摘要：分析PT三工位开关机构工作原理，及三工位开关的电气联锁与机械联锁之间存在的关联。讲解自复式行程开关与非自复位式行程开关的工作原理，其在电气联锁回路的重要性。阐述PT进线三工位开电机烧毁的原因，并对其提出一些合理的改正措施。
关键词：三工位开关；电气联锁；机械联锁；电机堵转；行程开关
引言：
随着我国工业自动化程度不断提高，高压三工位开关（GIS）在电网中使用越来越广泛，同时需要高压三工位开关机构在生产运行中具备良好的安全性和可靠性。西气东输（三线）嘉峪关压气站属国家能源重点项目，在站场110kv高压配电室进线PT三工位开关倒闸操作时，出现开关电机堵转烧毁的故障。经排查引起故障发生原因是PT三工位开关机构传动板与传动梢之间卡阻。通过对这种PT三工位开关机构的传动板与传动梢之间卡阻的故障分析，提出一些合理改进措施，避免该PT三工位开关机构在今后分合闸过程中发生类似的故障。
一、事故发生过程
西气东输（三线）嘉峪关压气站高压变电所110Kv高压进线（嘉气一回1129线路）送电前，运行单位操作人员按照送电操作票进行开关送电分合闸动作演练。在操作进线PT三工位隔离开关合闸时，操作显示屏显示PT隔离开关操作失败。操作人员误以为是隔离开关操作电源或控制回路出现故障，建议操作进线PT接地开关。当PT接地开关机构合闸运行到一定位置时，整个直流控制电源出现瞬间断电，并导致综保机柜控制系统瞬间失电重启，2#压缩机组PQM电能质量监控仪报警停机。操作人员和开关厂家现场技术服务人员对进线PT三工位开关机构检查，发现接地开关电机已烧毁，图(一)为进线PT三工位开关电机烧毁时机构的状态图片。
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图(一) 进线PT三工位开关电机烧毁时机构的状态图片
二、事故分析
嘉峪关站进线PT隔离开关属于三工位开关，三工位开关广泛用于电源线路接通、隔离、接地,操作机构是它的核心部件，其具有合闸位置、分闸位置和接地位置。三工位开关机构运行原理：三工位隔离开关只有一把刀，这一把刀的工作位置在某一时刻是唯一的，不是在主闸合闸位置，就是在隔离位置或接地位置，所以三工位开关机构中的隔离开关与接地开关之间不存在机械联锁但存在电气联锁。电气联锁原理：如图（二）所示当隔离开关在分位时，隔离行程开关DLD联锁触头闭合，接地电机控制回路导通，接地开关可以分合；隔离开关在合位时，隔离行程开关DLD联锁触头断开，接地开关控制回路电源开路，接地开关不能分合。同样原理，接地开关在分位时，接地行程开关DLE联锁触头闭合，隔离开关控制回路导通，隔离开关可以分合；接地开关在合位时，接地行程开关DLE联锁触头断开，隔离开关控制回路开路，隔离开关不能分合。
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图（二） 隔离开关电机与接地开关电机之间电气联锁原理图
从图（一）可以看出因隔离开关传动梢与传动板卡阻，造成接地电动机堵转，电动机线圈电流突然增大导致电机线圈被烧毁。图（一）中PT三工位开关机构开关传动梢与传动板之间存在逻辑关系，即，只有隔离开关传动梢在完全分开位置上，接地开关做分、合闸时，传动板与隔离开关传动梢之间不存在卡阻现象；同样，也只有接地开关传动梢在完全分开位置上，隔离开关做分、合闸时，传动板与接地开关传动梢之间也不存在卡阻现象。所以造成三工位隔离开关传动梢与传动板卡阻的主要原因是由于隔离开关传动梢没在开关的完全分闸位，导致隔离开关传动梢与传动板卡阻。
从图（一）照片的结构可以看出，PT三工开关的隔离开关和接地开关之间的电气联锁行程限位开关是非自复位式。非自复位式行程限位开关不具备触头自复位功能，它通过开关的传动梢来推动电气联锁行程开关，只有在行程开关触头分、合位置才能实现开关之间的电气联锁。经现场检查原因分析，隔离开关在分闸过程中开关电机控制回路突然失电导致隔离开关电机停止运行，隔离开关传动梢没有运行到限位行程开关DLD联锁触头的分开位置上。因隔离开关给接地开关的DLD自锁触头没有分开，所以隔离开关的联锁触头对接地开关电机的控制回路起不到联锁保护功能。当合接地开关时，在接地开关运行到一定位置，执行机构传动板就与隔离开关传动梢之间卡阻，造成接地电机堵转烧毁故障。
经现场排查，造成隔离开关电机控制回路突然失电的原因是隔离开关控制回路自锁线因开关分合闸时动作震动较大，多次分合闸动作使自锁线的固定螺栓被震松导致自锁线虚接。在隔离开关控制回路自锁线虚接的情况下，操作人员在后台点击合闸命令时，隔离开关电机会做点动运动。当隔离开关点动运行到传动梢能与传动槽板卡阻位置，如果隔离开关提供给接地开关电机回路的联锁触头还在闭合位置时，这时合接地开关，必然会造成接地电机堵转烧毁故障。
三、改进措施：
1、更换电气联锁行程开关，把非自复位式行程开关更换成往返自动复位式滚轮式行程开关。自动复位式滚轮式行程开关工作原理：当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时，撞杆转向右边，带动凸轮转动，顶下推杆，使微动开关中的触点迅速动作；当运动机械返回时，在复位弹簧的作用下，各部分动作部件复位。整改方案：在开关传动梢导轨两侧各加一个这种自复位式滚轮式行程开关，自复位式滚轮式行程开关安装完成后需调整其开关的触头分、合动作位置与开关的分、合闸位置一致。当启动合闸回路按钮时，电动机正向启动旋转，拖动运动部件向左运动。当运动部件上挡铁推动行程开关SQ2的常闭触头动作时，控制回路断电合闸动作完成。当启动分闸回路按钮时，电动机反向启动旋转，拖动运动部件向右运动。当运动部件上挡铁推动行程开关SQ1触头动作时，控制回路断电分闸动作完成。这种自动复位式滚轮式行程开关可以避免开关还没到达分闸位置时控制回路突然断电，当误操作合联锁开关引起机械卡阻故障。
2、在隔离开关凸轮行程开关机构处加一个弹簧，图（三）为隔离开关电气联锁行程开关装置增加弹簧示意图。其工作原理：当隔离开关分闸到位时，联锁行程开关板压缩弹簧，同时弹簧也给联锁行程开关机构一个反方向的弹力。当隔离开关合闸时，被压缩弹簧的伸张力推动行程开关传动机构随着传动梢向合闸方向运动。隔离开关联锁行程开关机构动作，图二中的DLD隔离开关行程开关常闭触头断开，接地电机控制回路开路，有效的防止因失电而产生误操作接地电机回路，造成接地电机堵转而烧毁电机的故障。在接地开关分闸联锁行程开关机构处加一个弹簧，同样也起到避免接地开关在运行中因突然失电后而误操作隔离开关，造成隔离电机堵转烧毁的故障。这种方法需要多次调整弹簧的拉伸力和伸缩力与行程开关的行程逻辑关系，最终确定它的工作安装位置。
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1接地电机 、 2隔离电机、3接地联锁行程装置弹簧、4隔离联锁行程装置弹簧
图（三） 隔离开关电气联锁行程开关装置增加弹簧示意图
结论：
PT三工位开关机构经过改进后，通过现场演练操作，达到了改进目标。避免了PT三工位开关机构在运行中出现类似故障的发生，提高了隔离开关与接地开关之间电气联锁的准确性和可靠性。同时提出，PT三工位开关在日常运行中，运行人员应定时对开关的控制线进行检查紧固，加强开关的维护保养工作。当发现PT三工位开关存在故障隐患时，应及时处理，确保开关在安全、可靠的状态下运行。
参考文献：
［1］刘鹏、马明 一种新型三工位开关机构的设计 正泰电气股份有限公司2016.1.4
［2］刘罗鹏 三工位隔离-接地开关配用机构的设计问题 福建ABB 2015.4.10
［3］苏煜、王薇 一起GIS三工位隔离开关故障原因分析及处理 西安供电局2007.6
作者简介：
唐 侠，男（1975）；1997年7月毕业于桂林地区技工学校电气维修专业，电气技师
工作单位：中国石油天然气第六建设有限公司西北分公司，从事电气工程技术工作。
电话：13481356263
E-mail：tangxia.6263@163.com
高江明，男；高级工程师，从事电气工程技术工作。
吕 亮，男，高级工程师，从事电气工程技术工作。