廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局 溫云龍 范德和 羅海鑫 肖 星 曾令誠(chéng) 曾慶祝 林 蔚

變電站低壓直流系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中自動(dòng)控制、繼電保護(hù)和信號(hào)裝置的供電電源，由交流輸入、充電裝置、饋電屏、蓄電池組、監(jiān)控單元、絕緣監(jiān)測(cè)、電壓電流測(cè)量表計(jì)等組成，其工作狀況的好壞直接影響到電力和通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。站用直流系統(tǒng)通常配置有兩套蓄電池組，作為變電站全站失壓或充電機(jī)故障時(shí)站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)急電源[1]。在進(jìn)行直流系統(tǒng)檢修、直流系統(tǒng)年度檢查、蓄電池核容試驗(yàn)等工作時(shí)需將蓄電池出口直流熔斷器和信號(hào)熔斷器有序退出[2]，蓄電池出口熔斷器的投退操作頻繁。

目前，主要采用專用的熔斷器操作把手進(jìn)行蓄電池出口熔斷器和信號(hào)熔斷器進(jìn)行投退操作。該投退操作需先拆除正負(fù)極信號(hào)熔斷器，再用專用把手分別拉開正負(fù)極出口熔斷器，共12個(gè)步驟，操作繁瑣。傳統(tǒng)直流熔斷器卡扣易氧化，導(dǎo)致操作更加費(fèi)力，熔斷器底座為陶瓷材料，在操作過(guò)程中常出現(xiàn)誤碰斷裂的現(xiàn)象。此外正負(fù)極直流熔斷器接口無(wú)隔離，在操作過(guò)程中誤碰正負(fù)極導(dǎo)致直流短路，損壞設(shè)備、危害人身安全的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。可見現(xiàn)有蓄電池熔斷器投退操作人機(jī)工效較低，若操作時(shí)誤碰導(dǎo)致發(fā)生直流系統(tǒng)短路，將導(dǎo)致直流母線失壓，繼電保護(hù)裝置等各種自動(dòng)控制裝置失電，引發(fā)重大事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

為解決上述問題，本文研制了一種組合式直流熔斷器總成裝置，裝置基于機(jī)械聯(lián)動(dòng)技術(shù)，采用刀熔開關(guān)結(jié)構(gòu)，操作把手一體化設(shè)計(jì)，一步操作便可按正確順序投退蓄電池正負(fù)極出口熔斷器和信號(hào)熔斷器，正負(fù)極熔斷器全程分室隔離，極大提高蓄電池直流熔斷器投退操作的人機(jī)工效和安全性，改善和簡(jiǎn)化了變電站直流系統(tǒng)日常檢修、定檢工作流程，提高了直流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

1 裝置結(jié)構(gòu)及原理

本文研制的組合式直流熔斷器總成裝置由主熔斷器、信號(hào)熔斷器、一體化盒蓋、行程開關(guān)和相關(guān)二次回路組成，其中一體化盒蓋由刀熔開關(guān)盒和操作把手組成，盒蓋上配置有可視觀察窗（圖1）。

圖1 總成裝置俯視圖、側(cè)視圖

裝置采用分室隔離結(jié)構(gòu)。蓄電池組正負(fù)極主熔斷器和信號(hào)熔斷器分別安裝于刀熔開關(guān)盒的滅弧室內(nèi)。采用分室隔離結(jié)構(gòu)可有效防止誤觸碰直流電源正負(fù)極，消除發(fā)生直流短路的風(fēng)險(xiǎn)。此外熔斷器的接口采用夾型觸頭結(jié)構(gòu)，既保證可靠連接又能方便投退操作。刀熔開關(guān)盒上還設(shè)置有可視觀察窗，變電站運(yùn)行和檢修人員可通過(guò)觀察窗檢查裝置內(nèi)部熔斷器運(yùn)行情況，方便巡視和檢修工作；裝置采用一體化結(jié)構(gòu)。裝置的絕緣操作把手與刀熔開關(guān)盒蓋采用一體化設(shè)計(jì)，絕緣操作把手的同時(shí)即可拉開裝置盒蓋，斷開直流熔斷器。

裝置采用機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。裝置的一體化操作盒蓋底部的拐臂與裝置底座兩側(cè)安裝的行程開關(guān)連接。轉(zhuǎn)動(dòng)操作盒蓋，拐臂將觸發(fā)行程開關(guān)，行程開關(guān)的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)熔斷器的同步投退，避免操作時(shí)誤發(fā)信號(hào)，干擾調(diào)度監(jiān)盤；裝置采用緊湊結(jié)構(gòu)。體積較小，裝置底座設(shè)計(jì)有多類安裝孔，能滿足各種直流屏柜內(nèi)的安裝要求，適用于市面上大部分廠家、不同型號(hào)的直流熔斷器改造。

如圖2，蓄電池組通過(guò)正負(fù)極直流主熔斷器接至直流母線，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)主熔斷器將熔斷，切斷蓄電池出口回路，保證蓄電池和直流母線的安全。信號(hào)回路并接在主熔斷器兩端，信號(hào)熔斷器與行程開關(guān)的動(dòng)斷接點(diǎn)一同串接入信號(hào)回路，正負(fù)極熔斷器各有兩個(gè)信號(hào)回路，分別為公用測(cè)控柜和直流監(jiān)控器提供蓄電池異常信號(hào)開入。主熔斷器刀閘與行程開關(guān)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)蓄電池出口回路和信號(hào)回路的同時(shí)接通或斷開。

圖2 總成裝置電氣原理圖

絕緣操作把手退出直流熔斷器時(shí)，隨著一體化盒蓋的打開，盒蓋底部拐臂將伸長(zhǎng)，盒蓋打開至5°時(shí)，拐臂將觸發(fā)布置在裝置底座兩側(cè)的行程開關(guān)，行程開關(guān)動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，切斷信號(hào)回路。隨著盒蓋繼續(xù)打開至10°時(shí)（圖3），主熔斷器從回路中退出，斷開了蓄電池組的出口回路，蓄電池組出口回路與信號(hào)回路的機(jī)械聯(lián)動(dòng)斷開，且先退信號(hào)熔斷器后退主熔斷器。絕緣操作把手投入蓄電池時(shí)，隨著一體化盒蓋的閉合，盒蓋底部拐臂將縮短，盒蓋閉合至10°時(shí)，主熔斷器將接觸裝置底座夾型觸頭，蓄電池組出口回路導(dǎo)通，盒蓋繼續(xù)閉合至5°時(shí)，盒蓋底部拐臂將脫離行程開關(guān)，行程開關(guān)的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，恢復(fù)信號(hào)回路，實(shí)現(xiàn)蓄電池組出口回路與信號(hào)回路的同步閉合，且先投主熔斷器后投信號(hào)熔斷器。

圖3 總成裝置機(jī)械原理圖（盒蓋打開至10°時(shí)）

2 關(guān)鍵技術(shù)及試點(diǎn)應(yīng)用

2.1 刀熔操作一體化技術(shù)

裝置結(jié)構(gòu)基于刀熔操作一體化機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即將隔離開關(guān)與熔斷器進(jìn)行組合，且將絕緣操作把手與開關(guān)盒蓋一體化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)?；谠摷夹g(shù)本裝置組合了操作把手、隔離開關(guān)和熔斷器三個(gè)主要器件，其中裝置盒蓋與操作把手一體化設(shè)計(jì)基于杠桿原理，以底部支撐件為支點(diǎn)，盒蓋可沿支撐件呈扇形旋轉(zhuǎn)，提高刀熔開關(guān)投退操作的人機(jī)工效，使操作更省力便捷。此外盒蓋與裝置底座可方便地從底座上拆下，便于裝置和熔斷器的拆裝。采用該結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化開關(guān)器件配置，降低設(shè)備成本，同時(shí)降低操作難度，提高操作效率。

圖4操作把手底部拐臂與行程開關(guān)連接圖

2.2 機(jī)械聯(lián)動(dòng)技術(shù)

裝置操作基于機(jī)械聯(lián)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即通過(guò)拐臂和行程開關(guān)實(shí)現(xiàn)刀熔開關(guān)和信號(hào)熔斷器的機(jī)械聯(lián)動(dòng)，在投退主熔斷器時(shí)同步有序投退信號(hào)熔斷器（圖4）。拐臂位于裝置盒蓋底部，行程開關(guān)位于裝置底座兩旁且拐臂與行程開關(guān)緊密接觸。當(dāng)拉開操作把手時(shí)，裝置盒蓋底部拐臂將伸長(zhǎng)頂觸行程開關(guān)，行程開關(guān)動(dòng)作后其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，切斷信號(hào)回路。當(dāng)拉合操作把手時(shí)裝置盒蓋底部拐臂將縮短，行程開關(guān)復(fù)歸，其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，恢復(fù)信號(hào)回路。

采用機(jī)械聯(lián)動(dòng)技術(shù)可極大簡(jiǎn)化蓄電池組出口熔斷器的投退操作。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)下投退蓄電池組出口熔斷器操作步驟包括：用尖嘴鉗拆除正負(fù)極信號(hào)熔斷器共4個(gè)，然后用專用操作把手拆除主熔斷器共2個(gè)，工作完成后再將這4個(gè)信號(hào)熔斷器投入和2個(gè)主熔斷器投入，共12項(xiàng)步驟。采用機(jī)械聯(lián)動(dòng)技術(shù)設(shè)計(jì)的熔斷器總成裝置僅需用手拉合把手，一步操作便實(shí)現(xiàn)蓄電池出口熔斷器投退操作，將原有12項(xiàng)操作步驟化簡(jiǎn)為2項(xiàng)，極大提高操作效率。

本文研制的組合式直流熔斷器總成裝置已于2019年試點(diǎn)安裝應(yīng)用于中山供電局兩座110kV 變電站內(nèi)直流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了蓄電池組出口熔斷器一步投退操作。在試點(diǎn)應(yīng)用期間，操作人員進(jìn)行蓄電池核容和直流系統(tǒng)檢修等工作，使用該裝置投退蓄電池組出口熔斷器12次，節(jié)省操作步驟144項(xiàng)，節(jié)省工時(shí)約720分鐘，且操作過(guò)程省力，未出現(xiàn)設(shè)備損壞、直流短路等安全事故。試點(diǎn)應(yīng)用結(jié)果驗(yàn)證了本文研發(fā)的組合式直流熔斷器總成裝置的實(shí)用性和安全性，表明裝置具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。