西门子刀闸机构箱加装观察窗的技术改进

摘要：由于刀闸机构箱都加装有五防锁，运行人员开展机构箱等的日常检查时需履行开锁流程，并逐个机构箱打开五防锁，而且西门子系列刀闸机构箱是通过异形螺帽扭紧箱门的，箱门开启费时费力，频繁的开启也容易进水汽进小动物，这种检查模式耗时长且效率低下而不彻底，已不再适应电网大力发展的要求，另外，在操作过程，一旦刀闸发生拒动导致拉弧现象，无法快速打开机构箱门进行事故处理。通过技术分析发现：通过在西门子刀闸机构箱加装观察窗的技术改进，可以达到快速查看箱内情况、紧急事故处理的目的。本文详细阐述了西门子刀闸机构箱加装观察窗的多用途、改进后的安全经济效益，及可推广效果。

关键词：观察窗;西门子;五防锁

1.引言

刀闸电机电源投退作为传统变电操作的辅助操作，主要是为了防止现场人员在操作过程中误拉误合设备刀闸。近年来，随着调控一体化的不断深入推进，电网设备操作已经逐步由传统变电运行现场操作转变为调度远程操作。设备操作前后由现场运行人员辅助进行刀闸电机电源投退，不仅增加了调控远程操作的等待时间，也增加了变电运行人员的工作负担，已不适应调控远程操作设备的需要，变电站在落实风险防控措施后保持刀闸电机电源常态化投入。为此，出于安全考虑，刀闸机构箱都加装有五防锁。

2.现场调查

某500kV变电站刀闸都是采用西门子厂家，刀闸机构箱加装五防锁后，运行人员按照运维策略开展机构箱等的日常检查，检查箱体密封、防潮、防小动物措施是否完好，需要履行开锁流程，并逐个机构箱打开五防锁，而且西门子系列刀闸机构箱是通过异形螺帽扭紧箱门的，箱门开启费时费力，频繁的开启也容易进水汽进小动物，这种检查模式耗时长且效率低下而不彻底，已不再适应电网大力发展的要求。

另外，在操作过程，由于机构箱门被上锁，无法通过观察机构箱内电机的行程开关判断刀闸是否到位。而且一旦刀闸在分合过程发生拒动导致拉弧现象，需要履行五防锁具解锁开锁流程后方可打开机构箱门进行事故处理，延误了事故处理效率。

3.技术改进方案

为解决上述问题，通过在西门子刀闸机构箱门上适当的位置加装观察窗进行一系列技术改进，可以实现运行人员免开箱门就可以及时观察到机构箱内情况，可大大降低运行人员的工作量。改进方案包括以下内容：

1、采用通光性好，耐磨，抗老化的钢化玻璃制作观察窗。

2、在西门子刀闸机构箱门上适当的位置开孔，通过H型密封橡胶条固定钢化玻璃观察窗

3、观察窗外面制作与其大小对应的可翻转式矩形防晒挡板，通过铰链固定在箱门上，在连接处加装挡雨横条，从而防雨遮光，延长使用寿命。

4、防晒挡板上可嵌入设备对应的双编标识牌，充分利用空间。

5、在观察窗上设计一个紧急开启拉板，一旦刀闸在分合过程发生拒动导致拉弧现象，可以通过拉板拉开玻璃窗按触接触器进行事故处理。

4.材料方案选用

根据上述分析，需对机构箱门观察窗的透视材料和制作工艺进行改进。

4.1观察窗材料的选取

观察窗材料应该满足隔热、防爆、抗老化、透视度高的应用要求，经过查阅众多资料，这里采用钢化玻璃是不二选择。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。钢化玻璃的主要优点有：

1、钢化玻璃具有安全性，这主要是从保护人体方便说的，钢化玻璃如果受到特别大的外力遭到破坏后，碎片是蜂窝状的钝角小颗粒，因此在特殊情况下对巡视和维护人员没有太大伤害。

2、钢化玻璃具有高强度性，强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯强度是普通玻璃的3～5倍，抗冲击强度是普通玻璃5～10倍，提高强度的同时亦提高了安全性。

3、钢化玻璃还具有热稳定性，钢化玻璃可以承受巨大的温差而不会破损，抗拒变温差能力是同等厚度普通浮法玻璃的3倍。可承受150℃的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。

4.2观察窗附件的选取

4.2.1橡胶垫的选取

由于在户外使用，要考虑满足到防水密封性能要求。另外考虑到材料要使用广泛，加工快捷，更换方便，便选择了俗称“橡胶王”的氟橡胶。

氟橡胶橡胶分子中含有氟原子，氟原子与碳原子组成的化学键性能很高，且随其氟化程度的提高而增强，氟原子的包裹还可以保证碳-碳键的化学隋性。这种特殊的分子结构，使氟橡胶具有突出的耐高低温性能，在-20°～+200°的温度范围内保持良好的使用弹性，耐臭氧、耐天候老化，宜作热机械中的密封衬垫。无毒可制作绝热、绝缘制品及医用橡胶制品。同时具有防水、阻燃、耐高温、导电、耐磨、耐油等优良性能，广泛用于机械、电子、水暖等多种行业。

氟橡胶具有以下优点：1、化学稳定性氟橡胶具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。2、耐高温性能优异，氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样，可以说是目前弹性体中最好的。3、耐老化性能好，具有极好的耐天候老化性能，耐臭氧性能。4、机械性能优良，有优良的物理机械性能，吸湿性比其他弹体低，可作为较好的电绝缘材料。

4.2.2固定方式的选取

在选择好观察窗材料及密封材料后，需要设计出一种良好的固定方式，才能很好的固定好材料。为了方便切割，在机构箱门上采用方形孔切割，用切割工具切割方形孔，开孔尺寸应满足能够观察到机构箱内行程开关、电机电源空开、分合继电器等元件的状态。高强度钢化玻璃通过密封胶条嵌入方形孔，与机构箱门固定一体。为了避免钢化玻璃观察窗的长期受光照加速老化，在观察窗表面设计配有与其大小对应的可翻转式矩形盖板，盖板上可嵌入设备对应的双编标识牌。

4.2.3紧急开启拉板设计

在观察窗上方暗藏Г型拉板，一旦刀闸在分合过程发生拒动导致拉弧现象，运行人员可以通过拉板打开观察窗，按触分合闸接触器，合上或者拉开刀闸，消除拉弧现象。

5.改造带来的影响

5.1社会经济效益

在西门子系列刀闸机构箱加装带有密封胶圈的钢化玻璃观察窗，达到通过观察窗就能清晰地察看到箱内的情况，无需进行开锁-开箱门-关箱门-上锁等一系列复杂操作，能使运行人员免开箱门就可以快速查看箱内情况，一目了然，大大提高了工作效率，同时极大降低了因开箱门而导致的小动物和水气侵入的风险。

5.2安全效益

运行人员通过刀闸机构箱观察窗上的紧急开启拉板可以直接按触接触器，无需履行五防锁具解锁开锁流程，有助于快速处理刀闸拒动导致的拉弧现象，提高事故处理效率，确保了设备的安全稳定。

6.结语

经过以上分析和材料选择验证，在西门子系列刀闸机构箱加装带有密封胶圈的钢化玻璃观察窗，具有足够的硬度和密封性，能够很好的适应户外环境;观察窗上紧急开启拉板的设计有助于快速处理刀闸拒动导致的拉弧现象，可以证实此次西门子系列刀闸机构箱加装观察窗改进是完全可行的。通过此次改进，可以提高运行人员工作效率，减少设备故障概率，提高事故处理效率，确保了设备安全稳定运行，达到了改造目的。而且该改造项目投入资金少，工作量小施工简单，便于推广实施。

参考文献

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[2]王少龙高建军.高压开关柜运行中存在的问题及改进措施[J]零世界，2013（5）.

[3]赵文胜.厂用高压开关柜观察窗的改进[J].山东工业技术，2015（15）.

【作者簡介】颜广兴，男，广东惠州，大学本科，广东电网有限责任公司惠州供电局，高级工程师，从事变电运行工作。