KYN18C鎧裝移開式開關(guān)柜手車斷路器機(jī)械聯(lián)鎖完善改造

張科峻，賀政，禹正明

(慶陽供電公司，甘肅慶陽 745000)

0 引言

全封閉鎧裝開關(guān)柜由于其運行可靠，設(shè)計緊湊，結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部元件選型靈活、檢修維護(hù)量小等諸多顯著優(yōu)點，在近十多年來，廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)及各大中型生產(chǎn)企業(yè)中。同時，由于鎧裝開關(guān)柜將斷路器與隔離開關(guān)的電氣、機(jī)械閉鎖在設(shè)計、生產(chǎn)中與開關(guān)作為一體化設(shè)計生產(chǎn)，在設(shè)備出廠之時已完成了相互間的閉鎖，機(jī)械上預(yù)先控制了設(shè)備誤操作，極大地避免了電力系統(tǒng)事故、設(shè)備故障的發(fā)生。

隨著鎧裝開關(guān)柜的運行經(jīng)驗增加，其設(shè)計趨完美，已實現(xiàn)了電氣、機(jī)械雙重連鎖［1］，但是，早期生產(chǎn)的(2009年前)開關(guān)柜，在其設(shè)計中只有機(jī)械閉鎖，而無電氣閉鎖，因此存在一定的設(shè)備安全隱患，近年來故障頻發(fā)，極大地影響了電網(wǎng)設(shè)備的安全運行，對可靠供電、設(shè)備健康運行帶來了極大的壓力，如何完善早期開關(guān)柜的電氣、機(jī)械連鎖裝置，使其實現(xiàn)可靠閉鎖，避免事故發(fā)生，具備極大的現(xiàn)實意義。

1 鎧裝開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)及各聯(lián)鎖的作用

鎧裝開關(guān)柜設(shè)計由儀表室、斷路器手車室、主母線室、電纜(出線)室、柜體等五部分組成。

斷路器手車室安裝了特定的軌道和導(dǎo)向裝置用于斷路器手車在其內(nèi)滑行、定位，同時，控制斷路器的運行、試驗以及檢修位置的固定和各位置間的運動、轉(zhuǎn)換，將帶電體與工作人員隔開，保障設(shè)備、人員安全［2］。其電氣、機(jī)械連鎖的各項主要功能即在斷路器手車室實現(xiàn)［3］。

早期設(shè)計的開關(guān)柜，依據(jù)斷路器的分、合閘狀態(tài)，斷路器手車所處的運行、試驗位置及接地刀閘的分、合閘情況，具備以下連鎖功能:

1.1 電氣連鎖

在斷路器手車底部裝有試驗及工作位置的轉(zhuǎn)換開關(guān)，將轉(zhuǎn)換開關(guān)的接點串接入分合閘回路，當(dāng)手車在試驗、工作位置之間移動時，即使送入合閘命令，合閘回路沒有接通，斷路器也不會合閘，只有手車在試驗或工作位置時，才能轉(zhuǎn)動操作鑰匙，帶動轉(zhuǎn)換開關(guān)，接通合閘回路，實現(xiàn)斷路器的合閘操作。

1.2 機(jī)械連鎖

當(dāng)斷路器手車處于運動位置時，其閉鎖連桿閉鎖合閘功能，即操作搖把插入、搖動時，斷路器不能合閘;同時，當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時，閉鎖絲桿操作孔，使斷路器不能搖動，改變當(dāng)前位置。在2005年以后的開關(guān)柜設(shè)計中，此功能依靠接于斷路器手車位置行程開關(guān)接點的電磁鎖實現(xiàn)，即手車位置不對應(yīng)時，其電磁鎖失電，機(jī)械閉鎖桿不能打開，閉鎖合閘功能。

1.3 斷路器手車機(jī)械連鎖實現(xiàn)的功能

(1)只有當(dāng)斷路器處于分閘狀態(tài)時，手車才能離開工作、試驗位置，或在兩種位置間轉(zhuǎn)換;

(2)只有當(dāng)斷路器手車處于工作、試驗位置時，手車上的斷路器才能實現(xiàn)合閘操作;

(3)當(dāng)斷路器手車處于中間位置時，斷路器必能合閘

(4)只有斷路器手車處于試驗、檢修位置時，其接地開關(guān)才能分合閘操作;

(5)當(dāng)接地開關(guān)合閘時，斷路器手車不能離開試驗位置向工作位置移動。

2 早期KYN18C開關(guān)柜機(jī)械閉鎖功能實現(xiàn)的原理及存在隱患

2.1 功能實現(xiàn)原理

早期鎧裝開關(guān)柜的操作閉鎖，由解鎖鑰匙、操作絲桿孔、操作搖把、絲桿及各個擋板、連桿相互間的閉鎖實現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 手車位置與斷路器連鎖

當(dāng)斷路器處于分閘狀態(tài)，轉(zhuǎn)動鑰匙，使絲桿操作孔打開時，其頂桿連鎖裝置借助轉(zhuǎn)動鑰匙的力量上移，通過變向機(jī)構(gòu)，將向上的運動變?yōu)殚]鎖桿的平移，阻擋合閘半軸的轉(zhuǎn)動，使彈簧能量不能釋放，即使接到合閘命令，斷路器也不能合閘。

當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)，其合閘連鎖拐臂強(qiáng)制壓迫方軸頂桿連鎖，使操作鑰匙無法打開絲桿操作孔，迫使手車處于當(dāng)前位置而無法移動。

2.2 早期開關(guān)柜閉鎖設(shè)計隱患

2000年以前投運的開關(guān)柜，對其電氣連鎖與機(jī)械連鎖的配合，設(shè)計、制造并不完善，存在事故隱患，主要表現(xiàn)為依靠解鎖鑰匙來同時完成電氣、機(jī)械閉鎖的解鎖功能［4］。

當(dāng)斷路器處于運行或試驗位置時，轉(zhuǎn)動解鎖鑰匙，斷路器手車的位置轉(zhuǎn)換開關(guān)切換，接通合閘回路，斷路器具備合閘電氣解鎖條件;但是，當(dāng)其閉鎖合閘半軸的機(jī)械閉鎖桿，在尚未完全操作位到時，其控制回路已經(jīng)接通，電氣回路允許合閘操作，機(jī)械閉鎖不具備合閘機(jī)械解鎖條件，兩者之間存在“配合間隙”;同時，由于長期運行造成金屬連接松動、磨損等情況，又使得解鎖鑰匙能夠拔出，使操作人員誤判為手車操作已到位，可以合閘。這時，如發(fā)出合閘命令，斷路器合閘線圈帶電啟動，而機(jī)械閉鎖又沒有打開，致使合閘能量不能釋放，斷路器不能合閘，其輔助開關(guān)不能切換斷開合閘回路，造成合閘線圈長期帶電燒毀的故障。

2.3 典型故障分析

2013年2月，慶陽供電公司合水變檢修后送電時，101(1號主變)斷路器合閘線圈燒毀，故障原因為機(jī)械閉鎖未打開而合閘;

同年3月，同樣是合水變，124(合華線)送電過程中斷路器合閘線圈燒毀，故障原因同樣為機(jī)械閉鎖未打開而電動合閘導(dǎo)致。

以上兩起故障，損壞原件相同，故障原因也相同，均為手車操作后控制回路已接通，信號燈顯示正常，解鎖鑰匙能夠拔出，表面上具備合閘條件，造成操作人員誤判斷，但機(jī)械閉鎖未完全打開的條件下，而進(jìn)行操作合閘造成的。

3 機(jī)械閉鎖完善思路

對2000年以前投運的開關(guān)柜，針對其閉鎖設(shè)計中存在的設(shè)備隱患，檢修人員經(jīng)過對后期連鎖設(shè)計的分析、研究，初步確定了兩種完善思路:

第一，參照現(xiàn)運行開關(guān)柜的閉鎖方案，對斷路器手車機(jī)械閉鎖加裝電磁鎖，當(dāng)斷路器操作位置不正確時，電磁鎖不能打開，從而閉鎖合閘回路;

第二，在斷路器機(jī)械解鎖系統(tǒng)加裝解鎖位置行程開關(guān)，將行程開關(guān)的開接點串接入合閘控制回路，當(dāng)斷路器機(jī)械閉鎖未完全打開時，行程開關(guān)不能切換，從而斷開合閘回路，閉鎖斷路器合閘操作。

確定改造思路后，對兩種改造方法進(jìn)行了比較和可行性研究，對第一種改造方法，加裝電磁鎖時，需對機(jī)械解鎖鑰匙、斷路器位置、電氣回路均進(jìn)行改造，對斷路器機(jī)構(gòu)的改造量較大，后期改造位置較多，包括安裝解鎖位置開關(guān)、電磁鎖、閉鎖回路改造等，工作量大，改造難度大，不具備實施條件;對第二種改造方法，加裝位置行程開關(guān)，在實施時，需要對斷路器鑰匙解鎖裝置加裝位置行程開關(guān)，使其接點在合閘閉鎖完全打開時閉合，接通合閘回路，滿足合閘條件，其改造簡單易行，便于實現(xiàn)，可在現(xiàn)場應(yīng)用實施。

4 機(jī)械閉鎖改造實施:

經(jīng)過前期改造方案設(shè)計、論證后，確定對該類斷路器手車加裝解鎖位置行程開關(guān)，使其在解鎖鑰匙操作位置不當(dāng)時，閉鎖、斷開合閘回路，即使誤發(fā)合閘命令，由于斷路器合閘回路處于斷開狀態(tài)，合閘線圈也不能帶電、動作，從而避免線圈燒毀的故障發(fā)生［5］。

經(jīng)現(xiàn)場對設(shè)備的實際狀況進(jìn)行勘察，該類斷路器手車，在機(jī)械閉鎖裝置中，其閉鎖的實現(xiàn)，由解鎖鑰匙、頂桿連鎖裝置、變向機(jī)構(gòu)、合閘釋放擋桿等部件組成，其頂桿連鎖裝置由兩個φ8的螺栓固定于手車推進(jìn)機(jī)構(gòu)的底盤上，合閘連鎖拐臂在合閘狀態(tài)時限制頂桿連鎖裝置的上移，從而閉鎖解鎖鑰匙的操作，封閉絲桿操作孔，達(dá)到合閘狀態(tài)不能改變手車位置的目的［6］。

在“拐臂連鎖擋板”與“手車推進(jìn)機(jī)構(gòu)底盤”之間安裝機(jī)械解鎖位置行程開關(guān)，在機(jī)械改造方面，滿足改造需求。同時，該類手車斷路器，二次控制布線位于手車本體，其接線原理、布置如圖2所示。

圖2 改前原理回路圖

圖3 改后原理回路圖

當(dāng)機(jī)械、電氣改造條件具備后，進(jìn)行改裝用行程開關(guān)選型，經(jīng)過比較，“LXW20”型行程開關(guān)接點動作間隙為3～5mm，其接點設(shè)計、外形尺寸、運行可靠性均滿足現(xiàn)場應(yīng)用條件，隨即對其進(jìn)行改造安裝:

首先制作行程開關(guān)固定板，選用2 mm薄鋼板制作現(xiàn)場開關(guān)安裝支架，支架加工為“L”型，寬30mm，以滿足行程開關(guān)安裝寬度;其短端為20mm，開φ10孔一個，利用頂桿連鎖裝置固定螺栓固定，孔外側(cè)加工為凹形，嵌入頂桿軸外側(cè)，避免支架轉(zhuǎn)動;長端為55mm，在其頂部開間距20 mm的φ6孔兩個，以安裝行程開關(guān)，固定板。

在控制的合閘回路中接入行程開關(guān)的常開接點，當(dāng)機(jī)械閉鎖解鎖到位后，行程開關(guān)的常開接點閉合，使合閘回路滿足合閘條件。同時還可以根據(jù)“綠燈”顯示狀態(tài)，來正確判斷合閘回路是否完全解鎖，是否具備“合閘”條件。其改造后的回路如圖3所示。

5 結(jié)束語

2013年4月上旬，根據(jù)制定的改造實施方案，對同期8臺斷路器手車進(jìn)行了完善化改造，加裝機(jī)械解鎖位置行程開關(guān)，改造合閘控制回路，使其斷路器在機(jī)械解鎖未到位時，合閘回路不能接通，現(xiàn)場改造效果如下:

通過改造圖可以明顯看出，只有當(dāng)機(jī)械鑰匙解鎖完全到位后，才能驅(qū)動行程開關(guān)切換，接通合閘回路。

由于選用的行程開關(guān)動作間隙只有3～5mm，可靠的監(jiān)測了機(jī)械位置的動作狀況，當(dāng)斷路器機(jī)械部分存在磨損、間隙增大等客觀條件時，外部反映為操作孔打開、鑰匙已取下等操作許可條件，而實際解鎖操作未完全到位時，也能有效切斷合閘回路，從而避免設(shè)備故障的發(fā)生。

經(jīng)過現(xiàn)場改造檢驗、對比，未改造的斷路器，出現(xiàn)故障隱患的概率為1/2左右，而改造后的斷路器，機(jī)械解鎖位置稍有不足，其合閘回路均無法接通，故障率為零，改造實踐效果明顯，有效地杜絕了設(shè)備故障的發(fā)生，提高了安全運行水平。

［1］ 中國電科院開關(guān)所。交流高壓開關(guān)和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012年5月.

［2］ 國家電網(wǎng)公司發(fā)布。國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程［S］.北京:中國電力出版社，2009年.

［3］ 國家電網(wǎng)公司運維檢修部編。國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施(修訂版)及編制說明［S］.北京:中國電力出版社，2012年7月.

［4］ 肖永生，卓樂昆.發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備檢修［M］.北京:中國水利水電出版社，1998.

［5］ 陳家斌，秦啟根.電氣設(shè)備檢修及試驗［M］.北京:中國水利水電出版社，2003.

［6］ 大連電力工業(yè)學(xué)校.電氣設(shè)備檢修工藝［M］.北京:中國電力出版社，2002.