关于手车柜的接地开关电气闭锁故障分析黎志昭

关于手车柜的接地开关电气闭锁故障分析黎志昭

黎志昭

（广东小鹰电气有限公司广东佛山528226）

摘要：变电站的电气闭锁是将开关、断路器以及刀闸的接点串联在操作回路中，以此实现闭锁逻辑的目的。电气闭锁的主要优势是闭锁比较可靠，能及时的防止检修或者试验中误拉及误合等操作行为。本文主要以某电站的一次实际故障为例，对某手车柜的接地开关电气闭锁故障进行分析讨论，并提出一些提高手车柜安全运行性能的措施。

关键词：接地开关；安全运行；闭锁回路；电磁铁线圈

一、接地开关电气闭锁原理

某变电站手车柜采用高压金属封闭式真空开关柜，由断路器手车室、母线室、电缆室、继电气仪表室组成。柜内配置主要有断路器、电流互感器、接地开关和带电显示装置。该手车柜的接地开关电气闭锁原理如图1所示，其动作过程如下：线路停电时，带电显示器装置传感器B1、B2、B3无交流电压输入，带电显示装置传感器K1、K2、K3线圈无电，因此不动作。而带电显示器控制正电源经输入继电气常闭节点K11、K21、K31至输出继电气K4线圈，K4启动，其常开接点K41闭合，闭锁电磁铁线圈TG励磁，顶杆被吸回，接地开关闭锁活门可按下，可插入接地开关摇把进行操作。线路带电时，当带电显示装置传感器B1、B2、B3有18V以上的交流感应电压输入时，带电显示器输入继电气K1、K2、K3动作，其常接点断开，带电显示器输出继电气K4线圈失电，其常开接点K41断开，闭锁电磁铁线圈TG失电，顶杆返回，接地开关闭锁活门被电磁铁顶杆卡住而无法按下，其操作摇把无法插入，不能进行操作。

二、故障概况

该电站某线路C线缆A相避雷器引线线夹发生断裂，引起相间短路故障，造成C断路器保护动作跳闸。由于避雷器引线断裂掉落在同杆架设的B线路上，致使线路无法送电。根据该站的故障记录进行针对性检测发现：①手车柜接地开关电气闭锁电路电源进电压值为241V，超出电磁铁220V额定电压范围。②闭锁电磁铁线圈阻值和吸合、释放电压试验显示，有3个手车柜接地开关电气闭锁电磁铁不动作，所有闭锁电磁铁线圈外表变色，存在长期发热现象。③带电显示器输入、输出继电气动作电压试验显示其能可靠动作。④其接地开关电气闭锁电路没有发现串联阻容。⑤电缆室除潮装置装于后柜，而闭锁电磁铁装在前柜右上角，除潮效果不明显。最终得出闭锁电磁铁线圈烧坏原因为：闭锁电磁线圈创时间带电运行，线圈发热引起温度过高造成绝缘老化，导致线圈烧坏：坏境潮湿，线圈绝缘受潮，导致线圈因内部短路烧坏。带电显示器输出继电气接点断开时产生的感应电动势烧坏线圈。

三、技术改造

经过上述检查分析，该站对此次故障提出以下改造建议：①经核对发现误将241V合闸电源接入，导致接地开关电气闭锁电路输入电压过高。后改为接入220V控制电源。②针对原有除潮装置对电缆室前柜除潮效果不理想的问题，增加1套除潮装置安装在闭锁电磁铁位置下方。③在接地开关电气闭锁启动电路中，利用闭锁电磁铁线圈吸合电压低于工作电压的特性，通过串联1个阻容电路就可以降低线圈电流和功率从而降低线圈发热量。当线圈断电时，阻容电路吸收电路中的能量，可避免线圈烧坏。④在闭锁电磁铁线圈串联1个限流电阻，并在限流电阻两端接1个电容，如图2所示。当线圈通电时，电容相当于短路，输入电压经串联限流电阻分压后加在闭锁电磁铁线圈两端，闭锁电磁铁励磁动作。电容充电至稳定状态时相当于开路，经限流电阻分压的电压产生的电磁力完全能够维持闭锁电磁铁在吸合状态，从而减少闭锁电磁铁线圈的电流和线圈发热。当线路带电时，可以避免感应电动势击穿线圈绝缘，确保闭锁电磁铁的安全运行。⑤根据闭锁电磁铁线圈额定电压、电阻，计算出额定电流和功率，参考试验得出的闭锁电磁铁线圈的启动电压，选择所需的电阻、电容、接线端子，再根据手车柜带电显示器安装位置，选择规格为650mmX400mm电路板进行焊接组装。⑥对闭锁电磁铁进行通电试验得出，相较于闭锁电磁铁直接接入220V电路，其接入阻容电路板后发热明显降低。由此可见，加装电路板，可降低闭锁电磁铁运行电压和电流，解决闭锁电磁铁线圈长期通电造成发热甚至烧坏的问题。

四、提高手车开关柜安全运行的措施分析

提高手车式的绝缘性能，可避免由于绝缘性能不良导致的各种故障，保证供电系统的正常运行。建议措施如下：①可在柜内装设如凝露控制器配套加热器等可以进行自动除湿的装置，保持柜内处于干燥的状态，提高其绝缘能力。②进行定期清抹处理工作，对开关柜内部进行定期清抹，防止积尘，以此来提高绝缘能力。③做好柜内电器接地及柜体接地工作，并且严格保证其接地电阻符合设计要求，以此来避免在单相接地时出现拉弧现象而引起局部过电压和相间短路的故障，提高其技术性能。④通过使用相应等级的热缩绝缘套管将柜内母线、触头裸露部分有效包裹，以此来对柜内母线进行强化绝缘处理，杜绝因电弧而导致母线相间短路现象的发生。⑤为电压互感器选用性能优良的铁芯，使其在一定的过热环境中然能保持优良的绝缘性。⑥选用纯净的灭弧绝缘材料作为熔断器内的填充物，保证其具有优良的熄灭电弧的能力，并且能够保证在一定的工频电压下不发生放电现象。

提高手车开关柜的机械性能：①加强断路器动作过程中的机械振动监测，主要监测机械部分的卡涩、机构运动零件脱落、缓冲器性能，运行过程中有无非正常碰撞等，并对出现问题的机械机构给予及时的修整，或更换性能更好的零部件，来提高其机械性能。②选用压缩性能优良的弹簧，保证合闸弹簧的压缩状态处于最佳。③由于在不同的应用场合，开关柜的工作状态有很大差别，这就导致其中断路器的使用也存在差别，有些断路器需要频繁接通与分断，而有些断路器则在投入运行后几乎从不动作，有些在寿命限内要多次开断短路电流，而有的则一次都不用开断。因此，我们应该针对不同用途的断路器来分别选用不同寿命次数的机械结构来提高其接通与分断方面的机械性。

五、小结

总之，电气闭锁是通过电磁线圈的电磁机构动作来实现解锁操作，在防止误入带电间隔的闭锁环节中是不可缺少的闭锁元件。综上所述，本文先对手车柜接地开关的电气闭锁原理进行分析，然后以实际案例出发，对某变电站手车柜接地开关的电气闭锁故障进行分析讨论提出技术改造措施，最后针手车柜的安全运行提出了一些改进措施。

参考文献

[1]吴靓.10kV手车式开关柜运行情况分析.[J].中国农村水利水电.2005，08.

[2]申磊，贾廷波.变电站电气闭锁验收的探讨[J].才智，2012，35.