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開關(guān)是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛且不可或缺的電力設(shè)備[1]，當電力系統(tǒng)正常運行時，用于開斷或閉合空載電流和負載電流，當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，用于快速切除短路電流和負載電流，確保電力系統(tǒng)、設(shè)備和人身安全。

分閘線圈、合閘線圈是開關(guān)控制回路重要組成部分，用于控制開關(guān)分閘、合閘[2]，當開關(guān)操作電源和電機電源均在合位，打開開關(guān)機構(gòu)箱進行日常維護等工作時，若開關(guān)在合位，誤觸碰到開關(guān)分閘線圈的撞桿，撞桿撞擊分閘觸發(fā)器，可能會導(dǎo)致開關(guān)誤分閘；若開關(guān)在分位，誤觸碰到開關(guān)合閘線圈的撞桿，撞桿撞擊合閘觸發(fā)器，可能會導(dǎo)致開關(guān)合閘。開關(guān)分閘過程中，分閘彈簧釋放能量，帶動主拐臂旋轉(zhuǎn)，使開關(guān)分閘，同時會產(chǎn)生巨響，若此時維護人員在開關(guān)機構(gòu)旁，主拐臂、彈簧或其附件可能會誤傷維護人員，開關(guān)合閘過程中亦是如此。若維護人員誤碰壞分閘線圈，可能會導(dǎo)致在發(fā)生故障時，開關(guān)無法分閘，從而擴大停電范圍，誤碰壞合閘線圈雖然比碰壞分閘線圈危害小，但也會影響設(shè)備正常送電，妨礙設(shè)備的供電可靠性[3]。文獻[4]針對西門子“3AP1F1”“3AP1FG”型開關(guān)機構(gòu)，在分閘線圈上方加裝方形外殼，外殼上有散熱孔，但是安裝方形外殼需要在開關(guān)機構(gòu)上打孔，且未對合閘線圈加裝防護裝置。

基于此，本文研制一種用于防誤觸碰35kV開關(guān)分合閘線圈裝置，在分合閘線圈及開關(guān)機構(gòu)前加裝防護裝置，使維護人員與開關(guān)機構(gòu)分合閘線圈之間形成屏障，保證設(shè)備運行安全和人身安全。

1 需打開開關(guān)機構(gòu)箱的工作

本文研制的防誤觸碰開關(guān)分合閘線圈裝置，主要針對西門子35kV開關(guān)機構(gòu)，型號為3AP1 FG，該機構(gòu)的箱門可以前后打開，前門有端子排、分合閘操作面板、合閘彈簧機構(gòu)、分閘彈簧機構(gòu)等部件，后門有儲能電機、分合閘聯(lián)動機構(gòu)、分合閘線圈等部件，打開箱門后，這些部件均未經(jīng)擋板等阻隔，裸露在外面。分合閘線圈如圖1所示，可以看出，分合閘線圈撞桿與機構(gòu)垂直，撞桿很容易受到來自垂直于機構(gòu)方向的物體撞擊，若撞擊力度達到觸發(fā)分閘接觸器或者合閘接觸器，開關(guān)就會分閘或合閘，這種安裝方式的分合閘線圈，在無防護的情況下，很多日常工作均可能誤觸碰。

圖1 西門子開關(guān)分合閘線圈

開關(guān)機構(gòu)箱在實際運行中，應(yīng)做好防蟲驅(qū)蟲、防潮、防塵、防火等工作，防止因積塵、受潮、蟲害、火災(zāi)等問題對機構(gòu)箱的良好運行產(chǎn)生影響，保證變電站設(shè)備健康水平。因此，根據(jù)現(xiàn)場分析，變電站日常工作中，會打開開關(guān)機構(gòu)箱造成誤觸碰分合閘線圈，導(dǎo)致分合閘線圈損壞或誤分合閘風(fēng)險的工作主要有：

一是對開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)電纜封堵、箱體密封、防火隔板、加熱器設(shè)備運行工況[5]、照明燈具等月度檢查，機構(gòu)箱箱內(nèi)清掃；二是天氣突變、保供電等對設(shè)備特巡工作；三是繼電保護裝置定檢等需打開開關(guān)機構(gòu)箱的工作；四是開關(guān)機構(gòu)檢修、開關(guān)防拒動檢查等工作中誤觸碰分合閘線圈，或使用生產(chǎn)工具時，工具不小心觸碰到分合閘線圈；五是其他工具在使用時誤觸碰分合閘線圈；六是開關(guān)機構(gòu)箱門打開時，異物撞擊分合閘線圈，導(dǎo)致分合閘線圈毀壞。上述工作對開關(guān)分合閘線圈造成的誤觸碰風(fēng)險，沒有確定的時間，亦無規(guī)律，使運維人員對此風(fēng)險的管控變得困難。

2 開關(guān)機構(gòu)加裝防誤觸碰裝置

2.1 防誤觸碰分合閘線圈裝置的設(shè)計

在設(shè)計開關(guān)防誤觸碰分合閘線圈裝置之前，應(yīng)先熟悉開關(guān)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理，這樣才能設(shè)計出最佳方案。開關(guān)分合閘時，開關(guān)機構(gòu)會產(chǎn)生較大振動，這給防誤觸碰裝置設(shè)計帶來了難度。對防誤觸碰分合閘線圈設(shè)計要求包括：一是不能受開關(guān)分合閘時產(chǎn)生的振動的影響；二是防誤觸碰裝置安裝之后，不應(yīng)影響對開關(guān)機構(gòu)的觀察；三是不應(yīng)影響開關(guān)機構(gòu)正常運作，應(yīng)盡可能減少對開關(guān)機構(gòu)的影響。四是防誤觸碰裝置應(yīng)滿足安全性要求，絕緣、防火、防潮；五是在安裝防誤觸碰裝置時，不應(yīng)在開關(guān)機構(gòu)上鉆孔、焊接等破壞機構(gòu)。六是開關(guān)在分閘或合閘時，線圈會因帶電發(fā)熱，因此防誤觸碰裝置不應(yīng)影響線圈散熱。

基于上述六點設(shè)計要求，本文采用物理阻隔的方式，在分合閘線圈上加裝擋板，阻隔維護人員誤觸碰分合閘線圈，阻隔擋板材料選用不可燃、絕緣、安全性強的透明有機玻璃材料；擋板安裝選用螺絲固定的方式，即根據(jù)35kV開關(guān)機構(gòu)特點，借助開關(guān)機構(gòu)預(yù)留的螺絲孔作為有機玻璃擋板的安裝孔，這樣無需再焊接其他輔助安裝設(shè)施，實現(xiàn)減少因安裝有機玻璃擋板對開關(guān)機構(gòu)影響的要求；螺絲和螺母采用不可燃和絕緣的尼龍材料，這樣在安裝時和正常運行時均不會損傷開關(guān)機構(gòu)，滿足設(shè)計要求。有機玻璃擋板在設(shè)計時，與開關(guān)機構(gòu)留有一定距離，線圈上方留有圓形孔，線圈可從上方和左右兩側(cè)散熱。

2.2 前期材料準備及裝置制作

通過正規(guī)渠道，購買質(zhì)量合格的有機玻璃和柱形尼龍材料，保證材料質(zhì)量的安全可靠。測量開關(guān)機構(gòu)預(yù)留螺絲孔的孔徑、深度和螺紋距離，分別構(gòu)建出螺絲和螺母的CAD三維模型，用于螺絲和螺母的制作，采用三個螺母的方式，方便有機玻璃擋板的固定。測量各預(yù)留螺絲孔之間的距離，開關(guān)機構(gòu)與分合閘線圈構(gòu)成的平面大小，確定有機玻璃擋板大小、擋板上螺絲孔位置和孔徑，構(gòu)建有機玻璃擋板的CAD三維模型，將擋板制作成框型，保證擋板與開關(guān)機構(gòu)保持一定距離，擋板上螺絲孔采用圓角矩形，方便安裝時螺絲隨螺絲孔位置進行調(diào)節(jié)。構(gòu)建完成螺絲和有機玻璃擋板模型后，制作模具，將材料加工成實物。螺絲和有機玻璃擋板制作完成后，經(jīng)開關(guān)廠家進行多次開關(guān)分合閘振動試驗，測試合格后才能將裝置推廣應(yīng)用，安裝在運行的開關(guān)機構(gòu)上，確保開關(guān)安全穩(wěn)定運行。

2.3 防誤觸碰裝置安裝

防誤觸碰分合閘線圈裝置制作完成后，接下來就要對裝置進行安裝。為確保施工人員的安全，安裝前應(yīng)先將開關(guān)轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，斷開開關(guān)操作電源和電機電源空氣開關(guān)，防止施工人員在安裝防誤觸碰裝置時開關(guān)突然分合閘，誤傷施工人員。開關(guān)轉(zhuǎn)檢修后，做好安全措施，開具工作票后就可以進行防誤觸碰裝置的安裝。

安裝前應(yīng)提前準備好工器具，如扳手等，保證安裝順利完成。首先將有機玻璃擋板兩個安裝孔與開關(guān)機構(gòu)兩個螺絲孔對齊，插入螺絲前，先在螺絲孔放置一層軟墊片，可防止有機玻璃擋板因開關(guān)機構(gòu)分合閘時產(chǎn)生的振動而受損，然后將絕緣螺絲分別插入螺絲孔固定有機玻璃擋板，擰緊絕緣螺絲，檢查有機玻璃擋板安裝是否牢固。安裝完成后，整理工器具，清理現(xiàn)場，勿將垃圾、工器具等遺留在開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)。

2.4 安裝后的驗證與維護

安裝后通過對開關(guān)多次分合閘測試，來檢驗防誤觸碰分合閘線圈裝置安裝后對開關(guān)分合閘及開關(guān)機構(gòu)的影響。通過檢驗，防誤觸碰開關(guān)分合閘線圈裝置對開關(guān)分合閘及正常運行無影響，且特殊材質(zhì)螺絲不受開關(guān)分合閘振動的影響，幾乎不會發(fā)生松動現(xiàn)象，安裝牢固。

防誤觸碰裝置安裝后，無需特意維護，只需定期檢查裝置螺絲是否松動，以防裝置固定螺絲長期受開關(guān)分合閘振動，發(fā)生輕微松動，對開關(guān)機構(gòu)正常運行產(chǎn)生影響。安裝后若要對開關(guān)機構(gòu)進行檢修等工作，只需將固定螺絲拆除，取下防誤觸碰裝置，工作完成后再裝上即可。

3 防誤觸碰裝置現(xiàn)場應(yīng)用和推廣

某500kV變電站是佛山市重要變電站，站內(nèi)有4臺主變，每臺主變變低所帶的35kV母線設(shè)備開關(guān)均為西門子“3AP1 FG”型開關(guān)，共22臺，由于數(shù)量龐大，安全隱患程度也隨之增加。為了消除西門子“3AP1FG”型開關(guān)分合閘線圈裸露在外，容易被工作人員觸碰的風(fēng)險，站內(nèi)人員按照文中設(shè)計方法制作出分合閘線圈防誤觸碰裝置，付諸實施，安裝在站內(nèi)22臺開關(guān)上，制作完成的螺絲、螺母、有機玻璃擋板如圖2所示。安裝完成后的開關(guān)機構(gòu)如圖3所示?？梢钥闯?，防誤觸碰分合閘線圈安裝之后，對開關(guān)分合閘線圈有很好的防護作用，實現(xiàn)了對分合閘線圈誤觸碰風(fēng)險有效精準地管控，消除了誤觸碰的安全隱患，提高了設(shè)備供電可靠性。

圖2 制作的螺絲、螺母和有機玻璃擋板

開關(guān)機構(gòu)安裝分合閘線圈防誤觸碰裝置后，運維人員在對開關(guān)機構(gòu)箱進行防火、防潮、防塵、治蟲等日常維護時，無需分心特意關(guān)注分合閘線圈，減輕了運維人員心理壓力，使運維人員更多地專注維護工作。繼保、檢修等工作人員也無需擔心工具等碰壞分合閘線圈。

防誤觸碰裝置安裝半年后，防護效果良好，可以推廣到全省變電站所有35kV西門子“3AP1 FG”型開關(guān)設(shè)備上，徹底消除分合閘線圈誤觸碰隱患。

圖3 安裝后開關(guān)機構(gòu)

4 結(jié)語

由于誤觸碰開關(guān)分合閘線圈風(fēng)險較大，嚴重影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，本文對防誤觸碰開關(guān)分合閘線圈機理進行分析，設(shè)計和制作防誤碰裝置，測試合格后安裝于運行中的開關(guān)機構(gòu)上。經(jīng)長時間現(xiàn)場檢驗，防誤觸碰分合閘線圈裝置能較好地阻止工作人員誤觸碰分合閘線圈，且對開關(guān)正常運行無任何影響，保證電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，開關(guān)能迅速切斷故障電流。