10kV SF6環(huán)網(wǎng)柜五防聯(lián)鎖改造方案實(shí)施及分析探討

徐余豐 琚正偉

摘要:文章介紹了10kV SF6環(huán)網(wǎng)柜五防聯(lián)鎖改造方案的具體實(shí)施過(guò)程及改造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及處理辦法,通過(guò)改造消除了SF6環(huán)網(wǎng)柜容易造成帶電誤合接地刀的安全隱患。同時(shí),通過(guò)對(duì)接地刀防誤操作結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn),解決了SF6環(huán)網(wǎng)柜不能在本柜內(nèi)進(jìn)行直接驗(yàn)電的問(wèn)題,提高了操作檢修的方便性和安全性。

關(guān)鍵詞:SF6環(huán)網(wǎng)柜改造;接地刀;電磁閉鎖;直接驗(yàn)電

中圖分類號(hào):TM727文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)21-0022-02

一、概況

至2006年下半年,衢州市市區(qū)已有56座使用10kV環(huán)網(wǎng)柜的小區(qū)開關(guān)站投運(yùn),其中絕大部分開關(guān)站配置的是SF6環(huán)網(wǎng)柜(SF6箱式固定式金屬封閉開關(guān)柜),由核心元件SF6負(fù)荷開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)熔斷器組,再加上其他輔助元器件組成。SF6環(huán)網(wǎng)柜具有安全性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn),負(fù)荷開關(guān)熔斷器組具有很高的短路分?jǐn)嗄芰瓦^(guò)負(fù)荷保護(hù)功能,且體積小,安裝方便,免維護(hù),操作簡(jiǎn)便,手動(dòng)操作要求的操作力小,可以與FTU、RTU配合,滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的需要。

SF6環(huán)網(wǎng)柜所配的SF6負(fù)荷開關(guān)觸頭為三相旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu),開關(guān)具有合閘、分閘和接地三種位置,由彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)動(dòng),具有可靠的閉鎖功能。當(dāng)開關(guān)位于接地位置時(shí),開關(guān)下端觸頭與接地端連通,即線路側(cè)接地。此時(shí)開關(guān)柜下門(電纜室)才能打開,可以進(jìn)行檢修等工作。因此,若該開關(guān)單元作為進(jìn)線柜使用時(shí),相當(dāng)于接地刀位于電源進(jìn)線側(cè),容易造成帶電合接地刀的惡性誤操作事故。該問(wèn)題已成為近幾年10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)設(shè)備操作的一重大危險(xiǎn)點(diǎn),必須進(jìn)行必要的技術(shù)改造以消除該安全隱患。

衢州市電力局從2005年開始將10kV環(huán)網(wǎng)柜改造列入了局技改項(xiàng)目,從2005年下半年到2006年分兩次集中安排了43座開關(guān)站共168臺(tái)進(jìn)線柜或聯(lián)絡(luò)柜的改造,涉及到ABB、施耐德、溫州開元、寧波天安、杭州電力設(shè)備制造有限公司、寧波奧克斯等近十個(gè)廠家的產(chǎn)品。改造項(xiàng)目由筆者負(fù)責(zé)具體技術(shù)方案的制定及首批14個(gè)開關(guān)站現(xiàn)場(chǎng)改造任務(wù)的組織實(shí)施。

二、改造的技術(shù)關(guān)鍵和要求

因改造涉及的是已運(yùn)行的開關(guān)站,要求開關(guān)柜的改造時(shí)間盡可能短,故必須首先考慮的問(wèn)題是改造的可能性和方便性,并且要在保證改造效果的前提下,盡可能不破壞原有開關(guān)柜的整體結(jié)構(gòu)和外觀。

另外,還需要考慮加裝的元器件和機(jī)械配件的安裝方式,機(jī)械強(qiáng)度,加工工藝,防腐處理以及柜內(nèi)的安裝空間,安裝部件與高壓帶電部位的電氣間隙和爬電距離等其它因素。除此之外,還要考慮多種備用技術(shù)方案。

當(dāng)然,施工的組織措施和技術(shù)措施,施工機(jī)械設(shè)備、工器具(如發(fā)電機(jī))等也是不可或缺的,這里就不再重復(fù)了。

三、改造方案的確定及實(shí)施

(一)改造方案

經(jīng)與市局用電管理所相關(guān)專職人員一起到現(xiàn)場(chǎng)查看、分析后,提出如下幾個(gè)初步方案:

第一種方案:拆除接地刀;第二種方案:拆除地刀聯(lián)鎖機(jī)構(gòu),封掉地刀操作孔;第三種方案:在操作機(jī)構(gòu)的面板上加裝電磁鎖,以實(shí)現(xiàn)進(jìn)線側(cè)帶電時(shí)閉鎖地刀的目的。

因考慮到負(fù)荷開關(guān)的地刀和主刀觸頭都密封在SF6氣包中,地刀的接地點(diǎn)兼作外殼接地,拆除接地母排可能留下安全隱患,且沒(méi)有接地刀的話,檢修操作時(shí)無(wú)法合理、方便地裝設(shè)接地線,故第一種方案不可行;第二種方案因各廠家的地刀聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)不同,且所需的安裝工序較多,有一定的復(fù)雜性,時(shí)間也比較長(zhǎng),故也被否決;第三種是最理想的方案,但要將原來(lái)柜上的高壓帶電顯示器更換為與電磁鎖配套的帶電顯示器。

電磁鎖的電氣閉鎖原理接線見(jiàn)下圖1。當(dāng)高壓進(jìn)線側(cè)帶電時(shí),圖中帶電顯示器接點(diǎn)K1打開,電磁鎖工作電源回路被斷開,使電磁鎖無(wú)法打開,即處于閉鎖狀態(tài)。該狀態(tài)下電磁鎖的鎖桿伸出擋住了地刀操作孔,使操作手柄不能插入。當(dāng)進(jìn)線側(cè)不帶電時(shí),接點(diǎn)K1返回閉合,通過(guò)操作電磁鎖手動(dòng)按鈕HA,就能接通電磁鎖工作電源,從而打開電磁鎖(鎖桿縮回),使地刀能夠正常操作合閘。

(二)實(shí)施過(guò)程

按以上第三種方案,經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析,決定將新的帶電顯示器固定在環(huán)網(wǎng)柜的上沿邊框上,因?yàn)樯涎乜蚴怯寐萁z固定的,很容易單獨(dú)拆下開孔。然后設(shè)計(jì)了一個(gè)電磁鎖固定架,使電磁鎖能夠較容易的固定在操作機(jī)構(gòu)面板上位于地刀操作孔邊上的合適位置。電磁鎖安裝支架需經(jīng)過(guò)鍍鉻處理,以保證其抗腐蝕性能。這兩項(xiàng)工作是完全不需停電就可安全完成的。

在各項(xiàng)準(zhǔn)備工作(包括以上安裝用機(jī)械配件的加工)均就緒的情況下,實(shí)際改造中很順利的完成了帶電顯示器和電磁鎖的安裝工作。

上述兩個(gè)元件裝好后,接下來(lái)就是從柜中傳感器的測(cè)點(diǎn)處連線到帶電顯示器和電磁鎖即可。該項(xiàng)工作需要停電進(jìn)行。根據(jù)實(shí)際情況,只要原有傳感器到帶電顯示器的二次線夠長(zhǎng),就可以拆下直接利用,不再需更換二次線。

全部一次元件安裝和二次接線完成后,必須對(duì)傳感器、帶電顯示器和電磁鎖整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn),確認(rèn)閉鎖機(jī)構(gòu)和程序均工作正常。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將傳感器與柜內(nèi)一次回路斷開,在傳感器高壓側(cè)加試驗(yàn)電壓,在帶電顯示器相應(yīng)接線端加上電磁鎖工作電源,然后按電磁閉鎖要求逐步試驗(yàn)整個(gè)動(dòng)作程序是否正常,即高壓帶電時(shí),帶電顯示器正常亮,電磁鎖不能被打開并且操作手柄不能插入地刀操作孔;高壓不帶電時(shí),帶電顯示器不亮,電磁鎖可以被打開并且操作手柄能正常插入地刀操作孔。另外必須注意電磁鎖只有在有工作電源的情況下才能正常工作,在工作電源不正常的情況下得到的試驗(yàn)結(jié)果全部都是無(wú)效的。整個(gè)過(guò)程改造完成后的效果圖如圖2所示:

四、改造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及處理

(一)傳感器和帶電顯示器的配套問(wèn)題

需要指出的是國(guó)產(chǎn)傳感器和帶電顯示器一般情況下都能配套使用,但進(jìn)口(國(guó)外標(biāo)準(zhǔn))傳感器和國(guó)產(chǎn)帶電顯示器就很可能不配套。由于我們事先考慮到了這個(gè)問(wèn)題,并做好了補(bǔ)充技術(shù)方案,即更換或加裝傳感器工作。有些廠家原有傳感器的拆卸非常不方便,若柜內(nèi)空間允許的話,建議保留原有傳感器和帶電顯示器,直接再加裝三只傳感器即可。

(二)帶電顯示器和電磁鎖的配套問(wèn)題

同樣,帶電顯示器和電磁鎖也存在配合的問(wèn)題,特別是工作電壓較低的電磁鎖,如-24V電磁鎖,最好是和帶電顯示器一起從同一廠家采購(gòu),并且事先經(jīng)過(guò)確認(rèn)。經(jīng)過(guò)我們多次試驗(yàn)顯示,一般-48V及以上的電磁鎖存在不配套的情況很少。

還有一個(gè)需要注意的問(wèn)題就是傳感器到帶電顯示器和電磁鎖的二次線不能過(guò)長(zhǎng)。如果過(guò)長(zhǎng),由于導(dǎo)線本身產(chǎn)生的壓降等問(wèn)題,帶電顯示器和電磁鎖可能將不能正常工作。同樣,電磁鎖的工作電源本身輸出電壓也不能太低,否則電磁鎖也不能正常工作。經(jīng)實(shí)際測(cè)試,-24V電磁鎖由于本身工作電壓就低,實(shí)際電壓一般不能低于-22V。故建議一般采用-48V及以上產(chǎn)品更為可靠。

另外,有些開關(guān)站內(nèi)開關(guān)柜本身沒(méi)有配套直流電源,站內(nèi)也沒(méi)有直流電源,改造后必須另外增加直流電源,建議配相應(yīng)容量的充電裝置和蓄電池。充電裝置電源可由壓變柜內(nèi)的壓變二次繞組或其它交流低壓電源提供,平時(shí)充電裝置和蓄電池工作在浮充方式下。

五、總結(jié)和提高

經(jīng)過(guò)本次改造積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),同時(shí)對(duì)于我們公司日常的10kV開關(guān)柜(如施耐德的SM6環(huán)網(wǎng)柜)的制造和改進(jìn)也提供了很好的參考。根據(jù)用戶需要及本次技改的要求,我們已對(duì)原有10kV環(huán)網(wǎng)柜的制造作了改進(jìn)?，F(xiàn)場(chǎng)的改造方案主要考慮的是停電時(shí)間問(wèn)題,因此只在原來(lái)柜的適當(dāng)位置增加了一些開孔,以便固定安裝帶電顯示器和電磁鎖,其它部位盡量保持不動(dòng),以保證在盡短時(shí)間內(nèi)完成所有的改造任務(wù)。而對(duì)于改進(jìn)后的開關(guān)柜的日常生產(chǎn)問(wèn)題,考慮的側(cè)重點(diǎn)肯定有所不同。由于現(xiàn)場(chǎng)改造時(shí),帶電顯示器和電磁鎖是安裝在柜的上部的,而傳感器裝在靠近柜的底部,這樣的話,整個(gè)相應(yīng)回路的二次線必須從柜底部上來(lái),穿過(guò)負(fù)荷開關(guān)操作機(jī)構(gòu)位置才能到達(dá)另一端。由于操作機(jī)構(gòu)安裝空間的緊湊性,二次線的施工非常不方便,有時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)由于二次線過(guò)長(zhǎng)或接觸不良,造成前面提到帶電顯示器和電磁鎖的工作不正常情況。同時(shí)由于原來(lái)改造時(shí)電磁鎖直接固定在操作機(jī)構(gòu)面板上,就進(jìn)一步擠占了操作機(jī)構(gòu)的安裝空間。如果以后電磁鎖壞了需要更換或操作機(jī)構(gòu)本身出現(xiàn)問(wèn)題需要檢修,則施工起來(lái)相對(duì)比較不方便。因此我們對(duì)電磁閉鎖的結(jié)構(gòu)布置作了整體調(diào)整設(shè)計(jì),把環(huán)網(wǎng)柜下門原來(lái)的機(jī)械聯(lián)鎖改為電磁鎖閉鎖方式,將電磁鎖和帶電顯示器裝設(shè)在下門上,使線路側(cè)帶電時(shí)閉鎖下門,同樣達(dá)到了五防聯(lián)鎖的要求。這樣設(shè)計(jì)后,使得帶電顯示器和電磁鎖的安裝更加靈活、方便,并使柜體整體更加美觀和協(xié)調(diào),改進(jìn)效果如圖3所示:

改進(jìn)后,地刀成為檢修專用接地刀,其它時(shí)候地刀處于打開狀態(tài),其操作機(jī)構(gòu)可上鎖,不用操作。檢修操作時(shí),進(jìn)線側(cè)停電后就可以打開柜下門,在柜內(nèi)進(jìn)線側(cè)進(jìn)行驗(yàn)電確認(rèn)無(wú)電后,可安全的將開關(guān)操作至接地位置,然后再進(jìn)行檢修等工作。這樣一來(lái),不僅很好的消除了帶電誤合接地刀的安全隱患,同時(shí)也解決了SF6環(huán)網(wǎng)柜不能在本柜內(nèi)進(jìn)行直接驗(yàn)電的問(wèn)題,解決了原來(lái)柜上采用的驗(yàn)電方式(如:到線路對(duì)側(cè)甚至是桿上驗(yàn)電等)存在的不合理性及所帶來(lái)的問(wèn)題和麻煩,很大程度提高了操作檢修的方便性和安全性。

改進(jìn)后的環(huán)網(wǎng)柜于2007年已經(jīng)在幾個(gè)用戶項(xiàng)目上投入使用,運(yùn)行情況穩(wěn)定可靠,得到了操作、檢修及相關(guān)技術(shù)人員的充分肯定。

作者簡(jiǎn)介:徐余豐(1972-),男,浙江衢州人,衢州電力發(fā)展有限公司工程師,浙江大學(xué)電氣工程碩士,研究方向:高低壓開關(guān)柜、微機(jī)保護(hù)屏等的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝和技術(shù)管理;琚正偉(1976-),男,浙江衢州人,衢州電力發(fā)展有限公司技術(shù)員,研究方向:高低壓開關(guān)柜等的電氣、機(jī)械設(shè)計(jì)和技術(shù)管理。