配网环网柜防误操作装置的研制与应用

(深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000)

0 引言

本项目通过研制环网柜接地刀保护工具、对接地孔实施封闭，确保在高压母线侧带电时，作业人员不能操作接地孔，当高压母线侧带不带电时，保护装置的遮挡板是打开状态，能正常操作接地刀。这样一个自动化保护装置可以保证接地刀操作更加安全，保护好设备不被误操作损毁及作业人员的生命安全。

1 防止开关柜带电合闸接地开关误操作的措施

①坚持验电，及时发现带电回路。②正确判断正常带电与感应电的区别，防止误把带电当静电。③认真吸取事故教训，防止类似事故再发生。④制定完善的操作规程，并在接地操作位置设警示牌和安装挂锁。⑤安装带电防误接地闭锁装置闭锁接地刀闸，有电时不允许接地刀闸合入。

对于空气绝缘开关柜，同时或部分采取以上5种措施，可有效地防止开关柜带电合闸接地开关这种严重的误操作。由于充气式环网柜是全密封开关柜，故无法实现高压验电，只能通过带电显示器判断高压是否带电，电力行业标准DL/T 538明确规定“仅凭带电显示装置的显示还不足以证明系统已经不带电”。比较以上5种措施，其中第5条针对充气式环网柜应该是最有效、可靠的防误措施。

2 具体的实施方案

通过抽压电容芯棒，从高压带电回路中抽取一定的电压作为指示灯的电源，经过整流虑波后，将交流电变为直流电，驱动LED灯发光，当高压母线侧无电时，指示灯不亮。同时通过抽压电容芯棒取出的电，直接与验电接口相连接，验电时，通过验电孔即可完成验电操作。接地孔遮挡机构的输入信号为交流电的过零信号做为触发信号，当过零信号为50 Hz频率时，控制芯片判断为高压侧带电，遮挡板闭合，当50 Hz触发信号消失，则控制芯片判断为高压侧不带电，控制芯片驱动马达驱动电路，将遮挡板打开，可以进行接地刀合闸操作。

3 外观设计

整体外观是四方盒子形，接地孔采用两半闭合式，这种机构更适合不同厂家生产的环网柜，体积小、安装方便。遮挡上带有齿条，通过小电机上的传动齿轮带动遮挡板开合。

4 抽压电容器

抽压电容器是由高压电瓷构成的外绝缘套(如图1)，在中间埋设高压电容器C，电容器在交流回路中存在着一定的阻抗，称为容抗，利用此特性可在交流电路中用于降压。电容器的容抗计算表达式为：

Z=1/2πfc

电流计算式为：

I=U/Z

此电容器既能达到限流降压的作用，且不消耗电能做功，因此作为传感器使用非常经济实用。

图1 抽压电容器图

5 整流电流及指示灯

因传统带电指示灯采用氖泡灯，这种指示灯电路简单，高压经过抽压电容降压后可直接使氖灯点亮。控制驱动电路简单但是氖灯的使用寿命短，因此现在采用使用寿命更长的LED作为指示灯。LED指示灯驱动电路要比氖灯的复杂一点，交流电压如果不整为直流驱动，LED容易被交流的反向电压击穿导致LED灯损坏，所以使用整流电路将交流电整成脉动的直流电，在正向导通电压下LED灯发光，反向电压不导通，交流的频率为50 Hz，因此LED会一闪一闪发光。

LED灯除了正向导通电压外，还要限制LED的供电电流，防止电流过大，导致LED灯损坏(如图2)。

图2 整流及指示灯电路图

6 过零检测电路

过零检测的作用可以理解为给MCU控制芯片提供一个检测信号，D5、D6电压取自抽压电容端，经过D5、D6全波整流形成脉动的直流波形，电阻分压后，经过电容滤波，滤除高频成分，形成C点电压波形，当C点电压大于0.7 V时，三极管Q2导通，在三极管的集电极形成低电平，当C点电压低于0.7 V时，三极管截止，三极管集电极通过上拉电阻R4，形成高电平，这样通过三极管的反复导通、截止，在芯片过零检测端口D点形成100 Hz脉冲波形，芯片通过判断脉冲数量及时间确定高压母线是否带电。这个过零脉冲检测法相比电压采样AD判断法更为准确，不会误动作。

7 遮挡板驱动电路

遮挡板通过底部齿轮与电机的齿轮相互齿合，电机通电时电机的输出轴带动齿轮旋转，从而带动遮挡板前进或后退。

电机的正反转由MCU控制MOS管切换电极的方向。当过零检测电路输出脉冲波形的频率为100 Hz时，芯片控制MOS管不动作，芯片控制脚输出高电平，当芯片检测到无过零检测电路脉冲信号，控制芯片输出控制电机反转信号，将遮挡板打开，露出环网柜接地刀孔，进行接地合闸操作。如果过零脉冲信号正常，控制芯片输出控制电机正转信号，遮挡板将接地孔封堵，此时不能进行接地刀合闸操作。线路图如图3所示。

图3 线路图

8 结语

本项目试制了环网柜接地孔保护装置，当高压母线带电时，保护装置的遮挡板处于封闭状态，将环网柜接地操作孔遮挡住，当保护装置检测到高压母线不带电时，控制芯片驱动马达将遮挡板打开。这个保护装置的最大亮点是采用过零检测法，通过检测交流电的脉冲频率来判断高压侧是否带电，可以完全避免因感应电压而导致的误判断，误动作，判断的可靠性要比电压判断法更加准确。环网柜接地孔保护可以避免误操作接地刀导致环网柜的损失，一台环网柜价格也不低，因此保护好环网柜，能节省不少设备成本，还有隐性的安装费，人力成本费用，经济效益显著。同时，安全方面更加可靠，减少因事故导致供电企业的供电收入，因停电给用户带来的经济损失，还有因事故导致供电企业形象、信誉等隐性损失。