接地刀闸电磁锁缺陷分析

黄潇霞

摘 要：变电站电磁锁是一种防止高压设备误操作的电控机构联锁装置，但是在近些年实际运行维护中，电磁锁产生了各种问题，文章主要是针对接地刀闸电磁锁产生的问题进行分析并提出改善和建议。

关键词：电磁锁；缺陷；误操作；解锁

中图分类号：TM56 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）35-0087-02

1 概述

电磁锁是一种防止变电站高压设备误操作的电控机构联锁装置，是变电站不可缺少的闭锁装置。能够对刀闸、地刀、接地线、高压开关柜柜门等需要闭锁部位实现联锁，从而有效防止电气误操作的发生。但是在近些年的实际运行维护中，电磁锁产生了各种问题，尤其是户外接地刀闸电磁锁质量、老化、绝缘问题导致变电倒闸操作延误频频发生，甚至发生像220kV南屏站4·24带地线合刀闸二级事件。

2 户外接地刀闸电磁锁现状

2.1 户外接地刀闸电磁锁问题

户外接地刀闸电磁锁最大的问题就是由于各种原因经常“打不开”。这是由于户外接地刀闸电磁锁的运行环境比较恶劣，长期受到风吹、日晒、雨淋，防潮防水效果不佳，使得电磁锁的操作机构生锈卡涩、辅助接点没到位、线圈绝缘受损。一般要操作户外接地刀闸需要满足三个条件，首先是拉开对应机械闭锁的主刀闸，然后打开五防机械编码锁、最后打开电磁锁。正是由于最后一步的电磁锁“打不开”，导致变电站运行人员的刀闸操作时间大大延长。

2.2 “打不开”电磁锁检查

运行人员在操作电磁锁时，如电磁锁有电，确定因机械原因打不开，应停止操作，汇报调度和值班长，按零解锁流程处理；如电磁锁无电无法打开，首先要检查倒闸操作步骤是否正确，其次在后台机检查闭锁电磁锁的刀闸遥信位置是否正确，最后要检查电磁锁的控制电源是否正常，若以上3个项目检查无异常的话，运行人员应停止操作，汇报调度和值班长，按零解锁流程处理。

2.3 电磁锁缺陷处理流程

如果防误装置故障将导致操作解锁的或者其装置发生失去闭锁功能的故障，那么就会被视为电气设备紧急缺陷，必须马上安排处理。在进行电磁锁缺陷处理时，为了减小运行人员解锁操作后误操作机率，广东电网公司提倡零解锁，具体流程：现场运行人员及时向调度员汇报情况，然后向值班长、站长、本部门五防专责逐级汇报，五防专责按照紧急缺陷处理，根据情况通知相关班组或厂家到现场处理，原则上待相关人员处理好方可进行下一步操作，运行人员在此期间应积极配合现场处理。

2.4 电磁锁处理时间估算

“打不开”电磁锁处理分为三大阶段：第一阶段为逐级上报，时间估算为30分钟；第二阶段为相关班组或厂家到站处理，时间估算为120分钟；第三阶段为填写审批表获取电磁锁钥匙去解锁，时间估算为100分钟。从处理时间来看，运行人员在倒闸操作中如果遇到接地刀闸电磁锁“打不开”的情况，倒闸操作时间都会大大延长，严重影响运行人员的日常工作安排，同时增加了班组和厂家到站处理消缺次数，极大浪费了供电企业的人力和物力。

3 接地刀闸电磁锁缺陷分析

3.1 电磁锁动作原理

220kV南屏站的110kV接地刀闸电磁锁内部原理图如图1所示，其动作原理是：当电磁锁接通电源后，按下开锁按钮N，指示灯D发亮，电磁铁线圈T通电吸上铁芯，释放被其控制的锁栓。此时，掀开遮板，将通用钥匙插入通用钥匙孔中旋转至限位处，锁即打开，操动机构可以操作。操作完后，再反向旋转通用钥匙，将机构锁上，此时，铁芯上部的复位弹簧将铁芯下半部分的螺杆推至锁栓的“V”形缺口处，将锁栓控制在锁定位置。

3.2 220kV南屏站4·24事件[1]

2014年4月24日，220kV南屏站出现带地线合刀闸、110kV母线失压二级事件，造成这次事件主要“元凶”是110kV母联10020接地刀闸电磁锁。由于新更换的10020接地刀闸电磁锁开锁按钮发生卡涩，开锁按钮不能正常复位，导致10020地刀电磁锁回路长时间导通，发热故障短路，造成与之串联的母联测控装置开出插件严重烧灼，引起1001刀闸合闸控制回路接通。

为了还原4·24事件的整个过程，相关事故调查单位进行了电磁锁全回路试验，模拟10020接地刀闸电磁锁卡涩，电磁锁闭锁回路及电磁锁线圈中一直通有电流，试验中电磁锁于4分30秒～5分钟内时烧毁，烧毁时故障短路电流达到25～26A左右，持续时间达3～4秒，直接烧毁测控装置中的开出插件，造成1001刀闸合闸控制回路接通，导致1001刀闸合闸（当时五防条件满足，1001刀闸电机电源投入），最终引起110kV 1M母线故障。10020接地刀闸电磁锁控制回路和1001刀闸控制回路原理图如图2所示。

控制回路空开5DK采用是MERLINGERIN C10交流空开，根据该交流空开的脱扣试验报告的结果，该空开在29A脱扣时间达9秒左右，而试验中短路电流25～26A左右，持续时间3～4秒，时间达不到脱扣时间，导致空开5DK没启到保护整个控制回路的作用。

4 改善与建议

变电站户外接地刀闸操作需经过微机五防系统、机械闭锁装置和五防机械编码锁，这使得一些户外接地刀闸的电磁锁成为一种“鸡肋”式的设计，而且这些电磁锁在实际运行维护中極易出现问题，导致运行维护人员经常“打不开”电磁锁，延误倒闸操作时间，同时由于电磁锁自身设计上的缺陷，按钮卡涩易导致控制回路短路故障，增加电网风险和运行维护成本，因此，变电站电磁锁应在设计或运行中做到以下几点：（1）完善隔离开关和接地开关订货技术条件书中有关电磁锁部分内容，明确电磁锁各项参数，要求电磁锁必须配置熔断器或限流电阻等有效保护措施。（2）核实、修订电磁锁二次回路设计，规范电磁锁电源开关额定电流数值，确保电磁锁发生短路时电源开关能及时（建议小于1.5秒）断开故障电流。（3）根据已修订电磁锁二次回路设计，对运行中电磁锁电源开关进行整改。（4）制定电磁锁安装、验收、维护及检修管理要求，提升管理水平。

参考文献：

[1]广东电网公司.2014年广东电网珠海供电局“4·24”220kV南屏变电站110kV母线失压事件调查报告书[R].2014.endprint