中置式开关柜五防联锁的改进探讨

1 引　言

高压开关柜的联锁是保证电力网安全运行、确保设备和人身安全、防止误操作的重要措施。GB3906《3－35kV交流金属封闭开关设备》对此也作了明确规定。一般把联锁描述为：防止误分、误合断路器：防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂(合)接地线(接地开关)：防止带接地线(开关)合断路器、负荷开关：防止误入带电间隔。上述五项防止电气误操作的内容，简称“五防”。“五防”装置一般可分为机械、电气和综合三类。目前，市场上高压开关柜类型很多，大多数都有较完善的联锁方式。但仍有不少高压开关柜的联锁尤其是机械联锁不完善，尚不能完全达到“五防”要求。为此，本文就电力系统中大量使用的KYN28－12型金属封闭铠装移开式开关设备(以下简称中置柜)的“五防”联锁所存在的问题和具体改进方案提出本人的一些看法。

2 中置柜下门联锁的改进设计

中置柜的馈电柜下门(电缆室门)联锁是通过接地开关操动机构实现的，当接地开关分闸时，接地开关操作杆上的凸轮使下门联锁机构中的销轴锁住固定在下门的舌板，使下门不能打开；当接地开关合闸时，接地开关操作杆上的凸轮将销轴下压，使销轴上的颈部位于舌板位置，舌板可以脱开销轴，下门可以打开。正常情况下，这一联锁可以实现下门的安全防护要求：断路器闭合时，电缆室带电，接地开关不能合闸操作，下门不能打开，防止人员误入带电的电缆室；只有当断路器断开，接地开关合闸，电缆室不带电时才能打开下门进入电缆室，

但是，在非正常工作时(如调试、维修)，在下门打开后而忘记关上的情况下，接地开关还可以进行分、合闸操作，这时如果接地开关分闸，断路器就可以进行合闸操作，而一旦断路器关合，电缆室就带电，而由于下门已经打开，人员很容易进入带电的电缆室而发生人身安全事故。这是中置柜设计中存在的一个严重的安全隐患。原设计在设计防误联锁时，只考虑到电缆室带电时下门不能打开，而忽略了在下门打开时电缆室可以带电，即没有作反向考虑，以致留下这一安全隐患。

解决这一问题的办法是使下门的开、关能够对接地开关的分、合闸以及断路器手车的动作过程进行控制：在下门没有关好的情况下，接地开关可以进行分闸操作，但断路器手车无法从试验位置进入到工作位置：必须按顺序先关好下门，再分接地开关，手车才能从试验位置进入工作位置进行合闸操作，以保证人身安全。温州新机公司根据这种初定方案在原下门联锁机构的基础上改进设计了一套互联锁机构(如图1所示)。

该联锁机构的工作原理是：当下门关闭时，安装在下门的舌板(6)推动推板(12)从而带动支架装配(5)上的轴销(13)向后移动，接地开关可以进行分闸操作，接地开关操动机构联锁装置上的弯板(17)可以自由复位，解除导轨联锁，断路器手车可以正常工作：当下门没有关闭时，支架装配(5)上的推板(12)和轴销(13)因复位弹簧(14)的作用又恢复至初始位置，接地开关可以分闸操作，但支架装配(5)上的轴销(13)阻挡了接地开关操动机构联锁装置上的弯板(17)复位，导轨联锁得不到解除，断路器手车不能从试验位置进入到工作位置，保证电缆室不带电，保障人身的安全。

该联锁机构设计合理、安装方便、使用可靠，并已大量使用于中置柜上，取得了很好的安全保护效果。

3 中置柜后门联锁的改进设计

目前大部分地区的变电站、配电房建筑面积都比较充裕，为考虑工程安装、检修和维护的方便，常常将中置柜设计成不靠墙安装方式。后封板改为两面铰链门形式，方便实现开关柜的前后双面维护。中置柜的后门通过接地开关操动机构联锁装置实现联锁。当接地开关处于分闸状态，安装在接地开关操作轴上锁套的凸台与后门的开孔方向差90°，从而锁住后门，致使后门不能打开，防止人员误入带电的电缆室。只有当接地开关的操作轴旋转接地开关歪分闸状态(90°)，锁套上的凸台与后门的开孔方向一致时，后门方可安全的打开。但当后门打开后，仍可在不关闭后门情况下而直接操作接地开关至分闸，从而解除断路器的联锁，断路器可以进行合闸操作，因后门没有关闭，电缆室带电很容易酿成人身安全事故。

解决这一问题的办法是使后门的开、关能够对接地开关的分、合闸进行控制：只有当后门关闭时，才能对接地开关进行分、合闸操作：只有当接地开关合闸时，后门才能打开：而一旦后门打开，就不能对接地开关进行分、合闸操作。我们公司改进设计了一套接地开关操作联锁与后门的反向联锁机构装置(如图2所示)。该联锁机构主要由复位弹簧(3)，锁套(4)组成，在柜体锁套配合处开34×34方孔。

该联锁机构的工作原理是：当后门关闭时，后门压缩锁套避开柜体上所开的34×34方孔，接地开关可以进行分、合闸操作。接地开关分闸后，锁套上的凸台与后门的开孔方向差90°，锁住后门，后门不能打开。接地开关合闸后，锁套上的凸台与后门的开孔方向一致，后门即可打开；当后门打开后，锁套…复位弹簧作用向外滑动，滑至柜体上所开的方孔内锁定，此时接地开关操作轴因锁套锁定在柜体上而不能操作分闸。必须先关好后门方可操作接地开关，从而达到联锁功能。

该联锁机构结构简单，安装方便，功能可靠，在输配电系统中值得大量推广使用。

4　底盘车与中门联锁的改进设计

中置柜以其防护等级高，在电力系统中为大家所公认。开关柜的外壳防护等级为IP4X，断路器室门打开后为IP2X。因断路器室的门与断路器的操作没有相互联锁，当断路器在工作位置需进行手动储能、合、分闸时，要把断路器室门打开，人与带电体间的防护等级只有IP2X，存在安全隐患。如果此时高压回路有相问或单相接地等故障时，断路器操作合闸就有可能造成人身安全事故。

解决这一问题的方法是，断路器室门的开闭能够对断路器手车位置进行控制。根据这一目的，我们公司开发设计了两种底盘车方案，实现与柜门的联锁。第一种规格的底盘车仅增加关门的操作功能，也就是当断路器室门打开时，不能捅上底盘车操作手柄摇动底盘车进入工作位置，只有关上断路器室门才能进入工作状态。另一种规格的底盘车在前一种功能的基础上又增加了锁门功能，也就是当手车离开试验位置后，断路器室门被锁住，不能打开，只有退到试验位置，断路器室门才能打开。通过控制底盘车的位置以及与断路器室门的联锁解决此类问题造成的事故隐患。

5　接地开关操作防误闭锁的改进设计

历年来，大量电气事故的统计表明，人身触电伤亡和电气设备事故，往往与电气工作人员的技术业务水平有着直接关系。严格按电气安全工作规程操作，能有效减少并避免误操作事故的发生。但在实际工作中，往往会发生规程与联锁相互冲突的情况。例如中置柜的馈电柜出线侧装有接地开关，由于有联锁功能，开关柜

的电缆室门在未合上接地开关前无法打开，以防止误入带电间隔。而规程规定只有确认线路无电后才能合接地开关，也满足“五防”联锁要求中“防止带电挂(合)接地线(接地开关)”要求，这样势必要打开柜门经验电确认线路无电后才能操作接地开关，规程与“五防”联锁要求相互冲突。

解决这一问题的方法是怎样在不开门确认线路是否带电，再确定是否能进行接地开关合闸操作。根据这种情况我们采取了以下方案解决此问题(如图3所示)。本方案在原接地开关操动机构联锁装置上加装闭锁电磁铁，通过与安装在开关柜上的强制型带电显示装置配合实现闭锁功能。

该防误闭锁的工作原理是：断路器分闸后退回试验位置，在进行接地开关操作前，先通过安装在接地开关上的三只传感器进行检测高压信号，将检测结果传递给强制型带电显示器，通过显示器内部的信号比较回路，分析高压回路是否带电(如图4所示)。如高压回路不带电，即可解除显示器内部的闭锁接点(K1K2接点闭合)，闭锁电磁铁的线圈回路接通电源，电磁铁的动铁心吸合，接地开关操动机构联锁装置的弯板(2)打开，可以操作接地开关合闸；如检测的三相高压线路带电，强制型带电显示器内部的闭锁接点闭锁(K1K2接点断开)，闭锁电磁铁的线圈同路电源被切断，电磁铁的动铁心因弹簧复位作用，阻挡操动机构联锁装置的弯板(2)动作，不能操作接地开关，从而起到防误闭锁功能。在柜体右前侧板闭锁电磁铁动铁心位置，开一个直径16的圆通孔，作为在紧急情况下解除电磁铁的闭锁功能。

6　无接地开关方案柜型联锁的改进设计

前而所讲的开关柜前下门、后门等联锁方式都是通过接地开关的操作联锁机构来满足相应的联锁功能。但对丁进线(联络)隔离柜、PT柜、计量柜等此类不带接地开关功能的柜型，我们又将如何解决“五防”联锁问题？

下而以中置柜的一个典型的一次配置方案为例进行说明(如图5所示)。1#为进线隔离柜，2#为进线断路器柜，3#为计量柜，4#为压变，5#为出线柜。从一次方案图我们可以看出只有5#柜带接地开关，我们可以按本文前面介绍的联锁装置来实现开关柜的各项联锁功能，而1#-4#柜没有接地开关，高压回路有电时，不允许开门操作，防止误入带电间隔，防止带负荷分、合隔离开关(插头)。作为计量柜，电力部门对其有特殊要求，正常运行时防止PT手车拉出后退出运行，电度表不计费，防止发生盗电。

解决上述问题方法是：高压主回路带电时，门不能打开：进线断路器合闸状态时，隔离手车不允许操作：正常供电时，计量柜内的PT手车不允许退出运行，防止盗电。根据以上要求我们在1#-4#高压开关柜的后门加装电磁锁，通过强制型带电显示器装置与电磁锁的配合来实现后门的联锁。电气原理图见图4(只需将电磁铁换成电磁锁即可)，当柜内高压回路带电时，通过电磁锁实现后门闭锁，门不能打开：高压同路不带电时，电磁锁闭锁解除，门可以正常打开。前下门由于没有联锁机构，但可以在中置柜的左右中立柱加装中封板，用螺钉拧紧以防止误入带电间隔。而进线柜内隔离手车的联锁，也可以通过电磁锁来实现联锁。在隔离手车上加装电磁锁，通过电磁锁来阻止底盘车的摇进摇出动作，电磁锁线圈回路从进线断路器引入一对常闭的辅助接点。断路器合闸，辅助接点断开，电磁锁闭锁，隔离手车不能动作；断路器分闸，辅助接点闭合，电磁锁解除闭锁，隔离手车可以摇进摇出动作，满足防止带负荷分、合隔离开关(捅头)联锁要求。计量柜内的PT手车为防止正常供电时人为退出运行进行盗电，通过取消中门PT手车底盘车的操作孔，并且在开关柜门加铅封锁，即可解决防盗电问题。

7 结束语

KYN28－12中置柜作为3.6－12kV三相交流50Hz的户内成套配电装置，由于具有体积小、结构紧凑、防护等级高、安装维护方便、手车互换性好、完全金属铠装及彻底分离、所有操作可在柜门关闭的状态下进行、安全可靠等优点，在电力系统中得到广泛应用，为现代电网建设发挥着重要的作用。本人结合生产实际对产品“五防”联锁的改进提出一些看法，因水平有限，不足之处，敬请专家和读者指正。