故障接地机构机械程序锁的设计与应用

闫 嫱 牛信强 黄 婷 赵 聪 周艺璇

（西安西电高压开关操动机构有限责任公司）

0 引言

随着经济的发展，电网电压等级提升、电网规模扩大等，对电网运行安全性提出了更高的要求。电网公司也依据《国家电网公司防止电气误操作安全管理规定》、《国家电网公司电力安全运行工作规程》等相关要求，为提升电网的安全运行等级制定了相对应的安全措施。根据对电力系统运行安全事故的梳理，误操作是相对较典型且较频繁的电力事故，会造成人员和财产的损失。对于误操作问题，现在普遍采用的是电气联锁、电磁闭锁等防误操作方式，在某地区电网对其匹配的故障接地开关操作机构，要求在满足电气联锁、电磁闭锁、机械闭锁的基础上，增加机械程序锁模块，进一步提高电网的运行安全［1］。

1 机械程序锁及其操作简介

机械程序锁的规格及相应的联锁方式可以根据用户要求进行选购，主要包括纯机械程序锁和机械电气组合程序锁。机械程序锁一般采用不锈钢材质或者表面经过特殊处理，防腐性能好，可在户外长期运行。程序锁钥匙上有编号，与程序锁具有唯一对应性［2］。另外，机械程序锁操作具有如下优缺点：

优点： （1）操作程序逻辑性强，容易被运维人员接受及推广使用；

（2）消除了运维人员因责任心不强、业务不熟悉、不遵守操作规范等造成的误操作隐患；

（3）增加了多重保险，保证在电气联锁、电磁联锁失效的情况下还能起到防误操作的作用。

缺点： （1）对于故障接地操作机构原组成模块而言，增加了结构的复杂程度；

（2）在电站倒闸、停电运维过程中，操作程序复杂化。

2 故障接地机构机械程序锁模块结构及原理

2.1 机械程序锁原理概述

某地区要求增加的机械程序锁由用户选定提供，其采用安装孔安装。当变电站正常运行时，锁杆伸出锁孔，其作用是限制故障接地机构动作，此时，钥匙可拔下放入用户要求的指定位置。当变电站维修或倒闸时，按外部联锁程序要求，插入钥匙向相反方向转动，锁杆缩入锁孔，此时钥匙无法拔下。机械程序锁结构如图1所示。

2.2 故障接地开关机构箱操作门的设计概述

一种故障接地开关机构箱侧面位置设置了便于打开的操作门，操作门的位置及大小依据机械程序锁安装的位置及操作人体学进行设置［3］。操作门采用铰链结构安装，实现了操作门的活动式结构；操作门的碟型螺母结构增加了操作门打开与关闭的便利性。根据机械程序锁的外形尺寸及操作空间，对机构箱上的操作门高度进行了核算，保证不会出现因干涉等问题造成的无法关闭操作门的情况。操作门内部采用气囊式密封圈架构，可有效起到防护的效果。故障接地开关机构箱如图2所示。

图2 故障接地开关机构箱

2.3 故障接地开关的机械防误操作实现原理

从人体学方面考虑，为使操作人员插拔钥匙方便，根据机构的安装位置及方向，机械锁竖直安装且锁孔向上为最优位置。弯板安装固定机械程序锁。拐臂通过扁型结构固定在主轴上，动作方向与故障接地机构输出轴保持一致。拐臂为直角型异形结构，其中一直角边端部开设U型槽，其作用是提供机械锁锁杆工作位置。故障接地机构起始位置为分闸位置，当机械锁满足外部要求的联锁逻辑后，锁杆伸出机械锁锁孔并插入异形板U型槽时，此时异形拐臂在锁杆的阻挡下，无法转动，从而故障接地机构无法进行合闸操作［4］。当因外部联锁要求，故障接地机构在合闸位置时，异形板的另一直角边为完整结构，对机械锁锁杆上下运动起到阻挡限位作用，使其无法伸出锁孔，从而防止操作人员异常操作造成对故障接地机构在合闸位置的异常锁定。故障接地开关的机械防误操作实现原理如图3所示。

图3 故障接地开关的机械防误操作实现原理

3 结束语

按照某地区用户的要求，对故障接地开关增加了机械程序锁模块，该方案得到了用户的认可，并在变电站项目中进行了应用。通过该方案的执行，实现了预期的防误操作联锁功能，在操作上还具有如下优点：

（1）铰链式的活页门增加了操作的便利性，且特殊的密封结构保证了其防护等级；

（2）特殊的异形拐臂结构设计，实现双位置的防误操作保护，即：故障接地机构禁止操作位置的防误操作和可操作位置的防误操作功能。