浅析快速接地开关原理及优化方案

张天子,张浩龙

新东北电气集团高压开关有限公司

浅析快速接地开关原理及优化方案

张天子,张浩龙

新东北电气集团高压开关有限公司

快速接地开关是新东北电气集团高压开关有限公司设计开发的ZFW20-145型GIS产品中的重要元件之一。它的性能好坏决定电力系统能否安全运行。本文主要对目前的快速接地开关的操动原理做了简要说明，同时优化了原有的设计。

快速接地开关；操动原理；优化

快速接地开关是具有一定关合短路电流能力的一种特殊用途的接地开关。当线路接地故障被切除后，利用快速接地开关关合，可消除由相邻运行线路供电形成故障线路的潜供电流，再快速开断接地开关，确保线路自动重合闸能成功[1]。普通的接地开关配置在断路器两侧隔离开关旁边，仅起到断路器检修时两侧接地的作用；而快速接地开关配置在出线回路的隔离开关靠线路一侧。它是GIS设备停电回路的最先接地点。用来防止可能出现的带电误合接地造成封闭电器的损坏，同时也可利用快速接地开关来短路封闭电器内部的电弧，防止事故扩大。

快速接地开关是新东北集团高压开关有限公司设计开发的GIS[ZFW20-145（L）/T3150-40型]设备中的重要元件之一，快速接地开关与电动弹簧操动机构是一个整体模块单元。快速接地开关既能够进行电动操作又可以进行手动操作。分闸操作的同时对合闸弹簧进行储能，在合闸时弹簧释放，实现快速合闸[2]。

1.快速接地开关操动原理及优化方案

1.1 快速接地开关操动原理

以下为我司快接地开关内部原理图（图1），图中所示状态为开关均处于分闸的位置。

图1

KFO：快接地开关分闸接触器；KFC：快接地开关合闸接触器；

WF1/WF2/WF3/WF4/WF5：微动开关（由机构上的FES闭锁扳手控制）；

WFO/WFC：微动开关（FES分合闸过程中最后触碰的开关，靠此开关在机构动作完成后切断回路）；Y0：电磁铁；MF：电机；R：加热器

分闸时，当给入瞬时脉冲命令后，KFO得电，其对应的常开触点均闭合，这样控制电源处形成自保持回路，使KFO一直带电，同时MF两端受电，电机正转，当分闸到位后，机构内的滚珠丝杠触碰到WFO，自保持回路断开，分闸结束。因KFO线圈带电时其常闭触点是断开的，所以合闸回来不通，进而完成分合闸时的互锁。合闸时与分闸同理，MF反转[3]。

1.2 快接地开关存在的问题

我司快速接地开关在机构箱上有闭锁扳手，共3个操作位置，分别是手力、解锁、闭锁。打到手力位置时，可将手力摇柄插入对应插孔，实现手动分合闸。解锁位置即正常投运时闭锁扳手放置的位置，此时电气回路接通，手力摇柄插孔机械闭合，只能实现电气操作。在“闭锁”位置时，电气回路断开，手力摇柄插孔机械闭合，既不能电动操作，也不能手力操作。

目前，部分工程在现场调试时，出现闭锁扳手打到手动位置既发手动操作信号也发闭锁信号的问题，导致闭锁信号不准确。究其原因，发现在机构内，WF1和WF2一组，WF3/WF4/WF5一组，当打到手动操作时WF2和WF3都接通，由于结构上限制，从机械上无法将这些微动开关再分开，进而出现信号重复。

1.3 快接地开关改进方案

以下我司快接地开关改进后的部分原理图（图2），由于控制和电机回路未作改动，所以略去不画。

图2

在机械上较难实现，就在电气回路上加以限制。由于微动开关有3个触点，WF2中1,4为常开；1,2为常闭，分别串入各自回路中，这样在闭锁扳手打到手动操作位置时，虽然WF2和WF3的1,4点均接通，但是闭锁信号回路中的WF2的1,2是断开的，因此闭锁信号消失。当打到闭锁位置时，仅WF3接通，WF2未触碰，常闭点始终接通，单独发闭锁信号。

结语：

由于手动操作和闭锁信号属于我司开关内的机构内部信号，大多数监控后台不采集此信号，但是作为GIS厂家，应该对产品的任何环节负责，改进后的机构已通过实验验证，保证投运后安全可靠，所有报警信号及时准确。

[1]林莘，何柏娜，徐建源.超高压线路上潜供电弧熄灭特性的分析．《高电压技术》，2006,32(3).

[2]雍军,施围,穆广祺.采用快速接地开关限制潜供电流[J].高压电器,1996,(02)：28-33.

[3]Guo P Q,Wei Y,Wei Z.Design of Nonlinear Optimization PID Controller for BLDCM Based on Neuro-Fuzzy Identified Model. Proceedings of the Eighth International Conference on Electrical Machines and Systems[C]，2005.