二次屏柜中空气开关隔离器的技术与研制

二次屏柜中空气开关隔离器的技术与研制

陈俊杰、柳杨、倪岳东

国网漳州供电公司，福建 漳州 363000

摘要：在继电保护设备例检二次安措中，需要提前对继电保护屏上的特定空开进行分断，尤其是保护电压空开，防止调试仪加量的时候反送电至一次侧，威胁电网安全。目前常用的空气开关隔离方式是使用贴红色绝缘胶布进行隔离，然而拆胶布过程中，易造成空气开关误分合，同时也造成胶带的浪费。并且绝缘胶带时间长后，由于灰尘或者其他影响，容易脱落，可靠性差。本文提供了一种二次屏柜中空气开关隔离器及其使用方法，该隔离器结构简单、轻巧、可循环使用，能够对单个空气开关的快速隔离安装及拆除，提高了现场二次安措的可靠性。

关键词：继电保护；二次安措；空气开关；隔离器；夹具

0.引言

根据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》以及《福建省电网几点保护及安全自动装置检验周期和检验验收时间规定》，继电保护人员需定期对二次设备及相关二次回路的运行状态进行检修。

随着电力系统的不断发展，变电站的数量日益增多，变电站内二次设备首检、例检以及改造工作也与日俱增。为了保证运行设备和停电检修设备之间二次回路的隔离^[1-3]，此类工作均需执行二次安全措施的隔离工作，以保证电力系统能够安全可靠持续地运行^[4-5]。

继电保护屏柜上的空气开关是继电保护中非常重要的一种电器，可对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。在继电保护设备中，空气开关通常用于保护电压回路、控制电源回路、遥信电源回路、装置电源回路，因此在二次回路中使用极其广泛。另外，在进行保护装置定检以及技改中，需要提前做好二次安措，对继电保护屏上的特定空开进行分断，例如断开保护电压空开，防止调试仪加量的时候反送电至一次侧，一旦人为误操作将保护电压空开合上，将威胁电网安全。因此，做好对二次屏柜空气开关的隔离至关重要。

目前常用的空气开关隔离方式是使用贴红色绝缘胶布进行隔离，在实践过程中，发现在贴胶布特别是拆胶布过程，容易造成空气开关误分合，同时也造成胶带的浪费。并且绝缘胶带时间长后，由于灰尘或者其他影响，容易脱落；或者保护人员在对保护进行调试时，将绝缘胶带取掉，工作完成后，还需要运行人员再次将绝缘胶带缠上；另外绝缘胶带无法完全禁止对空气开关操作，只能起到一个警示的作用。因此，常规绝缘胶布隔离方式的弊端亟待解决。

本文提供了一种二次屏柜中空气开关隔离器及其使用方法，该隔离器结构简单、设计巧妙，能实现二次屏柜空气开关的有效隔离，操作方便，结构简单、轻巧，可重复使用，且提高了现场二次安措的可靠性。

1常规空气开关隔离工具

在继电保护设备中，空气开关通常用于保护电压回路，因此在二次回路中使用极其广泛。在继电保护专业的定检、维护、反措等日常工作中，常常会遇到同一保护屏内装设有多套保护装置空气开关的情况，并且其中部分空气开关不处于作业范畴内的回路中，或者工作范围的装置与其他运行中的保护设备回路有关联，这就涉及到需要隔离运行电压回路的措施。如果安全措施没有做到位，就可能引起高电压等级电网设备的误动，造成重大安全责任事故。

目前常用的空气开关隔离方式是使用绝缘胶布作为隔离的工具进行粘贴和隔离，虽然绝缘胶布取材非常方便、使用灵活，但实际运用中却存在易脱落、断裂、成本高、不能重复使用的缺点，对工作的正常开展也存在以下几点隐患。

（1）粘贴过程耗费时间长，对于空开数量较多的保护屏，每进行一个空气开关的隔离，均需人工撕下一段绝缘胶布，将其粘贴于空气开关外壳，并将其操作把手缠住，防止作业人员误操作，粘贴和拆除的时候都需刻意避免误分合空气开关，导致安全隔离时间长，效率低。本文对若干变电站的线路和主变保护屏的空气开关隔离工作进行耗时统计，如表1所示。

表1 常规空气开关隔离平均用时统计表

2. 绝缘胶布隔离方式没有规范、易造成胶布脱落。绝缘胶带时间长后，由于空气开关表面灰尘或者其他影响，容易脱落。分别对常用的两极和三极空气开关进行统计，采用绝缘胶布隔离方式平均脱落率为4.08%，具体如表2所示。

表1 常规空气开关隔离脱落率统计表

2. 胶布无法循环使用，造成浪费。绝缘胶布使用过程中容易附着灰尘，难以循环利用，造成严重浪费，据统计，空气开关隔离中，每个保护屏柜使用的绝缘胶布平均长度为71cm。

常规的绝缘胶布隔离方式存在诸多弊端，影响检修人员的工作效率和现场工作的可靠性，甚至可能造成空气开关误分合，轻则影响保护装置的可靠运行，使变电站设备在无保护情况下运行，重则造成电压反送电，可能造成人员伤亡和设备损坏的事故。

2.二次屏柜中空气开关隔离器的设计

为了克服现今二次屏柜中空气开关隔离方法存在的不足，本文针对空气开关的特征设计了与其适配的隔离器，并利用Solidworks绘制了二次屏柜中空气开关隔离器的设计三维图，如图1和图2所示。

图1 空气开关隔离器的立体图

图2空气开关隔离器的侧视图

图中：1-侧板；2-磁吸件；3-弧形板；4-底座；5-T型通槽

一种二次屏柜中空气开关隔离器，主要包括弧形板3，弧形板3的弧向两端分别连接两侧板1的一端，两侧板1的各另一端连接一底座4，底座4背向弧形板3的一侧设有磁吸件2。

该底座4背向弧形板3的一侧设有T型通槽5，用于装设与该T型通槽5适配安装的条形磁吸件2。

该两侧板1为弧形板3朝两侧板1的相向方向弯曲，以方便人手对隔离器的握持操作，该两侧板1为隔离器的手持部位。

该弧形板3、两侧板1及两底座4为一体成型。该弧形板3、两侧板1和两底座4采用透明的绝缘材质制作。该弧形板3、两侧板1和两底座4采用光敏树脂材质制作，具有防水、防电、高强度、耐高温等特点。

通常，该隔离器的轴向宽度与空气开关的宽度相适配，两底座之间垂直轴向的长度略大于空气开关的长度。

该弧形板3的外弧面上设有严禁拆除的提示字块，防止该隔离器被误拆除，造成误操作，确保工作安全。

3.二次屏柜中空气开关隔离器的使用方法

如图3，隔离器10安装时，作业人员握住隔离器10的两侧板1，隔离器10内弧面朝向空气开关20并将其对准空气开关20，使隔离器10的两底板4在磁吸件2的作用下吸合于二次屏柜30（空气开关20嵌入安装在二次屏柜30上）的屏表面上，从而将隔离器10固定在二次屏柜30上并罩住空气开关20操作手柄，避免人员误触空气开关20操作手柄，完成对空气开关20的隔离。

拆除时，握住隔离器10两侧板1将其移除便可实现拆除。通过磁吸件吸附在二次屏柜面板上可有效排除灰尘对隔离器的影响，整个装拆操作都非常便捷，且隔离方式安全、有效，提高电网安全性。

隔离器整体采用光敏树脂材质材质，具有良好的透明度和绝缘、机械性能，在 1000V 电压下测试 后绝缘电阻大于 10MΩ，并且该材料耐腐蚀、耐高温、不易变形，有利于长期重复使用。

图3空气开关隔离器的使用示意图

本文在设计出二次屏柜中空气开关隔离器方案基础上，联系厂家进行实际生产。生产后，使用方法简单：将手指握住弧形板两边的侧板将其对准空气开关上下端放入，待磁吸件吸附在二次屏柜面板后松开，即完成对空气开关隔离的安装，拆除过程与之相反。该隔离工具结构牢固，不易损坏，且能够重复使用，成本低廉，保障空气开关隔离的可靠性，提高了现场二次安措的执行效率，安措隔离耗时如表3所示。

由表3可知，每个压板隔离平均耗时由40.79s/个减少到15.13s/个，相比常规绝缘胶布隔离方式，空气开关隔离器隔离方法的执行效率得到显著提高。

表3 空气开关隔离器平均用时统计表

4.结语

本文提出的二次屏柜中空气开关隔离器，可有效避免常规红胶布隔离方法造成的浪费，防止检修过程中对运行中的空气开关误操作，还能对二次安措的空气开关进行隔离。其结构牢固，不易损坏，能够重复使用，成本低廉，且安装和拆卸简单，可对单个空气开关快速进行隔离安装和拆卸，操作性强，相较常规的隔离方式，该隔离器的执行效率也显著提高。在使用过程中，由于通过磁吸件吸附二次屏柜面板的方式进行安装，因此不受空气开关或面板表面灰尘影响，其误操作率和脱落率为0%，可大大提高安全性能，增强安措的可靠性，防止由于误操作二次屏柜空气开关造成的安全事故，在二次工作现场中具有很大的推广应用价值。

参 考 文 献

[1] 徐秦，杨振，刘曦，等.智能变电站安全隔离措施

的研究和应用[J].电工技术，2015(12) ：3-4.

[2] 王玮.二次设备检修潜伏性风险隔离端子设计[J].贵州电力技术，2016，19(10)：36-39.

[3] 叶东华，柳杨，吴梓荣，等.一种新型二次芯线隔离工具的研制[J].电工电气，2017，(9)：60-66

[4] 缪希仁,唐玲玲,庄胜斌,张培铭.低压配电系统短路故障保护方法综述[J].电器与能效管理技术,2019(15):21-29.

[5] 艾芊,贺兴,余志文.电力系统聚合理论概念及研究框架[J].电器与能效管理技术,2014(10):50-55.

作者简介：

陈俊杰(1992—)，男，福建漳州人，硕士研究生，助理工程师，研究方向，继电保护