ZS1型号10kV成套开关柜综合防误闭锁完善措施探究

方丽婷

（广东电网公司东莞供电局，广东东莞，523000）

0 引言

目前，10kV成套开关柜作为电力系统中的10kV电力设备的关键组成部分被广泛应用。而新型成套开关柜为进一步提高其安全性能引入了机械防误闭锁功能，但就目前10kV成套开关柜的机械防误闭锁能力而言，其并没有真正满足现今的防误闭锁要求。根据我国的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》，其针对10kV成套开关柜的功能以及性能提出了要求——必须满足防误闭锁的要求。因此对于目前已经投入使用的10kV成套开关柜需要进行完善，提高其防误闭锁能力，而这亦成为现今10kV成套开关柜发展的一大趋势。

1 变电运行专业对电气设备防误闭锁的要求

变电站作为电力系统的重要中间环节，对其进行运行维护管理的变电运行专业对于整个电力系统的安全运行具有不可或缺的重要意义。而一旦变电站内设备出现故障，亦或者是变电运行工作人员误操作，就会影响整个电力系统的稳定性，甚至会导致局部地区停电、工作人员触电伤亡等事故，因此防误闭锁管理的具有十分的必要性。

针对这一问题，电气“五防”的概念最早在上世纪八十年代被提出，并被首先应用于水利电力设备中。而随着管理水平及安全意识水平的不断提高，其从最早以法规的形式进行规定，从电气防误闭锁的设计概念入手，一直发展到运行、管理等环节均进行了明确规定，为其提供了理论支持。

变电运行的电气“五防”具体内容为以下五个方面：防止误入带电间隔；防止带负荷拉、合隔离开关；防止误合、分断路器；防止带电合接地刀闸或挂接地线；防止带接地刀闸或接地线合断路器(隔离开关)。

2 ZS1型号10kV成套开关柜及其防误闭锁现状分析

相较于其他类型的10kV成套开关柜，中置式开关柜具有典型的优越性，不仅仅安全性更高，而且操作维护更为简单便捷，因此目前其在变电站等电力系统中得到了广泛应用，而这其中要数早期ABB公司的ZS1型号10kV成套开关柜为典型代表。然而该10kV成套开关柜在实际应用中仍然存在着一定问题，安全隐患问题较为突出。以东莞供电局中当前使用的ABB公司的ZS1型号10kV成套开关柜为例子，其后柜门主要通过螺丝进行固定，没有进行相应的防误闭锁处理，存在以下安全隐患：（1）对于在ZS1型号10kV成套开关柜进行工作的人员而言，在工作过程中一旦由于各种原因发生误操作，从而拆除了相邻带电的开关柜后柜门，极易引发人身触电伤亡事故。（2）在变电站中10kV成套开关柜基本上呈一排或两排排列使用，因而一般在多开关柜检修或者安装完之后，可能会存在操作失误使得后柜门发生调换，进而导致该型号10kV开关柜的名称和编号发生调换。而当出现这种问题的时候，如果不能及时发现并处理，在工作人员对10kV开关柜进行操作处理的时候，可能会因此误入带电间隔，引发人身触电伤亡事故。（3）10kV成套开关柜的后柜门假设没有进行固定关闭，并且其接地刀闸此时可以以分闸状态存在，这种情况下该10kV成套开关柜一旦在带电运行中状态，或在冷备用时线路侧突然来电，亦或含有较大的感应电流，则会直接造成工作人员触电伤亡的严重后果。

3 ZS1型号10kV成套开关柜机械防误闭锁存在的问题

ZS1型号10kV成套开关柜的机械闭锁可以实现上述部分防误功能，但远达不到“五防”的要求。通过现场核对，并结合上述安全隐患，该成套开关柜防误闭锁主要存在以下两点问题：（l）虽然该10kV成套开关柜的后柜门有一把线路侧接地刀闸，但是由于电气工作的需要，部分工作需要装、拆接地线而不是分、合接地刀闸，而此时临时接地线与工作刀闸没有强制性的互联闭锁，因而不能防止带电装设接地线和带地线合刀闸。（2）柜体后门无合页，用螺栓整体固定，没有与柜体内的接地刀闸关联闭锁，设备带电时亦可以被整体拆卸，从而不能防止误入带电间隔。

4 ZS1型号10kV成套开关柜综合防误闭锁完善措施

针对上述ZS1型号10kV成套开关柜防误闭锁存在的安全隐患及问题，现提出相应的综合防误闭锁完善措施，从电气闭锁、机械闭锁、微机五防闭锁三方面考虑力求解决问题。

而从上述三个方面的任一方面来完善防误闭锁措施，都需要首先解决后柜门只能用螺丝固定的问题。仅用螺丝固定的后柜门，便于拆卸而不便于打开，打开该门便等同于将其整体拆卸了下来，则此时对其加装防误闭锁装置亦极其复杂。

在电气闭锁方面，可在该10kV成套开关柜的二次接线柜内引线至后柜门的开合侧安装开关电控锁，其通过接地刀闸的合闸到位辅助接点控制（图1）。当接地刀闸在分闸状态时，该合闸到位辅助接点处于常闭状态，此时开关电控锁通电，其内锁头被磁吸牢牢吸住无法打开；而当接地刀闸合闸到位后，该合闸到位辅助接点从闭合状态转为打开状态，此时开关电控锁失电，通过电控锁上的推钮即可打开后柜门。

图1 电控锁二次回路示意图

在机械闭锁方面，可在该10kV成套开关柜柜门的开合侧安装机械锁。该锁通过机械连杆和弹簧等机械结构与接地刀闸形成相互联锁的状态。当接地刀闸合闸到位时，才能从外侧打开机械锁，从而打开后柜门；而且只有当后柜门关好，机械锁恢复到位后，才能拉开接地刀闸，进行送电操作。

在微机五防闭锁方面，可在该10kV成套开关柜柜门的开合侧加装一把微机五防机械锁，使其五防逻辑（图2）经过在合上接地刀闸步骤后或者是经过安装接地线步骤后时才能符合条件打开该锁，打开后柜门。反之，则需要先经过闭合后柜门步骤才能拉开接地刀闸或拆除接地线。

图2 微机五防逻辑示意图

电气闭锁、机械闭锁、微机五防闭锁三者的闭锁方法都存在的自身的优缺点。相较于其他两种方式，电气闭锁在后台机上能够清晰地看到相应开关和刀闸的位置，后柜门能受其闭锁，结构严谨、闭锁可靠，但需要新增不少二次线使接线复杂化，而单一辅助接点一旦故障则无法打开后柜门，同时无法使后柜门与接地线相互联锁；机械闭锁则在现场10kV成套开关柜中清晰可见，闭锁结构不易损坏，安全可靠，维护简单，但其改造复杂，经济成本高，且与电气闭锁一样无法与接地线相互联锁；而微机五防锁则只需在后柜门上加装一把微机五防机械锁并在五防机中添加相应五防逻辑，改造简单，经济成本低，且能够与接地线形成相互联锁，但其闭锁结构只需经过五防逻辑，不能与断路器、接地刀闸的实际位置进行联锁，闭锁可靠性较差。

5 结论

本文提出了新的方法和措施来对其进行完善处理。对其安装机械、电气以及微机五防等防误闭锁装置，并进行逻辑控制，在实际的应用中亦验证了其能较好地提高了ABB公司的ZS1型号10kV成套开关柜的防误闭锁功能，并和整个系统之间相互协调配合补充，完善了防误闭锁性能，满足电气“五防”特性要求。