隨著變電站綜合自動(dòng)化水平的提高，電動(dòng)隔離開關(guān)得到了廣泛的應(yīng)用。在超高壓變電站中，220~500kV倒閘操作用的隔離開關(guān)中大都配置電動(dòng)及手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，既能遠(yuǎn)方操作，又能在緊急情況下進(jìn)行就地操作。在這種情況下，為了有效防止電氣誤操作事故的發(fā)生，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對(duì)其控制回路進(jìn)行分析研究具有重要意義。

1 典型回路設(shè)計(jì)

隔離開關(guān)控制回路大體上分為主控制回路和輔助控制回路兩個(gè)部分，并且彼此獨(dú)立設(shè)計(jì)。其中，前者為動(dòng)力操作回路，后者包括位置指示、加熱祛潮等，其原理及接線簡(jiǎn)單，這里就不再贅述。

1.1單相操作方式

如圖1（除虛線框外的回路部分），三相共用一個(gè)操作機(jī)構(gòu)箱，通常裝在B相，所有的控制回路都集中在該操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，其它兩相的操作由B相電機(jī)通過機(jī)械拉桿的帶動(dòng)來完成。隔離開關(guān)在分閘位置時(shí)，按合閘按鈕接通合閘回路，并通過其自保持觸點(diǎn)保持接通狀態(tài)，直到行程開關(guān)將合閘回路斷開，合閘接觸器失磁，斷開其自保持觸點(diǎn)，合閘過程完成。分閘過程與之相同。

圖1 單項(xiàng)操作方式

Q—輔助開關(guān)；SP3、SP4—行程開關(guān)；SP1—門控；SB1—分閘按鈕；SB2—合閘按鈕；SB3—停止按鈕；SBT2—遠(yuǎn)方/近控選擇開關(guān)；M—交流電機(jī)；KM1—分閘接觸器；KM2—合閘接觸器；QF1—電動(dòng)機(jī)保護(hù)開關(guān)；QF2—微型斷路器；R1、R2、R3—相位繼電器；DCS—電磁鎖

1.2 三相電氣聯(lián)動(dòng)操作方式

在以往的設(shè)計(jì)中，三相操作回路分別獨(dú)立設(shè)計(jì)，即每一相都設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的操作機(jī)構(gòu)箱，且在每相操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)均設(shè)有分閘、合閘和停止操作控制回路，這種操作方式有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：（1）操作結(jié)構(gòu)需要更多的控制元件；（2）電纜布線較多；（3）單獨(dú)操作時(shí)，需要在三相之間來回走動(dòng)，操作不方便。

因此，目前，典型的三相電氣聯(lián)動(dòng)操作采用圖2（除虛線框外的回路部分）的設(shè)計(jì)方式，每相同樣設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的操作機(jī)構(gòu)箱，并有相應(yīng)的控制元件，但總的分閘（SB1按鈕）、合閘（SB2按鈕）和停止（SB3按鈕）控制回路集中在某一相（比如，圖2集中在B相）。

圖2 三相電氣聯(lián)動(dòng)操作方式

KT1—熱繼電器；Q—輔助開關(guān)；SP3、SP4—行程開關(guān)；SP1—門控；SB1—分閘按鈕；SB2—合閘按鈕；SB3—停止按鈕；SBT2—遠(yuǎn)方/近控選擇開關(guān)；SBT3—三相聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)；M—交流電機(jī)；KM1—分閘接觸器；KM2—合閘接觸器;QF1—電動(dòng)機(jī)保護(hù)開關(guān)；QF2—微型斷路器

為了實(shí)現(xiàn)三相獨(dú)立操作的功能，在該相（B相）中增加一個(gè)三相聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SBT3即可完成。SBT3有四個(gè)位置，如圖3所示。

圖3 三相聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)位置關(guān)系

1.3 共性設(shè)計(jì)

1）聯(lián)鎖回路

在分閘回路中串入合閘接觸器的常閉觸點(diǎn)KM2，合閘操作時(shí)，合閘接觸器的常閉觸點(diǎn)KM2打開，閉鎖分閘回路。同理，在合閘回路中串入分閘接觸器的常閉觸點(diǎn)KM1，分閘操作時(shí)，分閘接觸器的常閉觸點(diǎn)KM1打開，閉鎖合閘回路。這樣就實(shí)現(xiàn)了分、合閘回路的相互聯(lián)鎖，以防止分、合閘接觸器同時(shí)動(dòng)作，造成交流電源短路故障。

2）自保持回路

在正常情況下，唯有分(合)閘按鈕或分(合)閘接觸器的自保持觸點(diǎn)在接通位置，才能使隔離開關(guān)完成分(合)閘過程，這是唯一必要條件。因而，電動(dòng)操作中的分(合)必然是ab (ac)間短接。若不設(shè)置該回路，必須始終按住分(合)閘按鈕，一旦松開，必然會(huì)造成分(合)閘過程的中斷，這顯然是不合理的。

2 輔助功能的設(shè)計(jì)

2.1手動(dòng)操作閉鎖

電動(dòng)操作回路，由于某種原因不能電動(dòng)操作時(shí)，在緊急情況下需要手動(dòng)操作。因此，控制回路的設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮這種情況的發(fā)生。為了保證手動(dòng)操作時(shí)，不誤引起電動(dòng)操作回路的啟動(dòng)，造成人員的傷害和設(shè)備的損害，必須采取有效的防誤措施。

1）電磁閉鎖

電磁閉鎖是在操動(dòng)機(jī)構(gòu)中設(shè)置專門的電磁繼電器，如圖1，當(dāng)切換開關(guān)SBT2切換到手動(dòng)位置(圖中未畫出)時(shí)，電磁繼電器帶電勵(lì)磁，其常閉觸點(diǎn)DCS斷開，解除電氣操作回路，允許隔離開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)操作動(dòng)作。國(guó)內(nèi)在電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)中很少使用。

2）限位開關(guān)閉鎖

圖4 常閉觸點(diǎn)控制

圖4中，當(dāng)操作把手9插入旋轉(zhuǎn)軸后，把限位開關(guān)1的常閉觸點(diǎn)8打開，從而斷開了控制回路，允許隔離開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)操作動(dòng)作。

圖5中，當(dāng)打開操作機(jī)構(gòu)的門后，門控（限位開關(guān)）1的常開觸點(diǎn)打開，從而斷開了控制回路，允許隔離開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)操作動(dòng)作。這樣就保證了只有關(guān)上該門，才能進(jìn)行電動(dòng)操作。

圖5 常開觸點(diǎn)控制

圖4、圖5中：1—門控（限位開關(guān)）；2—門；3—電動(dòng)機(jī)；4—旋轉(zhuǎn)軸；5—控制回路；6—控制電源；7—門控常開觸點(diǎn)；8—常閉觸點(diǎn)；9—手動(dòng)操作把手

2.2 電機(jī)缺相運(yùn)行控制

380伏的三相電機(jī)在只有2相的情況下是，啟動(dòng)困難或不能啟動(dòng)，發(fā)出嗡嗡的聲響。在運(yùn)轉(zhuǎn)中電機(jī)缺相是可以運(yùn)行的，但電動(dòng)機(jī)振動(dòng)增大，聲音異常，且另外兩項(xiàng)要承擔(dān)缺項(xiàng)的電流，所以極易因過流燒毀電機(jī)。為避免缺相運(yùn)行情況的發(fā)生，可以在控制回路中增加缺相控制繼電器（圖1虛框中的R1、R2、R3）。

但是，增加缺相控制后，若缺相情況若發(fā)生在操作過程中，會(huì)造成操作一半的時(shí)候，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而引起電弧對(duì)隔離開關(guān)的持續(xù)放電。這是不利的。所以，通常不采用這種方式。

2.3 防誤控制

電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)中，隔離開關(guān)的操動(dòng)閉鎖機(jī)構(gòu)多采用電氣閉鎖或程序閉鎖(軟件鎖)。電氣閉鎖（圖1、圖2中的外部聯(lián)鎖）是在隔離開關(guān)的電氣控制回路中，直接接入斷路器、接地刀閘和隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)以達(dá)到閉鎖的目的。

程序閉鎖是按照防誤操作規(guī)則，將斷路器、接地刀閘和隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)所傳送的信息，經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序軟件進(jìn)行邏輯判斷，傳送給電腦鑰匙，再把電腦鑰匙插入電編碼鎖（DBS）（見圖6）實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備閉鎖的功能，或經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序軟件進(jìn)行邏輯判斷后，直接發(fā)出遙控閉鎖信號(hào)，使得遙控閉鎖繼電器的常開觸點(diǎn)（YBJ）（見圖6）閉合，來實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備閉鎖的功能。

在控制回路中，應(yīng)以電氣閉鎖為主，輔以程序閉鎖，兩者結(jié)合起來，才能更好地實(shí)現(xiàn)防誤操作，達(dá)到“五防”的目的。

3 問題探討

3.1 遙控分、合閘和停止按鈕的設(shè)置

當(dāng)操作隔離開關(guān)時(shí)，操作人員站在隔離開關(guān)的下方進(jìn)行操作，同時(shí)按照運(yùn)行規(guī)程規(guī)定抬頭注視動(dòng)、靜觸頭的運(yùn)作過程并目測(cè)其是否到位，此時(shí)若發(fā)生支持絕緣子斷裂，操作人員即使反應(yīng)敏捷也難以逃出絕緣子的影響范圍。因此，需要在就地分、合閘和停止按鈕旁并接遙控分、合閘按鈕，以實(shí)現(xiàn)對(duì)隔離開關(guān)的遠(yuǎn)方控制。

3.2 隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)的控制

因?yàn)樵诘湫偷目刂苹芈吩O(shè)計(jì)中，通常依靠行程開關(guān)(圖1中SP1、SP2，圖2中SP3、SP4)來控制分、合閘回路的完成。但為了保險(xiǎn)起見，分、合閘回路分別引入隔離開關(guān)的常開、常閉輔助觸點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)二級(jí)閉鎖。這樣能有效地防止因電機(jī)無法停止運(yùn)轉(zhuǎn)，造成支柱絕緣子斷裂事故的發(fā)生。

3.3 外部聯(lián)鎖

外部聯(lián)鎖即是通常所說的電氣閉鎖。

3.4 控制電源

控制電源不必單獨(dú)設(shè)置，可以直接利用電機(jī)電源中的某一相來實(shí)現(xiàn)，例如把L1與W1直接相連即可。單獨(dú)設(shè)置控制電源和電機(jī)電源時(shí)，除了接線復(fù)雜一些，并無多大的意義。這是因?yàn)?，若二者中有一路發(fā)生問題，即使另一路是可靠的，也不能對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行操作。

3.5 防誤閉鎖裝置位置的確定

如圖6（a）把防誤閉鎖裝置（電編碼鎖DBS和五防遙控閉鎖繼電器YBJ）直接接在電源回路中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的防誤控制，從而達(dá)到防誤的目的。這種接線方式簡(jiǎn)單、直觀。對(duì)于五防遙控閉鎖繼電器YBJ，由于它在進(jìn)行正確的邏輯判斷發(fā)出信號(hào)后，其常開觸點(diǎn)會(huì)一直閉合，直到操作結(jié)束或人為干預(yù)接除。

而對(duì)于電編碼鎖DBS，由于要人為的把電腦鑰匙插入其中才能進(jìn)行操作，且要用手不停的緊握電腦鑰匙，否則，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，一旦電腦鑰匙松動(dòng)，就會(huì)造成控制回路的斷電而使得電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，需要操作人員及時(shí)做出正確的反應(yīng)，否則會(huì)引起電弧對(duì)隔離開關(guān)的持續(xù)放電。所以，對(duì)有裝對(duì)于電編碼鎖的防誤裝置，通常不采用這種方式。

如圖6（b）把防誤閉鎖裝置（電編碼鎖DBS和五防遙控閉鎖繼電器YBJ）接在分合閘按鈕和接觸器自保持觸點(diǎn)KM1(KM2)之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)防誤裝置的自保持功能，從而達(dá)到防誤的目的。

這種接線方式相對(duì)復(fù)雜一些，但能有效避免在操作過程中電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)情況的發(fā)生。目前，大都采用這種方式。

圖6 防誤閉鎖的加裝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在500kV泉州變和廈門變的隔離開關(guān)完善化大修的過程中，220kV隔離開關(guān)操作回路采用了圖1所示接線方式，但未加裝電機(jī)缺相運(yùn)行控制繼電器，對(duì)于手動(dòng)操作，也未采用電磁閉鎖，而是采用圖5所示的門控（限位開關(guān)）方式。

500kV隔離開關(guān)操作回路采用了圖2所示接線方式，同樣未加裝電機(jī)缺相運(yùn)行控制繼電器，對(duì)于手動(dòng)操作，也是采用圖5所示的門控（限位開關(guān)）方式。

無論是220kV隔離開關(guān)還是500kV隔離開關(guān)操作回路都加裝的遠(yuǎn)方分、合閘以及停止按鈕，實(shí)現(xiàn)了對(duì)隔離開關(guān)的遠(yuǎn)方操作；利用了行程開關(guān)以及隔離開關(guān)的常開、常閉輔助觸點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)分合閘控制回路的二級(jí)保護(hù)閉鎖，有效地防止了因電機(jī)無法停止運(yùn)轉(zhuǎn)，造成支柱絕緣子斷裂事故的發(fā)生；采用電氣閉鎖（外部聯(lián)鎖）和程序閉鎖(軟件鎖)的雙重閉鎖功能，有效地防止了誤操作事故的發(fā)生；控制回路的電源直接引至電機(jī)電源中的A相，即把L1與W1直接相連；防誤閉鎖裝置采用如圖6（b）的接入方式。

5 建議

1）廠家在設(shè)計(jì)隔離開關(guān)控制回路時(shí)，應(yīng)改進(jìn)接線，留出防誤閉鎖裝置的位置，以方便用戶接線。

具體做法：按圖6（b）接線，在出廠時(shí)把T1、T2用短接片短接，由用戶自己決定是否加裝防誤閉鎖裝置及其位置。若不加防誤閉鎖裝置或按照?qǐng)D6（a）接線方式加入防誤閉鎖裝置，不用再改回路即可。若按圖6（b）接線方式加入防誤閉鎖裝置，可以拆除T1、T2用短接片加入防誤閉鎖裝置即可。這樣有利于用戶接線，并有利于接線方式的統(tǒng)一。

2）隨著微機(jī)防誤系統(tǒng)的不斷完善，可以改進(jìn)外部聯(lián)鎖回路的接線方式。

例如，對(duì)于雙母線接線方式，在外部聯(lián)鎖回路中，可以省去有學(xué)者提到的隔離開關(guān)橫向閉鎖小母線GBM。對(duì)GBM的邏輯判斷可以在“程序閉鎖 (軟件鎖)”中實(shí)現(xiàn)。這樣就減少了電纜的布線。

3）制造廠商，一定要重視分閘、合閘及停止按鈕的質(zhì)量。

在實(shí)際操作中碰到因按鈕接觸不良或不能復(fù)位而造成的控制回路不通，甚至發(fā)生倒閘操作過程中自動(dòng)返回的現(xiàn)象，往往都是按鈕出現(xiàn)了問題。

4）對(duì)新安裝的隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱，在初次進(jìn)行試分、合試驗(yàn)時(shí)，一定要注意先手動(dòng)把隔離開關(guān)操作到半分合位置，以防電機(jī)反轉(zhuǎn)而打壞隔離開關(guān)本體機(jī)構(gòu)，造成嚴(yán)重后果。當(dāng)遇到電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，只要把電機(jī)三相交流電源的任意兩相互調(diào)一下即可。

（本文選編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“電動(dòng)操作隔離開關(guān)控制回路設(shè)計(jì)分析與應(yīng)用”，作者為孫亞輝。）