【摘要】：本文针对变电站内高压电气设备都需要安装完善的防误闭锁装置，站内电容器组、所用变成套装置网门的防误闭锁是通过将网门行程开关直接串入10kV开关直流控制回路形成电气闭锁来实现的这一现状。研究了一种新型网门行程开关电气闭锁控制模块，将行程开关回路与10kV开关直流控制回路进行有效隔离，科学整治了因室外行程开关故障引起的变电站直流系统接地的隐患。
关键词：行程开关 直流接地 电气闭锁 隐患治理
一、背景简介
不同的变电站基建结构不同，而相应的站内电容器组、所用变成套装置所处位置也不同。大部分室外电容器组、所用变成套装置仅设置隔离网并露天放置，并无其他防护措施。为实现变电站内电容器组、所用变成套装置的“防止误入带电间隔”这一防误闭锁功能，对位于室外的电容器、所用变等，传统做法是将它们的网门行程开关直接串入相应10kV开关的直流控制回路中，利用网门行程开关形成电气闭锁。因室外行程开关受风吹雨淋，易带来变电站直流系统接地故障的隐患。
直流系统是变电站安全稳定运行的重要保障，其为整个变电站开关的正确动作提供稳定电源，直流系统接地故障时有可能导致开关的误动或拒动，因此变电站的直流接地故障时日常运行中应坚决避免的。室外电容器、所用变成套装置的网门行程开关直接串入直流控制回路，当行程开关故障接地时，会直接导致变电站直流系统的接地，这直接威胁了变电站的安全运行。
二、隐患成因分析
2.1从装置层面分析。由于变电站基建结构不同，一些变电设备处于露天放置状态且远离相关的上下游关联设备，这一现象造成了“五防”功能实现方式选择的局限性。本文以常见的室外电容器组、所用变成套装置为例，这些设备与各自的开关柜要么不在同一建筑室内，要么相距较远，开关合闸前的电容器组、所用变成套装置是否与外部环境可靠隔离不能充分确认。
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图1.室外变电设备隔离网门
为了实现“五防”闭锁功能中的“防止误入带电间隔”，必须要增加额外的防误操作闭锁程序。传统解决方案是在室外电容器组、所用变成套装置四周加装隔离网，同时在隔离网门上安装行程开关，利用该行程开关的辅助触点形成电气闭锁。
室外电容器组、所用变成套装置的“五防”功能需要借助隔离网门上的行程开关来实现，传统做法是将行程开关的辅助触点直接串接在相应10kV开关的控制回路中以形成电气闭锁。具体做法如图2所示：
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图2.传统网门行程开关电气闭锁原理图
行程开关的辅助触点直接串接于10kV开关的合闸出口回路中，当室外网门处于关闭状态，确保人员与带电设备保持足够的安全距离后，10kV开关的控制回路才能够处于可接通状态，此时才能够进行合闸操作。
2.2从环境层面分析。以我公司所辖24座变电站为例，本文统计了变电站内所有的电容器组、所用变网门行程开关，并结合各行程开关所处室内外环境，发现在两年的运行周期中，室外发生直流接地故障的行程开关比例远高于室内的行程开关比例：
表1. 室内、室外行程开关故障统计
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由上可知，在环境因素的影响下，室外行程开关会随着使用时间的增加，外壳逐渐老化破裂、绝缘水平下降，导致接地故障的发生，并且，部分行程开关的接地故障可能会反复发生。
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图3.室外环境下网门行程开关老化破裂
三、隐患整治策略
通过上述分析得知，若想彻底消除该隐患，需针对直流接地故障形成原因，有针对性地采取措施，设计一个新型电气闭锁控制模块，通过该模块，在不改变设备“五防”闭锁功能的前提下，对开关柜二次回路进行更改。行程开关不直接串入控制回路，单独利用交流220V转化而来的直流24V电源采集网门开闭信号，同时采用中间继电器将网门开闭信号串入直流控制回路，将行程开关回路与直流控制回路隔离，从而避免由于行程开关故障造成整个变电站直流系统接地，同时也使得行程开关的电源降到安全电压以下，避免对人身造成伤害。
3.1.电气闭锁原理
利用交流220V转化而来的直流24V电源采集网门开闭信号，同时采用中间继电器将网门开闭信号串入控制回路。
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图4.新型网门行程开关电气闭锁控制原理图
3.2.设计制造
根据以上原理图，计算得到相应的元器件规格型号并绘制电路图如图5所示。
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图6焊接加工后的模块
3.3.试验验证
制作得到该模块后，首先在实验室条件下对该模块进行了试验，试验得到的结果如下表所示：
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表2所得实验结果充分说明了该模块能够有效检测室外电容器组、所用变成套装置网门的开合情况，并反映到相应的10kV开关控制回路中。表3的结果表明该模块能够有效屏蔽行程开关导致的直流接地,且对模块本身无影响。
经我公司运检部批准后，将该模块安装于110kV槐坎变的10kV1#电容器组网门上，并进行现场调试试验。实验结果如下表4、表5所示。
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四、隐患整治效果
现场安装调试完成后，对该模块进行了持续跟踪观察，截至目前，安装该模块的110kV槐坎变10kV1#电容器间隔再无因室外行程开关故障引起的变电站直流系统接地故障发生。事实证明，该课题科学地整治了因室外网门行程开关故障导致直流系统接地的隐患，取得了明显成效。
五、后续改进措施
研制的新型室外网门行程开关电气闭锁控制模块，从改变二次回路的角度，整治了直流系统接地的隐患，但是并没有彻底解决行程开关因环境因素所导致的外壳老化破裂、绝缘水平降低的问题，只是利用控制模块将故障进行了屏蔽隔离，缩小了故障的影响范围。后续我们计划从行程开关本身着手，用电磁感应式开关或者对射式光电开关替代目前的机械式行程开关，将机械式行程开关的电源信号转换为磁信号或者光信号，从而实现对网门开断的实时监测。
参考文献
[1]房敏．简论变电运行中的隐患问题与解决方法探讨.2012
[2]刘子浩，钟禹．变电运行中危险点隐患问题分析与解.2013
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