手车开关快速解除闭锁辅助装置的研制工程方案

手车开关快速解除闭锁辅助装置的研制
工程方案
摘要：随着社会的不断发展，人们对于电力系统供电可靠性也提出了更高的
要求。

在这样的大背景下，手车式开关柜由于具有外形紧凑，检修方便，防护等
级高，完善的五防闭锁功能等优点，在10kV和35kV配电室和高压室中得到了越
来越广泛的应用。

目前的手车式开关柜由于防误闭锁功能设计规范要求，导致供
配电专业的检修试验人员工作量增加，作业安全风险提高。

因此本文主要分析如
何通过研制一种辅助装置，实现特定的功能，避免防误闭锁功能部件对检修试验
工作的影响，方便日后的维护工作，并希望能在更多的电力企业中推广应用。

关键词：手车开关；检修试验技术；解除闭锁。

引言
随着新时代对于供电质量及电力输送安全性提出越来越高的要求，电力装备
行业也在迅猛发展，电力装备企业对高压开关设备的设计制造水平提出了更先进
的要求，以提高电力系统的供电可靠性。

在这样的大背景之下，各种新型电力设
备逐渐广泛应用于配电室和高压室中，其中包括手车式开关柜。

根据相关防误操
作闭锁功能的设计规范要求，部分手车开关设计有合闸闭锁电磁铁以实现合闸闭
锁功能。

而在试验工作过程中，合闸闭锁电磁铁使手车开关不能手动或电动合闸，这种情况增加了工作人员的工作量，提高了作业安全风险。

本文将首先针对上述
问题进行简单论述，进而在此基础上通过设计研发制作一种手车开关快速解除闭
锁辅助装置，避免合闸闭锁电磁铁对检修试验工作的影响。

1手车开关的结构和技术原理
开关柜是按预先设计的接线方案将涉及的一、二次设备成套组装的一种高压
配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和连接发电机、电力变压器和高压线
路之用。

在开关柜中装有高压开关设备、二次保护装置、检测仪表、母线、绝缘
子等功能部件。

高压开关柜有固定式和手车式两大类，一般在中小型工厂的变配
电所中，绝大数采用较经济的固定式开关柜，本文则主要以手车式开关柜为研究
对象。

手车式开关柜的独特之处在于高压断路器在分断的情况下，铺上导轨后可
用手将其从开关柜中抽出并装在手车上。

当高压断路器需要检修试验维护时，可
以拉出并放置于手车上进行工作，当维护工作完毕需要把高压断路器投运时，把
它重新推入开关柜中，便可恢复供电。

由于手车式开关具有很好的互换性,某个
手车开关坏了可以换上备用的同型号规格的手车开关，因此具备检修试验维护便
利和安全，缩短停电时间，提高供电可靠性的优点。

此外，手车开关还具有外形
紧凑、占地空间小；单独的隔室，独立的泄压通道，发生内部燃弧故障时被限制
在隔室内，不蔓延；完善的五防闭锁功能等优点，因此在10kV和35kV配电室和
高压室中得到了越来越广泛的应用。

2合闸闭锁电磁铁对维护工作的不良影响
根据预防性试验规程和作业指导书的要求，断路器需要定期进行机械特性试验。

机械特性试验的项目包含测量断路器的分合闸时间参量和分合闸电磁铁最低
动作脱扣电压，以上试验数据均需要通过开关特性测试仪对断路器进行多次分合
闸测试才能顺利得到。

为了保证电力系统安全运行、确保设备和人身安全、防止电气误操作事故事
件的发生，手车开关必须具备完善可靠的闭锁装置。

根据相关设计规范要求，通
常小车开关上有个合闸闭锁电磁铁，闭锁电磁铁的顶杆安装在合闸按钮行程中间，未吸起时，顶杆将锁住合闸按钮，使断路器不能手动或电动合闸，只有当合闸闭
锁电磁铁通电时，顶杆吸起才能顺利完成合闸操作。

这个部件的作用是防止人员
误碰合闸回路造成安全生产事故或手车开关合闸不到位引发事故。

通常工作人员进行手车开关的检修试验工作时，需要用扳手或螺丝刀拆开小
车开关的盖板，用较长的绝缘工器具手动顶起闭锁电磁铁顶杆，才能顺利完成合
闸操作。

这种情况下作业人员将面临安全作业风险。

首先是在开关合闸操作全过
程中，作业人员暴露于合闸操动机构前，当机构内部零件松动时，可能会弹出碎
片危及作业人员人身安全。

再者，用较长的绝缘工器具手动顶起闭锁电磁铁顶杆时，容易误碰操动机构造成手车开关误动作。

另外，这种方法需要一个作业人员
专门负责手动顶起闭锁电磁铁顶杆，耗费人力资源和作业时间。

基于以上种种原因，本方案决定设计研发制作一种手车开关快速解除闭锁辅助装置，以期能避免合闸闭锁电磁铁对检修试验工作的负面影响。

使用该辅助装置来进行手车开关合闸操作，可免去维护工作时拆除盖板和用绝缘工器具顶起闭锁电磁铁的步骤，减少维护过程工作量和人身作业安全风险。

图1 用工器具顶起合闸闭锁电磁铁顶杆
3手车开关快速解除闭锁辅助装置的原理和功能
首先应明确手车开关快速解除闭锁辅助装置的具体功能需求，才能有针对性地提出解决方案：
（1）研发出来的辅助装置能在电源线盘或插座上取交流电源，并通过一系列的整流和保护功能，输出可调节电压的直流电源；
（2）辅助装置具有储能、解除闭锁两个输出端，能够通过连接线直接接到小车开关航空接线盒的合闸闭锁回路相关接点，使合闸闭锁电磁铁带电，快速解除闭锁功能，而且不影响对小车开关的储能功能，两功能之间相互独立。

（3）能输出合闸和分闸的脉冲信号，独立控制小车开关的合闸动作和分闸动作。

经过技术人员的具体探讨和论证，得出以下技术解决方案：
（1）通过辅助装置面板上的电源插孔和配套的电源线，连接电源线盘或插
座取交流电源；
（2）装置内主要由三个开关控制相关功能，第一个开关为装置总电源开关，其余两个开关成并联关系，分别作为储能电源开关和解除闭锁电源开关，使储能
和解除闭锁两功能之间相互独立，功能互不干扰，低成本高效益；
（3）装置具有过压、过载、过温、短路等保护功能，从而保证整个装置的
寿命和使用安全；
（4）装置内部主要由直流电源模块、数字电压表、交流接触器、电压调节
模块、散热风扇、绝缘支架板等零部件构成。

（5）辅助装置设计有合闸输出、分闸输出、公共端、合闸按钮、分闸按钮，能把合闸输出、分闸输出、公共端连接到小车开关航空接线盒的合闸回路和分闸
回路，再通过合闸按钮、分闸按钮控制输出脉冲信号，实现小车开关的分合闸功能，能用于进行小车开关的最低脱扣动作电压试验。

在探讨和论证的过程中发现，这个解决方案也有技术难点和关键点需要注意
和解决。

该辅助装置必须能够输出足够的功率、电压、电流来驱动小车开关的储
能机构、并且使合闸闭锁电磁铁能顺利吸起顶杆，因此直流电源模块、数字电压表、交流接触器、电压调节模块必须选用符合功能参数要求的高质量产品。

另外，由于辅助装置设计附带开关的分合闸功能，因此能用来进行小车开关的最低脱扣
动作电压试验。

在进行最低合闸脱扣电压试验时，会将辅助装置的直流电源电压
降至30%额定电源电压，必须保证直流电压为30%额定电源电压时，小车开关的
合闸闭锁电磁铁能顺利吸起顶杆，否则无法单独完成最低合闸脱扣电压试验。

查
阅大部分小车开关厂家提供的技术资料，并且经过现场多次实践试验，验证30%
额定电源电压能使合闸闭锁电磁铁吸起顶杆。

图2 辅助装置的加工和装配过程
4手车开关快速解除闭锁辅助装置的加工和装配
首先按照功能参数要求采购好相关零部件、原材料和工器具，然后邀请专业设计师设计好辅助装置的外观和面板功能分布，并确定好辅助装置的具体尺寸、各个零部件在装置内部的分布、走线和连接，确保辅助装置整体设计小型化，方便携带，而且不影响散热功能，面板上功能分布合理，使用体验顺畅舒适。

最后按照相关设计图纸和施工方案对原材料和零部件进行加工安装，将辅助装置制造成型，并进行一系列功能和性能检测，确保辅助装置功能完好，达到预设目标要求。

图3 辅助装置的成品
结语
经过手车开关快速解除闭锁辅助装置成品的实践验证，使用该辅助装置来进行手车开关的检修试验，可免去拆除盖板和用绝缘工器具顶起闭锁电磁铁的工作
步骤，减少维护工作过程工作量和人身伤害风险。

该辅助装置能广泛应用于具有航空接线盒结构的小车开关试验，并可推广应用。

参考文献
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