电动操作隔离开关控制回路设计分析与应用_孙亚辉

技术与应用2010年第9期66电动操作隔离开关控制回路设计分析与应用孙亚辉（福建省厦门超高压输变电局，福建 厦门 361004）摘要 对电动操作隔离开关控制回路的典型设计方法进行了详细分析，包括单相操作方式和三相电气联动操作方式。

指出，隔离开关控制回路辅助功能的设计主要是手动操作与电气操作之间的相互闭锁以及防误控制的设计，电机缺相运行控制可以不用过多考虑。

遥控操作已是不可少缺的一种操作方式，控制电源不必单独设置，防误闭锁装置位置要设置恰当。

对现场的应用情况进行了论述，并提出了有关改进建议。

关键词：隔离开关；控制回路；防误闭锁装置；应用Control Circuit Analysis and ItsApplication of Motor Driven Isolating SwitchSun Yahui（Xiamen Extra High Voltage Power Transmission and Substation Bureau of Fujian Province, Xiamen, Fujian 361004）Abstract This paper detail analysis typical design method of motor driven isolating switch control circuit ，including single-phase and three-phase operation mode. It points auxiliary functions design is mainly interaction blocking and anti-misoperation control between manual and electrical operation. It is not necessary that details consider motor open-phase running. Remote control operation is one of must operation mode. It is also not necessary that sets separate control power. But ，location of anti-misoperation device is proper. The field application is discussed and the improving advice is put forward.Key words ：isolating switch ； control circuit ；anti-misoperation device ；application1 引言随着变电站综合自动化水平的提高，电动隔离开关得到了广泛的应用。

在超高压变电站中，220~500kV 倒闸操作用的隔离开关中大都配置电动及手动操动机构，既能远方操作，又能在紧急情况下进行就地操作。

在这种情况下，为了有效防止电气误操作事故的发生，保障电力系统的安全运行，对其控制回路进行分析研究具有重要意义。

2 典型回路设计隔离开关控制回路大体上分为主控制回路和辅助控制回路两个部分，并且彼此独立设计。

其中，前者为动力操作回路，后者包括位置指示、加热祛潮等，其原理及接线简单，这里就不再赘述。

2.1 单相操作方式如图1（除虚线框外的回路部分），三相共用一个操作机构箱，通常装在B 相，所有的控制回路都集中在该操作机构箱内，其他两相的操作由B 相电机通过机械拉杆的带动来完成。

隔离开关在分闸位置时，按合闸按钮接通合闸回路，并通过其自保持触点保持接通状态，直到行程开关将合闸回路断开，合闸接触器失磁，断开其自保持触点，合闸过程完成。

分闸过程与之相同。

2.2 三相电气联动操作方式 在以往的设计中，三相操作回路分别独立设计，即每一相都设计一个独立的操作机构箱，且在每相操作机构箱内均设有分闸、合闸和停止操作控制回路，这种操作方式有以下几个缺点：技术与应用2010年第9期 67图1 单项操作方式Q—辅助开关；SP3、SP4—行程开关；SP1—门控；SB1—分闸按钮；SB2—合闸按钮；SB3—停止按钮；SBT2—远方/近控选择开关；M—交流电机；KM1—分闸接触器；KM2—合闸接触器；QF1—电动机保护开关；QF2—微型断路器；R1、R2、R3—相位继电器；DCS—电磁锁（1）操作结构需要更多的控制元件。

（2）电缆布线较多。

（3）单独操作时，需要在三相之间来回走动，操作不方便。

因此，目前，典型的三相电气联动操作采用图2（除虚线框外的回路部分）的设计方式，每相同样设计一个独立的操作机构箱，并有相应的控制元件，但总的分闸（SB1按钮）、合闸（SB2按钮）和停止（SB3按钮）控制回路集中在某一相（比如，图2集中在B 相）。

为了实现三相独立操作的功能，在该相（B 相）中增加一个三相联动转换开关SBT3即可完成。

SBT3有四个位置，如图3所示。

2.3 共性设计（1）联锁回路在分闸回路中串入合闸接触器的常闭触点KM2，合闸操作时，合闸接触器的常闭触点KM2打开，闭锁分闸回路。

同理，在合闸回路中串入分闸接触器的常闭触点KM1，分闸操作时，分闸接触器的常闭触点KM1打开，闭锁合闸回路。

这样就实现了分、合闸回路的相互联锁，以防止分、合闸接触器同时动作，造成交流电源短路故障。

（2）自保持回路在正常情况下，唯有分(合)闸按钮或分(合)闸接触器的自保持触点在接通位置，才能使隔离开关完成分(合)闸过程，这是惟一必要条件。

因而，电动操作中的分(合)必然是ab (ac)间短接[1]。

若不设置该回路，必须始终按住分(合)闸按钮，一旦松开，必然会造成分(合)闸过程的中断，这显然是不合理的。

图2 三相电气联动操作方式KT1—热继电器；Q—辅助开关；SP3、SP4—行程开关；SP1—门控；SB1—分闸按钮；SB2—合闸按钮；SB3—停止按钮；SBT2—远方/近控选择开关；SBT3—三相联动转换开关；M—交流电机；KM1—分闸接触器；KM2—合闸接触器;QF1—电动机保护开关；QF2—微型断路器（a ）结构示意图 （b ）触点位置关系图3 三相联动转换开关位置关系3 辅助功能的设计3.1 手动操作闭锁电动操作回路，由于某种原因不能电动操作时，在紧急情况下需要手动操作。

因此，控制回路的设计中应当考虑这种情况的发生。

为了保证手动操作时，不误引起电动操作回路的启动，造成人员的伤害和设备的损害，必须采取有效的防误措施。

技术与应用2010年第9期68（1）电磁闭锁电磁闭锁是在操动机构中设置专门的电磁继电器，如图1，当切换开关SBT2切换到手动位置(图中未画出)时，电磁继电器带电励磁，其常闭触点DCS 断开，解除电气操作回路，允许隔离开关进行手动操作动作。

国内在电动操动机构中很少使用。

（2）限位开关闭锁图4中，当操作把手9插入旋转轴后，把限位开关1的常闭触点8打开，从而断开了控制回路，允许隔离开关进行手动操作动作。

（a ）操作把手插入旋转轴前（b ）操作把手插入旋转轴后图4 常闭触点控制图5中，当打开操作机构的门后，门控（限位开关）1的常开触点打开，从而断开了控制回路，允许隔离开关进行手动操作动作。

这样就保证了只有关上该门，才能进行电动操作。

图5 常开触点控制图4、图5中：1—门控（限位开关）；2—门；3—电动机；4—旋转轴；5—控制回路；6—控制电源；7—门控常开触点；8—常闭触点；9—手动操作把手3.2 电机缺相运行控制380V 的三相电机在只有2相的情况下是，启动困难或不能启动，发出嗡嗡的声响。

在运转中电机缺相是可以运行的，但电动机振动增大，声音异常，且另外两项要承担缺项的电流，所以极易因过流烧毁电机。

为避免缺相运行情况的发生，可以在控制回路中增加缺相控制继电器（图1虚框中的R1、R2、R3）。

但是，增加缺相控制后，若缺相情况若发生在操作过程中，会造成操作一半的时候，电机停止运转，从而引起电弧对隔离开关的持续放电。

这是不利的。

所以，通常不采用这种方式。

3.3 防误控制电动操动机构中，隔离开关的操动闭锁机构多采用电气闭锁或程序闭锁(软件锁)。

电气闭锁（图1、图2中的外部联锁）是在隔离开关的电气控制回路中，直接接入断路器、接地刀闸和隔离开关的辅助触点以达到闭锁的目的。

程序闭锁是按照防误操作规则，将断路器、接地刀闸和隔离开关的辅助触点所传送的信息，经过计算机程序软件进行逻辑判断，传送给电脑钥匙，再把电脑钥匙插入电编码锁（DBS ）（见图6）实现电气设备闭锁的功能，或经过计算机程序软件进行逻辑判断后，直接发出遥控闭锁信号，使得遥控闭锁继电器的常开触点（YBJ ）（见图6）闭合，来实现电气设备闭锁的功能。

在控制回路中，应以电气闭锁为主，辅以程序闭锁，两者结合起来，才能更好地实现防误操作，达到“五防”的目的。

4 问题探讨4.1 遥控分、合闸和停止按钮的设置当操作隔离开关时，操作人员站在隔离开关的下方进行操作，同时按照运行规程规定抬头注视动、静触头的运作过程并目测其是否到位，此时若发生支持绝缘子断裂，操作人员即使反应敏捷也难以逃出绝缘子的影响范围[2]。

因此，需要在就地分、合闸和停止按钮旁并接遥控分、合闸按钮，以实现对隔离开关的远方控制。

4.2 隔离开关辅助触点的控制因为在典型的控制回路设计中，通常依靠行程开关（图1中SP1、SP2，图2中SP3、SP4）来控制分、合闸回路的完成。

但为了保险起见，分、合闸回路2010年第9期 69分别引入隔离开关的常开、常闭辅助触点，来实现二级闭锁。

这样能有效地防止因电机无法停止运转，造成支柱绝缘子断裂事故的发生。

4.3 外部联锁外部联锁即是通常所说的电气闭锁。

4.4 控制电源控制电源不必单独设置，可以直接利用电机电源中的某一相来实现，例如把L1与W1直接相连即可。

单独设置控制电源和电机电源时，除了接线复杂一些，并无多大的意义。

这是因为，若二者中有一路发生问题，即使另一路是可靠的，也不能对隔离开关进行操作。

4.5 防误闭锁装置位置的确定如图6（a ）把防误闭锁装置（电编码锁DBS 和五防遥控闭锁继电器YBJ ）直接接在电源回路中，实现对电源的防误控制，从而达到防误的目的。

这种接线方式简单、直观。

对于五防遥控闭锁继电器YBJ ，由于它在进行正确的逻辑判断发出信号后，其常开触点会一直闭合，直到操作结束或人为干预接除。

而对于电编码锁DBS ，由于要人为的把电脑钥匙插入其中才能进行操作，且要用手不停的紧握电脑钥匙，否则，在电机运转的过程中，一旦电脑钥匙松动，就会造成控制回路的断电而使得电机停止运转，需要操作人员及时做出正确的反应，否则会引起电弧对隔离开关的持续放电。