浅析高压开关柜五防机械联锁

浅析高压开关柜五防机械联锁

王春玲1，2，3

（1.安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司技术中心安徽芜湖241008；

2.安徽省电器设备电磁兼容（EMC）省级实验室安徽芜湖241008；

3.安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司安徽芜湖241008）

摘要：随着科学技术的发展，各行各业都对安全特别重视，特别是在一些高危领域，安全更是被看作重中之重。在电力行业也是这样，必须确保操作人员和设备的安全。而机械联锁对于高压开关柜来说相当于一个保险设备，无论对于人员和设备安全，还是电网的安全来说，都是至关重要的。本文就主要简单介绍了五防机械连锁，对其进行探讨和研究，同时对高压开关柜五防机械联锁进行讨论，研究机械联锁中断器和隔离开关的连锁实现，对联锁的方式进行探讨，对高压开关柜断路器隔离开关的操作顺序进行阐述。

关键词：高压开关柜；联锁方式；机械联锁

一、五防机械联锁的概述

在电网工作过程中常常会出现错误的操作，这些操作给电网的安全运行埋下了隐患，为了避免此类情况的发生，一方面需要加强操作人员的素质和专业技能，另一方面也要在设备中设置保险装置。在开关柜中加入强制的联锁装置就是一种保险。五防联锁就是一种比较好的联锁装置，故名思意，五防联锁的五防对应了五种不同的功能：一是防止误分误合的断路器，二是防止带负荷分合上下的隔离开关，三是防止带点操合接地的开关，四是防止带有临时接地线，五是防止有人误入带电间隔。

机械连锁在进行联锁方面还分为了许多不同的形式，连锁的方式也各有优势和不同，比较常见的有机械联锁，机械程序锁，以及电磁锁和带电显示装置等。机械联锁的有其独特的优点，那就是相对来说可靠性较高一些，比较值得信赖，但是一些零件结构比较复杂，有些机械联锁对于工艺的要求还特别高，不仅难于实现，还大大增加了成本。与其相对应的机械程序锁相对来说结构就比较简单，但是存在万能钥匙的情况下可靠性就会降低，很难避免人员操作失误的情况，对于无人值守变电站来说这种方式是无法采用的。还有就是电磁锁，可以作为机械联锁和机械程序锁之后的备选方案，但是机械锁比较容易损坏，如果遇到损坏，还需要外接设备来维持工作，这就使得可靠性相对降低。最后的一种带电显示装置可靠性相比前面几种可靠性更低，一般不会考虑。

金属封闭性设备是现在在配电设备领域开关设备使用比较多的，这种设备平时也是变电所操作人员使用最多的，它对设备和人员的安全，还有电网的安全稳定运行也起到了非常重要的作用，可以说是一种必不可少的设备。当前使用的开关柜机械联锁其操作部位之间既是相互联动，也能相互制约，这一设计能够在不需要钥匙的情况下实现自动开锁，同时如果发生了错误的操作，也能实现自动闭锁。操作起来比较方便简单，安全可靠，也能实现当前的主要要求。

二、机械联锁中断路器和隔离开关的联锁实现

机械联锁中断路器和隔离开关是有一定的联锁关系的，通常在高压柜中不能实现负荷电流的接通或者切断，这是因为高压柜中的灭弧装置制约了这一过程。只有在断路器分断的情况下，隔离开关的操作才能进行。高压柜中闭锁手柄可以实现很多的功能：当闭锁手柄在分断闭锁时，此时的断路器不进行合闸，柜门处于关闭的状态，但是隔离开关不受影响，接地开关也可以操作；在闭锁手柄工作状态下，断路器可以合闸，柜门处于关闭的状态，隔离开关无法操作，接地开关也无法操作；在闭锁手柄检修状态下，断路器可以进行合闸也可以分闸，柜门处于打开状态，此时接地开关无法操作，隔离开关也无法进行操作。

可以说闭锁功能的手柄对于一系列的开关的操作是非常重要的，在高压柜中的隔离开关和接地开关进行操作时，应该控制闭锁功能手柄处于分段闭锁的位置，断路器则是不应该合闸，处于分断的情况；闭合断路器如果处于工作状态，即进行送电时，闭锁功能手柄应该处于“工作”的位置，此时接地开关应该分闸，而隔离开关合闸。闭锁功能手柄在断路器合闸时就会马上卡死，从而实现隔离开关和断路器的机械联锁。

三、高压开关柜断路器隔离开关操作顺序分析

对于高压开关柜断路器隔离开关来说，有其固定的操作顺序，正确的操作顺序可以保障人员安全和设备安全。送电时，母线侧的隔离开关是应该处于合上的状态，而在停电时则应该把隔离开关断开。这种操作顺序是比较一般的操作顺序，这样可以保证在错误操作发生时，断路器可以起到充分的保护作用，避免发生事故，防止事故情况扩大。错误的操作带来的危害是相当大的，比如在送电时断路器放在了合闸地方，而隔离开关是后合的，此时母线一侧的隔离开关就会带负荷送电，引起弧光短路的现象。这种情况一旦发生很难很快得到有效的控制引起了弧光短路的现象，相对于前一种顺序，短路点在断路器的外侧，断路器可以及时的跳闸，这样就可以缩小事故的范围。所以，在停电时错误操作时，应该先分线路侧隔离开关，和上述说到的情况相同，断路器可以有效的控制事故的范围。但是上述操作的正确顺序在实际情况下正确进行还是比较困难的，这时候想要从根本上解决问题，就要保证断路器与隔离开关之间的联锁很可靠。

四、“五防”联锁的完整性

我国的国家标准对于联锁也有相应的规定，一些方法允许提示性，比如误分和误和断路器，但是其余的联锁关系则要在开关柜的结构中来进行实现。在开关柜的操作中，合闸和分闸的程序都应该达到联锁的要求。

1.防止带负荷分、合隔离开关

防止带复负荷分、合隔离开关主要是针对手车柜来说的，因为在一般的固定柜中，断路器在合闸的情况下时不能操作隔离开关的，这种情况不需要考虑带负荷分、合隔离开关。但是对于一些手车柜中的一些产品，仍然使用的是被动式的联锁及电气联锁，这种产品是无法预防带负荷操作的小车开关的，这种产品就应该加以改进。

2.防止带电挂（合）接地线（接地开关）和带接地线（接地开关）合闸

标题上的这两种要求在一个开关柜中是可以完整的实现的，方式也比较容易。主要分为三种情况：一是让断路器、隔离开关、接地开关这三部分能够实现相互联锁，这就需要事先设计好操作系统。第二是接地开关和隔离开关共用，第三是在断路器合闸时，电路的合闸回路可以被切断。

3.防止误入带电间隔

一般高压开关柜都应该满足一个条件，那就是满足防止误入带电间隔的设计要求，这一要求是比字机械上是较容易实现的，只需要在接地开关合闸后，开关柜前后门才可以打开就行了，但是在实际中往往没有这么简单的可以实现，现实情况是比较复杂的，所以这一要求完全实现还存在一定的难度。实际的执行过程中，理想中前后门开启后，接地开关是不能分闸的，但是这一要求往往容易被忽视，从而导致误入带电间隔，造成安全事故。为了实现安全，可靠的联锁设计应该在前后门关闭后，接地开关才能允许分闸。

五、机械联锁的可靠性

高压开关柜中的五防机械联锁，其最大的设计要求还是可靠，无论是在潮湿，高温，低温还是在其他的环境下都应该在其使用期间安全可靠，其次设计也要做到简单灵活，方操作人员的使用和维护。如果遇到操作人员使用不当的情况，联锁还要有充分的预防事故和阻止错误操作的功能，不能引起重大的事故和人员伤害的情况，日常高压开关柜使用的联锁也应该尽量满足这些要求。

六、结束语

综上所述，机械联锁对于操作中设备和人员的安全是非常重要的，同时对于电力系统的运行也必不可少，如何在正确的运用和使用五防机械联锁时当前需要研究的重点课题，同时也要不断发现当前机械联锁中出现的问题和漏洞，在此基础上加以研究和改进，只有这样才能让机械联锁更加先进合理，符合生产的要求，保障人员设备安全，为电力系统提供保障。

参考文献：

[1]《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》（GB3906―2006）

[2]《高压开关柜闭锁装置技术条件》（SD318-89）

[3]王章勇.中压双电源进线开关柜机械联锁的技术及改进[J].科技与企业，2012（9）：38-39

[4]杨伟国.高压开关柜后门联锁的完善[J].农村电气化，2010（5）：68-70