現今110 kV、220 kV變電站的10 kV配電設備，基本上使用的都是金屬封閉式開關設備，包括高壓開關柜、高壓TV柜等。高壓開關柜是變電運行人員頻繁操作的設備之一，因此高壓開關柜的機械聯鎖相當重要，是保證電力網安全運行、保證設備和人身安全、防止誤操作的重要措施。GB3906國家標準《3～35kV交流金屬封閉開關設備》對此作了明確規定，把“聯鎖”描述為：“金屬封閉式開關設備應具有：防止帶負荷分、合隔離開關（隔離插頭）；防止誤分、誤合斷路器、負荷開關、接觸器（允許提示性）；防止接地開關處在閉合位置時關合斷路器、負荷開關等；防止再帶電時誤合接地開關；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。機械聯鎖是在高壓開關柜的操作部位之間，用互相制約和聯動的機械機構來達到先后動作的閉鎖要求，機械聯鎖在操作過程中無需使用鑰匙等輔助操作，可以實現隨操作順序的正確進行，自動地步步解鎖。在發生誤操作時，可以實現自動閉鎖，阻止誤操作。機械聯鎖可以實現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、運行可靠等優點，所以受到運行和檢修人員的歡迎。目前，高壓開關柜類型很多，大多數都有較完善的聯鎖方式。但仍有不少高壓開關柜的聯鎖，尤其是機械聯鎖方式不完善，還不能完全達到“五防”要求。

 

    1 斷路器與隔離開關的聯鎖方式

 

    眾所周知，隔離開關無滅弧裝置，一般不能用來接通或切斷負荷電流。在固定柜中，斷路器與隔離開關的聯鎖關系明確，即只有在斷路器分斷的情況下才能操作隔離開關。例如在XGN2-12(Z)型高壓開關柜中，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，柜門處于關閉狀態，可操作隔離開關和接地開關；

 

    工作時斷路器可以進行合閘，柜門處于關閉狀態，接地開關、隔離開關均無法操作；

 

    檢修時（隔離開關已分閘，接地開關已合閘）無法操作隔離開關及接地開關，斷路器可以進行分、合閘操作，柜門可以打開。當需要操作隔離開關或接地開關時，必須將閉鎖功能手柄轉到“分斷閉鎖”位置，此時斷路器一定處于分斷狀態，且無法閉合斷路器，從而實現防止帶負荷分、合隔離開關及誤合斷路器；當隔離開關已合閘，接地開關已分閘，需要閉合斷路器送電時，閉鎖功能手柄必須轉到“工作”位置，一旦斷路器合閘，閉鎖功能手柄將被卡死，使之無法轉動，從而實現防止誤分斷路器及帶負荷分、合隔離開關。固定柜中的隔離開關和斷路器之間的機械聯鎖關系較易實現，為防止帶負荷分、合隔離開關，常采用一個扇形撞塊和圓板結構，與隔離開關的操作機構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，手車進出相當于固定柜中隔離開關的合分操作，因而對隔離開關的聯鎖要求同樣適用于手車的進出要求。當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，不得合閘，即應具有所謂的“合閘聯鎖”。在投運的各型手車柜中，“合閘”電氣聯鎖一般通過將反映手車位置的行程開關，接點串入斷路器的合閘回路中來實現，而斷路器手車的“合閘”機械聯鎖，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，合閘按鈕按下時，斷路器觸頭動作，但瞬時分斷。現行的部分手車柜中由于前兩種“合閘聯鎖”不易實現，不得已采用第三種聯鎖方式，實際上第三種情況是不甚嚴密的。當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帶負荷快速合分有相似之處。盡管發生的概率很小，但仍有造成事故的可能性，好避免使用。

 

    2 斷路器兩側隔離開關的操作順序

 

    高壓開關柜對斷路器兩側的隔離開關的操作順序一般規定：在停電時，先分線路側隔離開關；在送電時，先合母線側隔離開關。其作用是為了保證在萬一發生錯誤操作時，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隔離開關的理由是：如果停電中發生誤操作，如斷路器尚未斷開電源，而先分隔離開關，造成帶負荷拉閘；或者當分隔離開關時，又錯分了不應停電的線路側隔離開關，都將引起弧光短路。在上述情況下，如果先分線路側隔離開關，由于弧光短路點在斷路器外側，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，后合母線側隔離開關時，等于母線側帶負荷送電。必將發生弧光短路，而使故障擴大。這種情況下，如先合母線側隔離開關，然后再合線路側隔離開關，就等于用線路側隔離開關帶負荷合閘，一旦發生弧光短路，由于短路點在斷路器外側，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隔離開關。

 

    但實際上要保證斷路器兩側隔離開關嚴格按上述順序操作是困難的。對環網開關及母聯開關來說，本身較難區分母線及線路側。對手車柜而言，則斷路器兩側的觸頭是同時進出的。如果電流互感器裝于隔離開關外側，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之間的聯鎖可靠性，才能從根本上解決上述誤操作隔離開關的問題。

 

    3 工作規程與機械聯鎖要求的沖突

 

    歷年來，大量電擊事故的統計表明，人身電擊傷亡和電氣設備事故，往往與電氣工作人員的技術業務水平有著直接關系。嚴格按電氣安全工作規程操作，能有效減少并避免誤操作事故的發生。但在實際工作中，往往會發生規程與聯鎖相互沖突的情況。如KYN28A-12、XGN2-12Z/07等，線路側裝有接地開關的高壓開關柜，由于有聯鎖功能，開關柜的后門在未合上接地開關前無法打開，以防誤入帶電間隔。但是規程規定，只有確認線路無電后才能合上接地開關，這樣勢必要打開柜門，經驗電后確認，線路無電后才能操作接地開關，造成規程與聯鎖要求相互沖突。為解決此類問題，可采用以下方法：一是線路側加裝帶電顯示，觀察無電后合接地開關，或是在接地開關操作桿上加裝電磁鎖，確保線路有電時不能合接地開關。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，由專業人員用專用工具解鎖。對此，優秀種方法可操作性比較強，因為相當一部分高壓開關柜的生產廠家，在設計高壓開關柜過程中，已經把帶電顯示裝置考慮進去；而且在企業標準中提及：“對于不能進行線路驗電的手車式斷路器柜（固定密封開關柜）合線路接地開關時，必須滿足以下條件：設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 主動式聯鎖與被動式聯鎖

 

    對于“五防”中的每項聯鎖要求，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，但都可以設計出各種方案來實現聯鎖功能。歸納起來，機械聯鎖主要有兩種形式，即主動式和被動式。所謂主動式聯鎖是指在該種聯鎖狀態下，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行。例如當斷路器處于合閘位置時，機械上應保證隔離開關或隔離插頭被聯鎖而無法操作，即使錯誤操作也不會產生不良影響。被動式聯鎖是指在該種聯鎖狀態下，可能由于非正常原因，出現解鎖條件，使聯鎖解鎖。如在聯鎖狀態下操作隔離開關或推拉手車，雖然隔離開關尚未動作或隔離插頭沒有產生位移，但由于聯鎖的存在而使斷路器分閘，從而使隔離開關或隔離插頭的聯鎖被解除，顯然這種被動式聯鎖形式會引起斷路器誤分閘。

 

    高壓開關柜的設計中不希望采用“被動式”聯鎖，應盡量采用“主動式”聯鎖。例如對于手車采用杠桿進出的開關柜，在斷路器合閘狀態下，機械上使手車進出搖柄的孔被封堵住，搖柄根本無法插進，當然手車也就不可能移動。再如操動接地開關的插入孔設計，應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。現行使用的各類開關柜中，有不少機械聯鎖采用“被動式”聯鎖，隨著開關柜設計水平的提高，應盡可能避免這種方式。

 

    5 “五防”聯鎖的完整性

 

    國家標準中對于“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，其余聯鎖關系必須在開關柜結構中完備實現。從開關柜的操作來看，每一項聯鎖要求，都在一定的操作程序中體現出來，因此不管是合閘程序還是分閘程序都應達到聯鎖要求。

 

    5.1 防止帶負荷分、合隔離開關

 

    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，也就不存在帶負荷分、合隔離開關的情況。但在手車柜中，大多數產品也能夠達到在斷路器合閘狀態，無法操作手車推進機構，但尚有部分產品仍采用“被動式”聯鎖及電氣聯鎖，不能有效防止帶負荷操作小車開關。

 

    5.2 防止帶電掛(合)接地線(接地開關)和帶接地線(接地開關)合閘

 

    對于防止帶電掛接地線和帶接地線合閘這兩項要求，單純在同一臺開關柜中基本能完整地實現。其基本方式有三種，優秀種是使用有一定程序要求的操動機構，使斷路器、隔離開關和接地開關三者之間在任何程序下實現相互聯鎖。第二種是將隔離開關的閘刀與接地開關共用，隔離開關完全斷開時，閘刀剛好合在接地開關上，反之，隔離開關合閘時，閘刀必然斷開接地開關，同時斷路器與隔離開關又相互聯鎖。第三種是采用一定的機械機構，當斷路器合閘時，接地開關的操作軸被鎖定或關閉其操作孔活門，當接地開關合閘時，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柜中，而是要求在柜間實現，這時機械聯鎖往往不能滿足要求。

 

    5.3 防止誤入帶電間隔

 

    高壓開關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雜性，要完全實現該功能有一定的難度。只有在接地開關合閘后，開關柜前、后門才可以打開，這在機械上往往較易實現。但前、后門開啟后要求接地開關不能分閘的要求卻往往被忽略，在門開啟后又分接地開關，有可能造成誤入帶電間隔的安全事故。所以完備的聯鎖要求是只有開關柜前、后門關閉后，接地開關才允許分閘。

 

    6 機械聯鎖的可靠性

 

    高壓開關柜的機械聯鎖裝置，無論平常使用頻率如何，都應做到在使用壽命期內靈活可靠，并能有效防潮、防霉、防銹、不卡澀，其結構應簡單明了，操作維護方便。高壓開關柜在使用過程中，還會遇到由于操作人員的疏忽或非正常操作力而造成“非正規操作”的情況。在這種情況下，高可靠的聯鎖應做到對操作者可能出現的“非正規操作”有充分的預防或阻止能力。即使在某些情況下進行了錯誤操作，也應該做到錯誤操作可糾正并且可方便的恢復正常操作，不至于引起重大的設備或人身事故。綜上所述，高壓開關柜的“五防”機械聯鎖應達到有關技術標準要求。

 

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