廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司湛江供電局 凌 青 黃端華

變電站是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”匯聚的焦點(diǎn)，在電網(wǎng)中起著至關(guān)重要的作用，變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行離不開日常設(shè)備的定檢和運(yùn)維。空開標(biāo)示牌是一種二次空開狀態(tài)和警示的標(biāo)示，廣泛應(yīng)用于變電站設(shè)備定檢和運(yùn)維的二次設(shè)備及電氣回路，并作為電力安全技術(shù)措施嚴(yán)格執(zhí)行。

1 研制背景

懸掛標(biāo)示牌是變電工作票中最重要的安全措施之一，在變電站設(shè)備開展計(jì)劃性定檢或設(shè)備臨時(shí)停電消缺時(shí)，需斷開設(shè)備的空氣開關(guān)（也叫空氣斷路器，簡(jiǎn)稱“空開”）電源。在整個(gè)檢修工作期間，空氣開關(guān)需長(zhǎng)時(shí)間保持在“分閘”位置使得檢修設(shè)備不帶電，以保證檢修工作人員的安全。按照《中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力安全工作規(guī)程》和《廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電氣操作導(dǎo)則實(shí)施細(xì)則》的要求，在一經(jīng)合閘即可送電到工作地點(diǎn)的低壓側(cè)空氣開關(guān)都應(yīng)在操作把手上懸掛“禁止合閘，有人工作！”或“禁止合閘，線路有人工作！”標(biāo)示牌。目前變電站普遍存在應(yīng)用在二次設(shè)備及電氣回路的空開設(shè)備廠家較多，型號(hào)規(guī)格不同、尺寸差異很大，無穩(wěn)固懸掛位置等問題，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)懸掛標(biāo)示牌帶來了許多困難。

2021年期間筆者對(duì)湛江地區(qū)變電站空開標(biāo)示牌懸掛使用情況進(jìn)行了全面的抽查和訪談，普遍發(fā)現(xiàn)問題較多，其空開參數(shù)、懸掛方式、固定位置、存在問題分別如下：500kV 港城站：施耐德2P、3P，公牛1P、2P，西門子1P、3P；直掛；無固定位置，掛空開上端；容易松脫，掛繩容易觸碰帶電端子。220kV 邁旺站：正泰1P、3P，德力西2P、3P，歐姆龍1P、3P；塞掛；無固定位置，塞空開縫隙；遮擋其他空開，開關(guān)門容易松脫。110kV 新村站：天正2P、3P，ABB 1P、2P，正泰1P、2P；繞掛；無固定位置，繞空開整圈；掛繩容易觸碰帶電端子，裝拆困難。35kV 錦和站：羅格朗1P、3P，鴻雁1P、2P，西門子1P、3P；綁掛；無固定位置，掛端子箱外；位置穩(wěn)固，但不符合規(guī)范，不能明確哪個(gè)空開。

在2021年上半年的湛江地區(qū)變電迎峰度夏安全大檢查中，發(fā)現(xiàn)空開標(biāo)志牌懸掛易掉落、懸掛位置不規(guī)范，懸掛閉鎖失效等問題占安全檢查問題總數(shù)的30%，按照安全檢查歸類定性，標(biāo)志牌缺失屬于嚴(yán)重的違章類問題，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安全措施管控和防止人身觸電方面帶來了極大的安全隱患，因此規(guī)范空開標(biāo)示牌懸掛和使用刻不容緩[1]。

2 設(shè)計(jì)思路及方案

2.1 設(shè)計(jì)思路

從現(xiàn)有空開標(biāo)示牌懸掛和使用存在的問題分析，主要是無固定懸掛點(diǎn)、容易掉落、容易遮擋、容易誤操作、使用效率低。而市場(chǎng)上雖有類似空開標(biāo)示牌鎖具，但存在通用性不強(qiáng)、安裝復(fù)雜、金屬部件易觸電問題。基于上述問題，提出一種變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具，能符合現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)示牌懸掛和使用的規(guī)范并具有以下特點(diǎn)：

操作靈活。該工具應(yīng)操作簡(jiǎn)單靈活，通用性強(qiáng)，能夠滿足變電站內(nèi)的各種品牌和規(guī)格的空開，尺寸大小合適，不遮擋空開、信號(hào)和標(biāo)簽，便于標(biāo)示牌的懸掛和使用；防止誤操。該工具應(yīng)鎖定牢固、不易脫落，便于懸掛空開標(biāo)示牌，警示效果直觀。在空開處于分閘狀態(tài)時(shí)應(yīng)閉鎖穩(wěn)定，防止人員誤操作合上送電，降低操作風(fēng)險(xiǎn)。

安全防護(hù)。該工具應(yīng)采用絕緣材料，耐高溫、防腐蝕、安全可靠、性能穩(wěn)定、明顯的警示顏色，適合在各種電氣工作環(huán)境下使用。工具的關(guān)鍵閉鎖部件既能滿足固定空開足夠的應(yīng)力，也能在使用過程中保持一定的緩沖，避免使用不當(dāng)造成的損壞和變形；智能識(shí)別。該工具應(yīng)具備對(duì)空開位置的智能識(shí)別，對(duì)空開加鎖或解鎖時(shí)，能否發(fā)出語音或信號(hào)提醒，便于操作人員判斷空開標(biāo)示牌懸掛穩(wěn)固，閉鎖完好。

2.2 設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具采用絕緣材料或塑料樹脂材料，耐高溫、抗腐蝕、安全穩(wěn)定、耐壓試驗(yàn)合格，符合變電站安健環(huán)警示標(biāo)準(zhǔn)，適合在電氣工作場(chǎng)所內(nèi)穩(wěn)定使用。工具尺寸適合，不伸展、不遮擋，位置空間以最小1P 空開為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并根據(jù)變電站現(xiàn)場(chǎng)的空開型號(hào)和尺寸，采用對(duì)空開通用性閉鎖結(jié)構(gòu)和魚鉤式設(shè)計(jì)，對(duì)空開把手固定良好，保證接觸面和緊固力充分。

掛牌設(shè)計(jì)。在空氣開關(guān)斷開（分閘）電源后，當(dāng)前懸掛方式是用棉線簡(jiǎn)單的懸掛或纏繞在空開本體上，這樣的方式因空開本體上無固定點(diǎn)且棉線也無緊固作用，從而導(dǎo)致安全標(biāo)志牌容易脫落，因此在工具上設(shè)計(jì)半封閉式的“V”或“C”小鉤，將需要懸掛的空開標(biāo)示牌固定在該位置上，一方面保證了空卡標(biāo)示牌的懸掛固定點(diǎn)，另一方面便于空開標(biāo)示牌下引空間無遮擋設(shè)備。

防誤設(shè)計(jì)。當(dāng)電氣設(shè)備停電檢修時(shí)，在已斷開的空氣開關(guān)上懸掛安全標(biāo)志牌，卻能進(jìn)行合閘送電操作或當(dāng)安全標(biāo)志牌脫落后，在沒有安全警示的作用下人為誤操作合上，極易導(dǎo)致設(shè)備或人身傷亡事故的發(fā)生。因此在工具上設(shè)計(jì)擠卡式防誤閉鎖，工具安裝時(shí)對(duì)空開把手固定，并擠壓空開上端使得空開把手無法移動(dòng)，對(duì)空開擠卡位置安裝傳感器，通過壓力狀態(tài)的智能識(shí)別發(fā)出語音提醒和告警，實(shí)現(xiàn)智能與機(jī)械結(jié)合的防誤閉鎖。

按照變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具設(shè)計(jì)內(nèi)容，經(jīng)過項(xiàng)目組的可行性分析和評(píng)估，對(duì)比了各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇了方案三：方案一。夾扣式，零部件組裝、組裝容易，受力較穩(wěn)固，尺寸大，使用輕便但不靈活；方案二。頂扣式，3D 打印、配件組裝，組裝一般，受力較穩(wěn)固，尺寸小，使用輕便但不靈活；方案三。擠卡式，3D 打印、配件組裝，組裝一般，受力穩(wěn)固，尺寸小，使用輕便靈活。

2.3 原理分析及使用

變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具主要是由魚鉤式本體、擠壓連桿、伸縮彈簧、傳感部件組成（圖1），其主要通過工具部件對(duì)空開把手的作用力實(shí)現(xiàn)機(jī)械閉鎖。一般情況下，當(dāng)電氣設(shè)備停電檢修時(shí)空開處于斷開位置、空開把手朝下，若需要對(duì)電氣設(shè)備送電時(shí)則需把空開把手向上撥動(dòng)，達(dá)到電氣回路接通的效果[2]。在防誤閉鎖情況下，電氣設(shè)備停電檢修空開已處于斷開位置，采用變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具，首先需將工具頂部滑塊拉起，魚鉤口張開并完全套入空開，然后釋放滑塊后伸縮彈簧自動(dòng)釋放擠壓，使得魚鉤口完全擠壓空開把手，同時(shí)工具前端與空開前端緊密貼合，最后使得空開把手無法移動(dòng)，達(dá)到閉鎖空開合上的作用。在完成輔助工具對(duì)空開閉鎖后，魚鉤口位置的傳感器會(huì)對(duì)空開把手?jǐn)D壓進(jìn)行感知識(shí)別，提示輔助工具安裝情況，確?？臻_閉鎖完好，根據(jù)需要在輔助工具對(duì)應(yīng)的小鉤上懸掛對(duì)應(yīng)的標(biāo)示牌，完成安全措施的布置。

圖1 變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具

3 創(chuàng)新與效益

在變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)零部件進(jìn)行的采購和組裝，完成了樣板工具的制作。隨后將變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具應(yīng)用于湛江地區(qū)各變電站，并結(jié)合2021年第二季度的安全大檢查對(duì)變電站的空開標(biāo)示牌使用和懸掛情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各變電站的掛牌數(shù)量（個(gè)）、掛牌問題數(shù)量（使用前）（次數(shù)）、掛牌問題數(shù)量（使用后）（次數(shù)）、使用前掛牌工作效率（分鐘）、使用后掛牌工作效率（分鐘）分別為：500kV 東海島站35/15/2/70/10；220kV 雷州站88/25/2/175/42；110kV 中山站32/20/2/63/9.5；110kV 新寮站30/17/1/60/8.9；35kV 前山站15/9/1/30/7.2。其中掛牌問題數(shù)量主要包括掛牌脫落、掛牌閉鎖失效和掛牌遮擋，掛牌工作效率主要包括安裝輔助工具并完成懸掛標(biāo)示牌的時(shí)間。

使用變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具后，標(biāo)示牌使用和懸掛的問題已基本得到消除，解決了掛牌脫落、掛牌閉鎖失效和掛牌遮擋等問題，規(guī)范了空開標(biāo)示牌的使用和懸掛[3]。變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具的使用，避免了標(biāo)示牌棉線等材料纏繞在電氣設(shè)備上引起火災(zāi)觸電的風(fēng)險(xiǎn)，減少了空開的遮擋范圍，將常規(guī)的空開標(biāo)示牌使用和懸掛時(shí)間由平均每個(gè)標(biāo)示牌2分鐘縮短為30秒左右，極大地提高了工作效率。

變電站智能防誤操作空開掛牌輔助工具整體尺寸較小，通用性強(qiáng)、安裝較簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本較低、操作靈活輕便，可以適合與各種工業(yè)民用的電氣場(chǎng)合，具有廣泛的應(yīng)用前景。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，湛江地區(qū)變電站每年設(shè)備大約平均停送電375次，需要懸掛空開標(biāo)示牌5625次，假設(shè)每次空開標(biāo)示牌安裝和懸掛時(shí)間為30秒，則每年可縮短節(jié)省停電時(shí)間140小時(shí)，設(shè)一條35kV 線路平均負(fù)荷為7000kW，年供電量?jī)r(jià)值為=7000×140×0.6元=58.8萬元，因此在使用該輔助工具后可減少大量設(shè)備停電時(shí)間、保證設(shè)備停電可靠的安全措施，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上，該輔助工具解決了空開的通用性和差異性問題，杜絕了因標(biāo)志牌掉落、標(biāo)志牌遮擋空開標(biāo)識(shí)、誤操作空開等原因造成的安全生產(chǎn)事故，提高了現(xiàn)場(chǎng)安全措施布置的效率，縮短了設(shè)備檢修的停電時(shí)間，保障了設(shè)備檢修停電工作的順利開展。