上述情況下，如果先分線路側(cè)隔離開關(guān)，由于弧光短路點在斷路器外側(cè)，所以斷路器的保護裝置會動作跳閘切除故障，縮小事故范圍。反之，送電時，如果斷路器誤在合閘位置，后合母線側(cè)隔離開關(guān)時，等于母線側(cè)帶負荷送電。必將發(fā)生弧光短路，而使故障擴大。這種情況下，如先合母線側(cè)隔離開關(guān)，然后再合線路側(cè)隔離開關(guān)，就等于用線路側(cè)隔離開關(guān)帶負荷合閘，一旦發(fā)生弧光短路，由于短路點在斷路器外側(cè)，故斷路器保護即可動作跳閘，切除故障，縮小事故范圍。因此送電時要先合母線側(cè)隔離開關(guān)。
但實際上要保證斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)嚴格按上述順序操作是困難的。對環(huán)網(wǎng)開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)來說，本身較難區(qū)分母線及線路側(cè)。對手車柜而言，則斷路器兩側(cè)的觸頭是同時進出的。如果電流互感器裝于隔離開關(guān)外側(cè)，則情況也會有所不同。所以只有確實保證斷路器與隔離開關(guān)之間的聯(lián)鎖可靠性，才能從根本上解決上述誤操作隔離開關(guān)的問題。
3 工作規(guī)程與機械聯(lián)鎖要求的沖突
歷年來，大量電擊事故的統(tǒng)計表明，人身電擊傷亡和電氣設(shè)備事故，往往與電氣工作人員的技術(shù)業(yè)務(wù)水平有著直接關(guān)系。嚴格按電氣安全工作規(guī)程操作，能有效減少并避免誤操作事故的發(fā)生。但在實際工作中，往往會發(fā)生規(guī)程與聯(lián)鎖相互沖突的情況。如KYN28A-12、XGN2-12Z/07等，線路側(cè)裝有接地開關(guān)的高壓開關(guān)柜，由于有聯(lián)鎖功能，開關(guān)柜的后門在未合上接地開關(guān)前無法打開，以防誤入帶電間隔。但是規(guī)程規(guī)定，只有確認線路無電后才能合上接地開關(guān)，這樣勢必要打開柜門，經(jīng)驗電后確認，線路無電后才能操作接地開關(guān)，造成規(guī)程與聯(lián)鎖要求相互沖突。為解決此類問題，可采用以下方法：一是線路側(cè)加裝帶電顯示，觀察無電后合接地開關(guān)，或是在接地開關(guān)操作桿上加裝電磁鎖，確保線路有電時不能合接地開關(guān)。二是在柜門上開缺口，允許謹慎驗電。三是在后門上配裝緊急解鎖裝置，由專業(yè)人員用專用工具解鎖。對此，第一種方法可操作性比較強，因為相當(dāng)一部分高壓開關(guān)柜的生產(chǎn)廠家，在設(shè)計高壓開關(guān)柜過程中，已經(jīng)把帶電顯示裝置考慮進去；而且在企業(yè)標(biāo)準中提及：“對于不能進行線路驗電的手車式斷路器柜（固定密封開關(guān)柜）合線路接地開關(guān)時，必須滿足以下條件：設(shè)備停電前檢查帶電顯示器有電；手車式斷路器拉至試驗/分離位置；帶電顯示器顯示無電；與調(diào)度核實線路確已停電。”對于固定柜的操作方式，也可以參考這種方法。
4 主動式聯(lián)鎖與被動式聯(lián)鎖
對于“五防”中的每項聯(lián)鎖要求，無論是固定柜還是手車柜，盡管其柜型、一次方案存在多樣化，但都可以設(shè)計出各種方案來實現(xiàn)聯(lián)鎖功能。歸納起來，機械聯(lián)鎖主要有兩種形式，即主動式和被動式。所謂主動式聯(lián)鎖是指在該種聯(lián)鎖狀態(tài)下，若無正常的解鎖條件，不會被解鎖，從而保證誤操作根本無法執(zhí)行。例如當(dāng)斷路器處于合閘位置時，機械上應(yīng)保證隔離開關(guān)或隔離插頭被聯(lián)鎖而無法操作，即使錯誤操作也不會產(chǎn)生不良影響。被動式聯(lián)鎖是指在該種聯(lián)鎖狀態(tài)下，可能由于非正常原因，出現(xiàn)解鎖條件，使聯(lián)鎖解鎖。如在聯(lián)鎖狀態(tài)下操作隔離開關(guān)或推拉手車，雖然隔離開關(guān)尚未動作或隔離插頭沒有產(chǎn)生位移，但由于聯(lián)鎖的存在而使斷路器分閘，從而使隔離開關(guān)或隔離插頭的聯(lián)鎖被解除，顯然這種被動式聯(lián)鎖形式會引起斷路器誤分閘。
高壓開關(guān)柜的設(shè)計中不希望采用“被動式”聯(lián)鎖，應(yīng)盡量采用“主動式”聯(lián)鎖。例如對于手車采用杠桿進出的開關(guān)柜，在斷路器合閘狀態(tài)下，機械上使手車進出搖柄的孔被封堵住，搖柄根本無法插進，當(dāng)然手車也就不可能移動。再如操動接地開關(guān)的插入孔設(shè)計，應(yīng)在允許條件下才被打開，否則，該插入孔被封堵，誤操作就不可能實施。現(xiàn)行使用的各類開關(guān)柜中，有不少機械聯(lián)鎖采用“被動式”聯(lián)鎖，隨著開關(guān)柜設(shè)計水平的提高，應(yīng)盡可能避免這種方式。
5 “五防”聯(lián)鎖的完整性
國家標(biāo)準中對于“五防”的要求，除了防止誤分、誤合斷路器這一條允許提示性的方法外，其余聯(lián)鎖關(guān)系必須在開關(guān)柜結(jié)構(gòu)中完備實現(xiàn)。從開關(guān)柜的操作來看，每一項聯(lián)鎖要求，都在一定的操作程序中體現(xiàn)出來，因此不管是合閘程序還是分閘程序都應(yīng)達到聯(lián)鎖要求。
5.1 防止帶負荷分、合隔離開關(guān)
一般情況下，固定柜基本上嚴格做到的斷路器合閘情況下不能操作隔離開關(guān)，也就不存在帶負荷分、合隔離開關(guān)的情況。但在手車柜中，大多數(shù)產(chǎn)品也能夠達到在斷路器合閘狀態(tài)，無法操作手車推進機構(gòu)，但尚有部分產(chǎn)品仍采用“被動式”聯(lián)鎖及電氣聯(lián)鎖，不能有效防止帶負荷操作小車開關(guān)。
5.2 防止帶電掛(合)接地線(接地開關(guān))和帶接地線(接地開關(guān))合閘
對于防止帶電掛接地線和帶接地線合閘這兩項要求，單純在同一臺開關(guān)柜中基本能完整地實現(xiàn)。其基本方式有三種，第一種是使用有一定程序要求的操動機構(gòu)，使斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)三者之間在任何程序下實現(xiàn)相互聯(lián)鎖。第二種是將隔離開關(guān)的閘刀與接地開關(guān)共用，隔離開關(guān)完全斷開時，閘刀剛好合在接地開關(guān)上，反之，隔離開關(guān)合閘時，閘刀必然斷開接地開關(guān)，同時斷路器與隔離開關(guān)又相互聯(lián)鎖。第三種是采用一定的機械機構(gòu)，當(dāng)斷路器合閘時，接地開關(guān)的操作軸被鎖定或關(guān)閉其操作孔活門，當(dāng)接地開關(guān)合閘時，斷路器手動合閘被鎖定，電動合閘回路被切斷。但是，這兩項要求有時并非要在同一開關(guān)柜中，而是要求在柜間實現(xiàn)，這時機械聯(lián)鎖往往不能滿足要求。
5.3 防止誤入帶電間隔
高壓開關(guān)柜都要求有防止誤入帶電間隔的功能，但由于實際運行情況的復(fù)雜性，要完全實現(xiàn)該功能有一定的難度。只有在接地開關(guān)合閘后，開關(guān)柜前、后門才可以打開，這在機械上往往較易實現(xiàn)。但前、后門開啟后要求接地開關(guān)不能分閘的要求卻往往被忽略，在門開啟后又分接地開關(guān)，有可能造成誤入帶電間隔的安全事故。所以完備的聯(lián)鎖要求是只有開關(guān)柜前、后門關(guān)閉后，接地開關(guān)才允許分閘。
6 機械聯(lián)鎖的可靠性
高壓開關(guān)柜的機械聯(lián)鎖裝置，無論平常使用頻率如何，都應(yīng)做到在使用壽命期內(nèi)靈活可靠，并能有效防潮、防霉、防銹、不卡澀，其結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單明了，操作維護方便。高壓開關(guān)柜在使用過程中，還會遇到由于操作人員的疏忽或非正常操作力而造成“非正規(guī)操作”的情況。在這種情況下，高可靠的聯(lián)鎖應(yīng)做到對操作者可能出現(xiàn)的“非正規(guī)操作”有充分的預(yù)防或阻止能力。即使在某些情況下進行了錯誤操作，也應(yīng)該做到錯誤操作可糾正并且可方便的恢復(fù)正常操作，不至于引起重大的設(shè)備或人身事故。綜上所述，高壓開關(guān)柜的“五防”機械聯(lián)鎖應(yīng)達到有關(guān)技術(shù)標(biāo)準要求。
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