母线开关柜的安全隐患问题与改进

杨晓艳

上海开灵开关厂有限公司　上海　201808



母线开关柜的安全隐患问题与改进

杨晓艳

上海开灵开关厂有限公司上海201808

针对母线开关柜存在的安全隐患问题进行总结分析，采取相应措施，改进并完善开关柜的设计，进而满足《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》的要求，以预防人身伤害事故再次发生，确保设备运行安全可靠。

高压开关柜； 电压互感器； 避雷器； 隔离手车； 技术改进

1　改造背景

供电公司变电检修专业在对220kV冷江南变电站10kV某段设备进行检修时发现重大隐患： 10kV母线设备开关柜(母线电压互感器柜)内的母线避雷器引线直接经穿墙套管从母线室引出；在母线不停电的情况下检修电压互感器(PT)时，打开PT柜后门，可接触到带电的母线引下线，如图1所示。国家电网生〔2010〕1580号文发布《预防交流高压开关柜人身伤害事故措施》[1]，要求对此类设备进行改造。

冷江南站10kV PT柜为金属铠装抽出式高压开关柜，型号为KYN28A-12，采用双手车结构，PT和避雷器分别置于两个移动小车上。PT手车位于柜体前侧中部，避雷器手车位于底部，两个手车分别连接主母线。后门为折页活门形式，螺栓固定。后柜门上设电磁闭锁，闭锁电压取自母排引下线带电传感器。

2　存在的问题

结合之前的几起事故，分析该PT柜结构存在的问题。

当PT和避雷器手车拉出柜外并处于检修状态时，由于避雷器引下线与母排直接连接，仍处于带电状态；若有工作人员进入后隔室，则会引发人身伤害事故。国家电网生〔2012〕352号文《国家电网公司十八项电网重大反事故措施(修订版)》第12.3.1.4条规定[2]： “高压开关柜内一次接线应符合国家电网公司输变电工程典型设计要求，避雷器、电压互感器等柜内设备应经隔离开关(或隔离手车)与母线相连，严禁与母线直接连接。”双手车结构的PT柜并未按照反措要求进行设计，避雷器引下线在检修状态时没有与母线隔离，封闭的母线室形同虚设，存在重大安全隐患。

这一设计完全不符合检修习惯： 其一，其它间隔处于检修状态时，后柜门均可打开；其二，多数PT检修时，需打开后柜门，在PT与熔断器之间加装接地线。这种非常规设计容易使运行、检修人员作出错误判断，误入带电间隔。

后柜门虽设有带电闭锁，但电气闭锁装置本身会出现故障，存在不稳定性，经常使工作人员做出错误判断，时间一长，防误装置的可靠性和人的警惕性随之下降，门上警示标志形同虚设。国家电网生〔2010〕1580号文件发布《预防交流高压开关柜人身伤害事故措施》，其中有母线避雷器接线方式不满足典设要求的开关柜改造技术方案： 在后盖板增加电磁连锁和母线带电显示强制闭锁。但此条措施是补救措施，并非根本性的解决方案。

实践证明，双手车、电磁闭锁是远远不够的，必须对类似结构PT柜加以彻底改造、完善，以提高PT柜检修的安全性。

3　采取的措施

针对以上状况，采取了以下措施：

(1) 在PT柜后门内侧加装固定式绝缘挡板，使引下线处于隔离状态[3]，形成封闭母线室，避免误碰；

(2) 检查PT柜后柜门电磁锁与带电显示闭锁正常，确保只有在母线没有电的情况下才能开启柜后门，反之只有当后门处于关闭状态时，手车才能操作；

(3) 在后柜门悬挂明显标志，注明带电风险；

(4) 制定整改计划，对已投运变电站中相似结构的PT柜进行整改[4-5]，并排查其它新投运变电站是否有相似情况；

(5) 对今后工程项目中的相关问题引起重视，并加以改进，避免出现类似状况；

(6) 将此隐患上报上级公司及相关部门，反馈给广大开关柜生产厂家，引以为鉴，摒弃不合理设计[6-7]，从源头上杜绝此类隐患设备进入电网。

4　改进设计

母线开关柜中的一次主要元器件为PT和避雷器，常规的结构有双手车和单手车。

(1) 双手车结构。PT手车安装于柜体前中部断路器隔室，避雷器手车安装于柜前下仓，如图2(a)所示。

(2) 单手车结构。PT安装于手车上，避雷器固定安装于柜体底部。

以上两种方案为改造前的结构，电压互感器或避雷器与主母线直接连接，存在安全隐患。

为了满足国网公司十八项反措要求，彻底根除安全隐患[8]，提高设备运行的安全性和可靠性，经听取供电局、设计院及用户建议，避雷器、PT等一次主设备必须经隔离断口与母线相连，当隔离手车拉出后，隔离断口带电部位由可靠接地的带危险警示标志的金属活门进行遮挡。本次优化结构改进设计采用单手车方式，共有两种方案可供选择。

如图2(b)、图3(a)所示，隔离手车位于柜体前中部断路器室间隔，熔断器、避雷器固定安装，主母线经触头盒与隔离手车相连，母线从下触头盒引出后分别连接于避雷器和熔断器的上方，PT则与熔断器下方相连且固定安装于后柜底部。

如图2(c)、图3(b)所示，熔断器避雷器手车安装于柜体前中部断路器室间隔，避雷器通过母线连接于熔断器上方，母线经下触头盒引出后与PT相连，PT则固定安装于开关柜底部。这种方式易于更换熔断器，手车拉出后便于检修操作。

图3　柜体装配示意图

这两种方式的优点在于[9-10]： ① 满足国网公司十八项反措要求，提高了安全可靠性；② 有效地将主母线室单独隔开，并与电缆室完全独立；③ 取消了原有的连接避雷器时母线从柜内主母线室贯穿至电缆室的穿墙套管；④ 手车具有开闭活门功能，手车拉出柜外，活门自动关闭，隔绝带电静触头，完全断开一次主母线；⑤ 运行人员检修时打开柜后门无法触及主母线，更不会受电击造成伤亡[11]；⑥ 节省了开关柜内的有效空间，柜体外形尺寸可按具体要求灵活选用，适用于变电站开关柜现场各类地基的调整；⑦ PT固定安装时开关柜内的空间相比PT安装于手车上时明显有余，不受外形尺寸的影响，可安装于800mm宽的柜内。当对互感器输出伏安数有特殊要求且需要选用外形稍大的PT时，可通过选用宽1000mm的开关柜来安装解决。考虑到检修时母线需要接地，避免挂接地线存在的风险[12]，母线开关柜内还配有验电手车和接地手车。接地手车为母线接地之用，与母线开关柜配合使用，当发生故障需要整段母线停电检修时，先将母线开关柜内原有的隔离手车或熔断器避雷器手车拉出，推入验电手车，打开开关柜上下活门进行验电，在确保母线无电的情况下才可拉出验电手车，推入接地手车，使主母线与接地手车连接后引至一次总接地。

5　实施效果

目前，冷江南变电站中的母线开关柜已经进行了妥善改造，投运情况良好。本改进设计更是已推广应用于各地区的国网新建项目10kV开关柜中，完全符合相关要求，效果显著，并得到供电部门的认可。母线开关柜采用隔离手车方案的有安徽皖苏变、安徽中泰变，采用熔断器避雷器手车方案的有湖南娄底吉星变、湖南张家界索溪变、山东泰安肥城尚庄变、福建霞浦东洋变、福建福鼎磻溪变等。

[1] 国家电网公司办公厅.国家电网生〔2010〕1580号： 关于印发《预防交流高压开关柜人身伤害事故措施》的通知[Z].

[2] 国家电网公司运营维检修部.国家电网公司十八项电网重大反事故措施(修订版)及编制说明[M].北京： 中国电力出版社，2012.

[3] 张永峰.开关柜结构设计与制造的分析与实践[J].机电工程,2009,26(1): 108-110.

[4] 葛滕.当今10kV配电系统高压开关柜结构设计改进[J].中国电子商务,2011(1): 332.

[5] 谢若晖.电力系统10kV开关柜故障分析及改进方法[J].大科技: 科技天地,2011(12): 222-224.

[6] 刘小刚，潘寅.论6～10kV配电系统高压开关柜的结构设计[J].企业科技与发展,2011(1): 46-47.

[7] 王成祎,白洁.一种铠装型高压开关柜的研发[J].电工电气,2010(8): 58-60.

[8] 李峰,傅强,贾继灏.10kV开关柜操作事故分析及改进措施[J].中国高新技术企业,2011(34): 138-139.

[9] 李小松.中压开关柜的演化及其绝缘技术[J].电气开关,2006(2): 11-13.

[10] 段洪民.中压金属封闭开关设备结构与发展[J].电气制造,2011(1): 31-32.

[11] 林洪钟.供配电系统可靠性探讨[J].建筑电气,2006(1): 15-16.

[12] 甘玉林.如何防止在电气工作中受到危害[J].建筑电气,2006(6): 4-7.

By summarizing and analyzing potential safety hazard existing in busbar switch gear panel， appropriate measures were taken to improve the design of the switch gear panel to make it more perfect. And then satisfied the requirements specified by "Eighteen major anti-accident measures stated by State Grid Corporation" in order to prevent further more personal injury accidents and ensure safe & reliable operation of the equipment.

HV Switch Gear Panel； Potential Transformer； Arrester； Shielding Lorry； Technique Refinement

2015年6月

杨晓艳(1976—)，女，学士，工程师，主要从事电气设计工作，

E-mail： tl-1222@126.com

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