一種活門機構(gòu)鎖止隔離裝置的設(shè)計與應(yīng)用

郭 銳，王志童

（國網(wǎng)蘭州供電公司，甘肅蘭州 730050）

0 引言

近幾年內(nèi)隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，35 kV 及以下設(shè)備均已采用結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少、防爆等級高、操作安全、防誤閉鎖功能較完善的移動式戶內(nèi)金屬開關(guān)柜。移動式戶內(nèi)金屬開關(guān)柜在電力系統(tǒng)進行發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換的過程中，進行開合、控制和保護用電設(shè)備。由于是戶內(nèi)設(shè)備，在滿足運行可靠穩(wěn)定、操作安全簡捷的前提下，金屬開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)盡量做到簡單緊湊，因此金屬開關(guān)柜母線橋多采用銅排，封裝在開關(guān)柜的上部，柜內(nèi)母線由引下線連接到斷路器室靜觸頭，并設(shè)置活門擋板與開關(guān)室隔離。但目前在運的各廠家金屬開關(guān)柜活門擋板只能通過活門機構(gòu)與手車開關(guān)拉出（推入）實現(xiàn)活門擋板的關(guān)閉（打開），無任何閉鎖裝置，存在誤碰機構(gòu)打開活門擋板的安全隱患。手車開關(guān)拉至檢修位置后，活門擋板靠自重關(guān)閉，但任何人員均可隨意打開，使帶電觸頭裸露。由于開關(guān)柜結(jié)構(gòu)緊湊、斷路器室狹小，誤開啟活門擋板，會將帶電的靜觸頭裸露在外，與檢修工作人員無法滿足安全工作距離，導(dǎo)致人員觸電事故。

小組成員通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻，均未發(fā)現(xiàn)針對這一隱患的可靠解決措施。為保障工作人員安全，解決工作人員誤碰活門機構(gòu)發(fā)生觸電的安全隱患，本科研小組開始了活門機構(gòu)鎖止隔離裝置的設(shè)計研究。

1 發(fā)現(xiàn)的問題

科研小組通過對國網(wǎng)蘭州供電公司所轄各變電站35 kV 及以下金屬開關(guān)柜的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在運的各廠家金屬開關(guān)柜均無活門擋板閉鎖裝置，均存在誤碰活門機構(gòu)發(fā)生人員觸電的安全隱患。此安全隱患給運行維護工作帶來了諸多影響，主要總結(jié)為以下3 點：

（1）當(dāng)開關(guān)處于檢修狀態(tài)時，開關(guān)室的上下隔離靜觸頭總有一組帶電或兩組帶電，檢修人員在進行開關(guān)室二次回路消缺、機構(gòu)調(diào)整等工作時，由于靜觸頭活門機構(gòu)無任何鎖止裝置，存在檢修人員失誤打開活門或誤碰活門機構(gòu)開啟擋板，失去與帶電部位間的隔離措施，造成人身觸電傷亡事故的安全風(fēng)險。

（2）在開關(guān)室進行工作，為了保證工作人員安全，必須將該間隔所在的整段母線停電，擴大了停電范圍，增加了倒閘操作的風(fēng)險。由于整段母線停電，會造成大面積用戶停電，減少售電量。

（3）部分公司采用由運維人員在活門機構(gòu)的機構(gòu)上直接加鎖的方式鎖止活門機構(gòu)，但運維人員需進入開關(guān)室進行掛鎖操作，操作過程中存在誤碰活門機構(gòu)、開啟擋板的風(fēng)險，運維人員安全無法保障。

2 解決措施

2.1 問題分析

首先對傳統(tǒng)斷路器室活門擋板的工作原理進行分析。當(dāng)開關(guān)柜開關(guān)手車由運行位置拉出至試驗位置過程中，由活門擋板的自重帶動活門擋板定位滾輪隨手車開關(guān)向前做圓弧運動，活門擋板靠自重關(guān)閉。當(dāng)開關(guān)柜斷路器室開關(guān)手車由試驗位置推入運行位置時，開關(guān)手車推動活門擋板定位滾輪，通過機械拐臂打開活門擋板，使手車開關(guān)動觸頭插合入開關(guān)柜靜觸頭。在斷路器室檢修工作中，活門擋板機構(gòu)無閉鎖裝置，活門擋板可以隨意打開，極不安全。

針對這一安全隱患，小組成員通過對金屬開關(guān)柜活門機構(gòu)的研究，咨詢各金屬開關(guān)柜制造廠家，結(jié)合活門擋板的工作原理，在原有金屬開關(guān)柜結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，從現(xiàn)場實際工作要求出發(fā)，設(shè)計出一種普適性強，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠的活門機構(gòu)鎖止隔離裝置，解決由于開關(guān)柜活門機構(gòu)無閉鎖裝置帶了的諸多問題。

2.2 裝置結(jié)構(gòu)

該活門機構(gòu)鎖止隔離裝置主要由固定件、限位件、閉鎖件組成，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 一次設(shè)計

2.3 工作原理

金屬開關(guān)柜安裝一體化活門擋板鎖止隔離裝置后，其活門機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)自動閉鎖。當(dāng)手車開關(guān)處于檢修位置時，通過限位件鎖住撥叉上的滾輪，將活門機構(gòu)鎖死，活門擋板處于封閉狀態(tài)，實現(xiàn)自鎖功能。當(dāng)手車開關(guān)由實驗位置推至工作位置時，手車開關(guān)推板先壓住鎖止裝置定位輪，使其往中間旋轉(zhuǎn)，活門機構(gòu)鎖止裝置解鎖，開關(guān)手車再推動活門擋板定位滾輪，通過機械拐臂打開活門擋板，活門擋板正常開啟。當(dāng)開關(guān)手車由工作位置拉出至試驗位置時，活門擋板的自重帶動活門擋板定位滾輪隨手車開關(guān)向前做圓弧運動，活門擋板靠自重關(guān)閉，活門機構(gòu)鎖止裝置限位件在定位件彈簧的作用下，隨手車開關(guān)自動復(fù)位，鎖止裝置自鎖，實現(xiàn)鎖止功能。在母線、線路任一側(cè)帶電或兩側(cè)均帶電，當(dāng)開關(guān)室有二次回路消缺、機構(gòu)調(diào)整等工作時，活門機構(gòu)鎖止隔離裝置閉鎖活門擋板，2 級以下人員無法違規(guī)開啟，且不存在誤碰活門機構(gòu)打開活門擋板的安全風(fēng)險，保障了檢修人員安全，杜絕了工作人員違章操作的安全風(fēng)險。

2.4 裝置功能

通過對裝置的現(xiàn)場試驗和試運行，該活門機構(gòu)鎖止隔離裝置主要有以下3 個突出功能，能夠很好契合目前由于金屬開關(guān)柜活門機構(gòu)無閉鎖裝置帶來的安全問題，并可靠解決：

（1）活門機構(gòu)鎖止功能：當(dāng)手車開關(guān)處于檢修位置時，通過限位件鎖住撥叉上的滾輪，將活門機構(gòu)鎖死，活門擋板處于封閉狀態(tài)，實現(xiàn)自鎖功能。當(dāng)手車開關(guān)由檢修位置推至工作位置時，手車開關(guān)推板先壓住鎖止裝置定位輪，使其往中間旋轉(zhuǎn)，活門機構(gòu)鎖止裝置解鎖，活門擋板正常開啟。當(dāng)開關(guān)手車由工作位置拉出至試驗位置時，活門機構(gòu)鎖止裝置限位件在定位件彈簧的作用下，自動復(fù)位，鎖止裝置自鎖，實現(xiàn)鎖止功能。

（2）活門擋板隔離鎖止功能：在母線、線路任一側(cè)帶電或兩側(cè)均帶電，當(dāng)開關(guān)室有二次回路消缺、機構(gòu)調(diào)整等工作時，為了保障檢修人員安全，工作開始前將隔離鎖止裝置推入該開關(guān)室并用五防鎖鎖死在工作位置，將活門擋板鎖止的同時，將檢修人員和帶電部位之間進行二次隔離，實現(xiàn)隔離鎖止功能。

（3）手動解除活門機構(gòu)鎖止功能：在母線、線路兩側(cè)均停電，為了正常在開關(guān)室內(nèi)進行檢修工作，采用特殊解鎖工具，手動解除活門機構(gòu)的鎖止，實現(xiàn)手動解除鎖止功能。

3 推廣應(yīng)用

“一種活門機構(gòu)鎖止隔離裝置”全面實現(xiàn)了活門機構(gòu)鎖止、開關(guān)室靜觸頭隔離、杜絕違章操作等功能，解決了由于裝置性違章、習(xí)慣性違章、管理性違章等造成的開關(guān)室工作誤開啟活門機構(gòu)造成人身傷亡的隱患，所研發(fā)產(chǎn)品完全符合產(chǎn)品技術(shù)條件和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。該裝置從10 kV 開閉站到1000 kV 變電站，從用戶配電室到發(fā)電廠，均可廣泛應(yīng)用。目前已在5 座110 kV 變電站試運行半年的，現(xiàn)場反映良好。使用該活門機構(gòu)鎖止隔離裝置后，不僅減少了單間隔停電檢修的操作時間，縮小了停電范圍，增加了經(jīng)濟效益，使得操作、檢修更方便、更安全。還避免了單一出線間隔開關(guān)室工作導(dǎo)致其所在母線停電的問題，保證了對用戶的連續(xù)供電，真正體現(xiàn)了“人民電業(yè)為人民”的宗旨，特別是對于國家信息中心、金融中心、證券交易中心和地震、氣象、防汛等監(jiān)測指揮中心、國家級重要會議、政府首腦機關(guān)、軍隊指揮機關(guān)、醫(yī)院、煤礦、航空、交通運輸、危險化學(xué)品和電解生產(chǎn)企業(yè)等重要敏感用戶具有非常明顯的社會效益和特殊的意義。此外，使用該裝置，由于縮小了停電范圍增加了售電量，具有可觀的經(jīng)濟效益，按每站平均負荷5 萬千瓦，累計增售電量12 億度，增加銷售收入6000 萬元。

通過試運行，該活門機構(gòu)鎖止隔離裝置可以實現(xiàn)活門機構(gòu)鎖止、開關(guān)室靜觸頭隔離、杜絕違章操作等功能，裝置簡單，動作可靠，投資小，效益高，有效保證了工作人員的安全，具備投入運行的條件。

4 結(jié)論

該活門機構(gòu)鎖止隔離裝置的研制，從變電站運行維護實際工作存在的問題出發(fā)，結(jié)合活門機構(gòu)的工作原理，采用簡捷可靠的隔離鎖止機構(gòu)，解決了開關(guān)室工作活門機構(gòu)無閉鎖裝置、可隨意開啟、易發(fā)生人身觸電事故的安全隱患，實現(xiàn)活門機構(gòu)鎖止、開關(guān)室靜觸頭隔離、杜絕違章操作等功能。使運檢系統(tǒng)更加安全、可靠，也以更全面、有效的解決方案服務(wù)于市場需求，可以滿足最苛刻的安全性、可靠性、能效及環(huán)境要求。為開關(guān)柜的設(shè)計提供強大的技術(shù)支撐，也為廣大生產(chǎn)企業(yè)提高科研設(shè)計、產(chǎn)品技術(shù)、工藝改進提供全面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對促進我國開關(guān)柜生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展、構(gòu)建開關(guān)柜產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)調(diào)整、推動開關(guān)柜母線檢修作業(yè)方式的大變革、提高本質(zhì)安全水平，具有重要意義。