劉海

摘要：環(huán)網(wǎng)柜又稱充氣柜、定負(fù)荷開關(guān)柜，是一種中壓二次配電開關(guān)柜。目前國內(nèi)城市配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)線或出線均采用負(fù)荷開關(guān)或斷路器+隔離開關(guān)。由于充氣環(huán)網(wǎng)柜是全密封開關(guān)柜，維修時(shí)不可能直接掛接地線，因此大部分充氣環(huán)網(wǎng)柜采用三位負(fù)荷開關(guān)和三位隔離開關(guān)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安裝和維修時(shí)的接地保護(hù)。充氣環(huán)網(wǎng)柜采用三位負(fù)荷開關(guān)，由于帶電閉合接地開關(guān)誤操作，可能造成三相電源短路，設(shè)備損壞，甚至造成操作人員傷亡。

關(guān)鍵詞：環(huán)網(wǎng)柜；接地保護(hù)；工具；應(yīng)用

導(dǎo)言：配電網(wǎng)是發(fā)電、輸電、配電三大系統(tǒng)之一。電力公司通過配電網(wǎng)向廣大電力用戶供電。銀州供電公司江山供電所作為國家電網(wǎng)公司配電自動化試點(diǎn)單位之一，認(rèn)識到配電網(wǎng)的安全運(yùn)行越來越重要。隨著配電網(wǎng)供電可靠性要求的不斷提高，在配電網(wǎng)運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)，為了避免誤調(diào)度和誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，提高配電網(wǎng)的管理和運(yùn)行水平越來越重要，建立完善的配電網(wǎng)自動化防誤閉鎖系統(tǒng)是保證配電網(wǎng)周密調(diào)度和安全運(yùn)行的重要技術(shù)措施。

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)面臨著大量的電力用戶，具有環(huán)境/結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行范圍廣、運(yùn)行任務(wù)多、并發(fā)輔助工作多、維護(hù)/檢修/改造工作量大等特點(diǎn)。隨著配電網(wǎng)可靠性要求的不斷提高，供電對經(jīng)濟(jì)建設(shè)和居民生活的重要性越來越大。嘉善縣現(xiàn)有配電網(wǎng)運(yùn)行管理環(huán)網(wǎng)柜100個(gè)，覆蓋范圍廣。環(huán)網(wǎng)柜比較分散，不能防止各環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)出線之間的誤操作，極易造成接地開關(guān)誤操作等操作事故，造成操作設(shè)備和人員傷害。在分析傳統(tǒng)運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：

1）解鎖鑰匙在授權(quán)使用后，存在失控及擅自擴(kuò)大操作范圍等風(fēng)險(xiǎn)；2）易發(fā)生誤入錯(cuò)誤配網(wǎng)間隔，造成因錯(cuò)解鎖設(shè)備引起的誤操作；3）整個(gè)操作過程沒有控制，易發(fā)生誤合地刀、地線等誤操作。

在配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行過程的各個(gè)環(huán)節(jié)中，如何有效避免誤操作、誤操作等諸多操作風(fēng)險(xiǎn)，提高配電網(wǎng)的管理和運(yùn)行水平就顯得越來越重要。因此，建立配電網(wǎng)智能防誤系統(tǒng)，保證配電網(wǎng)的周密調(diào)度和安全運(yùn)行，是一項(xiàng)重要的技術(shù)措施。

1配電環(huán)網(wǎng)柜防誤閉鎖技術(shù)的優(yōu)勢

10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜接地開關(guān)防誤操作閉鎖的主要功能是防止10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜在進(jìn)線電纜通電時(shí)誤操作接地開關(guān)，防止人為操作引起的故障，提高供電可靠性，降低電網(wǎng)故障率操作[3]。10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜接地開關(guān)防誤閉鎖的主要部件有：電源模塊、執(zhí)行器模塊、控制模塊、信號檢測模塊等，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，各部分通過控制部分連接，成為一個(gè)有機(jī)的整體。這種設(shè)計(jì)簡單易懂，而且具有較好的可移植性。在未來的設(shè)計(jì)中，每個(gè)模塊都可以作為其他模塊使用。

10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜接地開關(guān)防誤動裝置以電氣工程、電子、新能源技術(shù)和自動控制技術(shù)為基礎(chǔ)，解決了10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜無節(jié)點(diǎn)輸出信號檢測和無電源處可靠運(yùn)行供電的問題供應(yīng)。自動控制閉鎖的啟閉性能優(yōu)于上述產(chǎn)品，節(jié)能環(huán)保，安裝方便?？勺鳛?0kV環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠聯(lián)鎖[4]。通過高阻狀態(tài)檢測電路，連接10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜的帶電顯示器，在不影響帶電顯示器正常工作的情況下，將帶電顯示器即電纜是否帶電的信號轉(zhuǎn)換為10kV環(huán)網(wǎng)接地開關(guān)閉鎖的工作判據(jù)開關(guān)設(shè)備。利用低功耗單片機(jī)判斷如何驅(qū)動閉鎖執(zhí)行器動作，解決了無信號輸出的實(shí)時(shí)顯示的狀態(tài)判斷問題。

2智能防誤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能防誤系統(tǒng)從物理結(jié)構(gòu)可以分為硬件部分和軟件部分。

1）硬件部分

監(jiān)控中心主要硬件配置包括：五防監(jiān)控主機(jī)、顯示器、3G適配器、移動操作終端、智能鑰匙、萬能鑰匙、鑰匙充電座。

2）軟件部分

系統(tǒng)主要軟件配置包括：數(shù)據(jù)庫服務(wù)、消息服務(wù)、RTU服務(wù)、通信服務(wù)、電氣制圖工具、操作過程綜合監(jiān)控系統(tǒng)、操作票執(zhí)行子系統(tǒng)。

系統(tǒng)在配電網(wǎng)運(yùn)行組內(nèi)設(shè)置移動平臺，在每個(gè)環(huán)網(wǎng)柜和內(nèi)部高壓開關(guān)柜上設(shè)置機(jī)械密碼鎖，在系統(tǒng)配置中增加專用RFID測試鎖，并在剛性約束的基礎(chǔ)上增加強(qiáng)制鎖定措施。在固定配電網(wǎng)管理中心增設(shè)數(shù)據(jù)和固定防誤主站，在各班組增設(shè)防誤主機(jī)，加強(qiáng)配電網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)范化和數(shù)據(jù)可靠性，為配電網(wǎng)功能擴(kuò)展提供平臺，為大面積管理提供通信依據(jù)組成完整的配電網(wǎng)智能防誤系統(tǒng)，主要由以下部分組成：

1）數(shù)據(jù)中心：包括配電數(shù)據(jù)服務(wù)器和通信服務(wù)器，在數(shù)據(jù)中心的配電網(wǎng)中存儲設(shè)備接線圖和歷史記錄信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)存儲實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽俊?/p>

2）應(yīng)用主機(jī)：包括調(diào)度防錯(cuò)主機(jī)、團(tuán)隊(duì)防錯(cuò)主機(jī)和移動平臺，并按五防要求完成調(diào)度命令。各班組根據(jù)調(diào)度命令完成相關(guān)操作票的模擬和開票，通過專用的、有針對性的專業(yè)軟件達(dá)到防源錯(cuò)誤的目的。同時(shí)，移動平臺還可以考慮到配網(wǎng)臨時(shí)運(yùn)行較多、設(shè)備分布較廣的實(shí)際特點(diǎn)，從而滿足移動防錯(cuò)的需要。

3）操作設(shè)備：例如，手持智能操作終端借助數(shù)據(jù)中心和應(yīng)用主機(jī)強(qiáng)大的功能，可以實(shí)現(xiàn)賬戶管理、設(shè)備管理、缺陷管理、操作日志管理、巡更管理、工作票管理等多種擴(kuò)展功能。

4）網(wǎng)絡(luò)通道：數(shù)據(jù)中心與操作設(shè)備之間通過GPRS/CDMA無線公網(wǎng)進(jìn)行通訊。操作設(shè)備與移動平臺間使用USB/WiFi通訊。

3防止開關(guān)柜帶電合閘接地開關(guān)誤操作的措施

3.1①堅(jiān)持通電測試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)帶電線路。②正確判斷正常通電與感應(yīng)電的區(qū)別，防止誤認(rèn)為通電是靜電。③吸取事故教訓(xùn)，防止類似事故再次發(fā)生。④建立完善的操作規(guī)程，在接地操作位置設(shè)置警示標(biāo)志和掛鎖。⑤安裝帶電防誤接地閉鎖裝置鎖定接地開關(guān)，有電時(shí)不允許關(guān)閉接地開關(guān)。

對于空氣絕緣開關(guān)柜，同時(shí)或部分采取上述五項(xiàng)措施，可有效防止開關(guān)柜帶電合上接地開關(guān)，屬于嚴(yán)重誤操作。充氣環(huán)網(wǎng)柜是全密封開關(guān)柜，不可能實(shí)現(xiàn)高壓電源試驗(yàn)。只有帶電顯示才能用來判斷高壓是否帶電。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T538明確規(guī)定：“只有帶電顯示裝置的顯示不足以證明系統(tǒng)不帶電?！?。與上述五項(xiàng)措施相比，第五條是充氣環(huán)網(wǎng)柜最有效、最可靠的防誤措施。

3.2具體的實(shí)施方案：從高壓帶電回路中抽出一定電壓作為指示燈的電源，通過電容器芯棒引出，經(jīng)整流濾波后，將交流電變?yōu)橹绷麟姡?qū)動LED燈點(diǎn)亮。高壓母線側(cè)斷電時(shí)，指示燈不亮。同時(shí)，抽油電容器芯桿抽出的電能直接與電能檢測接口相連。驗(yàn)電時(shí)，可通過驗(yàn)電孔完成驗(yàn)電作業(yè)。接地孔屏蔽機(jī)構(gòu)的輸入信號為交流過零信號作為觸發(fā)信號。當(dāng)過零信號為50hz時(shí)，控制芯片判斷高壓側(cè)通電，屏蔽板閉合。當(dāng)50hz觸發(fā)信號消失時(shí)，控制芯片判斷高壓側(cè)未通電。控制芯片驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電路，打開屏蔽板，使接地刀閉合。

3.3外觀設(shè)計(jì)：整體外觀為方盒形，接地孔采用兩個(gè)半封閉式。該機(jī)構(gòu)更適合不同廠家生產(chǎn)的環(huán)網(wǎng)柜，體積小，安裝方便。防護(hù)罩上設(shè)有機(jī)架，小電機(jī)上的傳動齒輪帶動防護(hù)罩開閉。

3.4抽壓電容器：提取電容器為高壓電瓷制成的外絕緣套管（如圖1所示）。高壓電容器C埋在中間。電容器在交流電路中有一定的阻抗，稱為電容電抗。有了這個(gè)特性，它可以用來降低交流電路中的電壓。電容器的電容電抗計(jì)算公式如下：

Z=1/2πfc

電流計(jì)算式為：I=U/Z

此電容器既能達(dá)到限流降壓的作用，且不消耗電能做功，因此作為傳感器使用非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

結(jié)束語

本工程對環(huán)網(wǎng)柜接地孔保護(hù)裝置進(jìn)行了試制。高壓母線通電時(shí)，保護(hù)裝置的屏蔽板閉合，堵塞環(huán)網(wǎng)柜的接地操作孔。當(dāng)保護(hù)裝置檢測到高壓母線未通電時(shí)，控制芯片驅(qū)動電機(jī)將打開屏蔽板。該保護(hù)裝置最大的亮點(diǎn)是采用過零檢測法，通過檢測交流脈沖頻率來判斷高壓側(cè)是否通電，完全避免了感應(yīng)電壓引起的誤判和誤動作，與電壓判斷法相比，該方法的可靠性更高。環(huán)網(wǎng)柜的接地孔保護(hù)可避免接地刀誤操作造成環(huán)網(wǎng)柜的損耗，一個(gè)環(huán)網(wǎng)柜的價(jià)格也不低。因此，保護(hù)環(huán)網(wǎng)柜可以節(jié)省大量的設(shè)備成本，以及隱蔽的安裝成本、人工成本和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，安全方面更加可靠，減少了供電企業(yè)因事故造成的供電收入，減少了因停電給用戶造成的經(jīng)濟(jì)損失，減少了供電企業(yè)因事故造成的形象、聲譽(yù)等隱性損失。

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