A NEW INTERLOCK SCHEME FOR OUTDOOR APPARATUS IN 220kV SUBSTATION
Yan Xinjun Li Changbin
Zibo Electric Power Bureau
Zibo, 255032 China
Liu Quanliang
Zibo General Electric Appliance Research Institute
Zibo, 255031 China
ABSTRACT Based on the analysis of conventional switch operation interlock for domestic 220 kV substation, in this paper several sets of newly developed interlock devices, including outdoor electromagnetic interlock, new-style button and program interlock, electromagnetic program switchover interlock, are presented. The application of these devices is described through some practical examples.
KEY WORDS high voltage distribution; interlocking device; outdoor apparatus
1 220kV变电站的防误闭锁装置使用现状
全国第三次五防工作会议通过的《防止电气误操作装置管理规定》中规定：“户外110kV及以上复杂结线，应优先采用电气联锁和电磁锁方案。”但电磁锁在实施中却存在许多问题。
(1)作为闭锁执行元件的电磁锁(例如DW1型)，结构复杂，电磁线圈在户外易受潮霉坏，绝缘性能降低，增加了直流系统的故障率。
(2)老式电磁锁品种单一，作为接地防误锁使用时需增加行程开关，且需敷设电缆，施工比较麻烦，致使一些变电站缺少接地防误闭锁装置。
(3)在断路器的控制开关上，一般都缺少闭锁措施。
程序锁在110kV以上变电站户外装置上的使用也存在以下问题：
(1)某些程序锁闭锁功能简单，只能在极简单的结线方式下应用，由于不具备横向闭锁功能，在复杂的结线方式特别是在双母线带旁路的变电站中，根本不能使用。
(2)具有较灵活闭锁方式的程序锁虽然能够满足复杂结线方式(如双母线带旁路)的闭锁要求，但由于闭锁方案中必须设置母线倒排锁，使得操作过程中钥匙的传递和转换十分麻烦。加之老式锁易发生卡涩和锈蚀，延长了操作时间，所以也不受管理和运行人员的欢迎。
(3)在大容量的变电站中，隔离开关分合闸的电动机正反转采用按钮控制，而老式的程序锁对按钮无法进行程序控制。
与程序锁相比，微机闭锁与程序锁的功能相似，但微机闭锁采用高新技术，可以实现智能控制，用一个电脑钥匙便可代替数量众多的程序钥匙，避免了在复杂结线方式操作时的钥匙转换，大大方便了运行人员的倒闸操作，缩短了操作时间。
但由于目前国内微机闭锁的执行元件主要是采用机械编码挂锁，而挂锁是不具有强制闭锁功能的，因而存在着可能走空程的问题，且没有反向闭锁功能，不能防止反送电。尽管如此，微机闭锁仍将是今后闭锁发展的主要方向。
2 220kV变电站户外配电装置闭锁方式的新思路
淄博电业局和淄博通用电器研究所通过对各种闭锁方式的深入研究，研制成功几种新型闭锁装置：
(1)新型抗腐、防雨、耐潮湿户外电磁锁
这种电磁锁采用电磁线圈与锁体分离的结构。平时线圈不装在户外，而是保存在控制室内，作为全站通用的电磁钥匙，只有在进行操作时才由操作人员将其插入锁体的插孔，按动其端头上的按钮(由延时断开触点自锁，使其符合间吸式原理)，进行解锁操作。防止了电磁线圈发生潮湿霉坏以及绝缘降低的问题，电磁锁的结构也变得极为简单。锁体由铝合金压铸的钟形防雨罩密封，具有良好的抗腐、防雨、耐潮性能。
(2)新的程序锁和按钮程序锁
新研制的程序锁保留了原有程序锁钥匙编程灵活的优点，改进了结构设计，操作更灵活，并解决了操作中可能出现的卡涩问题。户外锁全面采用了抗腐、防雨、耐潮材料，并加以密封，提高了防护水平。
新研制的按钮程序锁，使长期以来不能进行强制闭锁的按钮操作运用了程序控制，为程序锁在大容量变电站中的应用创造了条件。
(3)给刀闸程序锁复合了电磁锁的功能，研制出一种新锁——电磁程序转换锁。这种锁可以在同一把锁上当电磁锁操作之后，取出程序钥匙，变为程序锁进行控制和操作，实现了不同闭锁方式在操作过程中的自动转换，充分发挥了两种闭锁方式的优点，优势互补，使得闭锁功能更臻完善，闭锁方式更为灵活。
新的程序锁在闭锁方案设计和应用上也取得了重大突破。
例如双母线倒闸操作时为防止误走操作程序，必须增设一把母线倒排锁，数把钥匙在母线倒排锁上倒来倒去，令人眼花缭乱，复杂的操作手续和过多的钥匙转换，限制了程序锁在大型变电站中的应用。
淄博通用电器研究所通过对该方案深入研究和分析，创立了一种新的操作方法：去掉了母线倒排锁，使得双母线倒排操作变得简单方便，此种操作方法被誉为“林海”操作法。
又如旁路刀闸的操作，由于在新的刀闸程序锁上设计了活位钥匙孔，使得钥匙在操作前后均能插入拨出，将操作方式变得灵活简单。
再如分段开关兼旁路这一复杂的运行方式，只是在钥匙的编程上稍作变化，即能使程序锁适用于此等复杂的运行方式，达到既简练又完善的闭锁要求。
电磁程序转换锁问世后，打破了原先只采用一种闭锁方式的作法，采用多种闭锁方式综合使用，扬长避短，以达到最佳的闭锁效果。具体的作法是：
(1)在隔离开关的操作机构上安装新的电磁锁，隔离开关与断路器之间以及隔离开关之间的闭锁要求，通过由断路器和隔离开关操作机构的辅助开关触点组成的电气联锁电路中控制电磁锁线圈电源的接通与否来实现。
(2)在断路器和接地防误环节、不便于敷设电缆及不便实现电气联锁的环节，采用新的程序锁以实现其闭锁要求。
(3)在两种闭锁方式的接合处(例如在采用电磁锁的最后一个隔离开关操作机构上)安装电磁程序转换锁，以实现在操作过程中闭锁方式的自动转换。
(4)如果遇到隔离开关的电动操作，则可采用双按钮程序锁以实现按钮的强制性程序操作。
3 新型闭锁装置在220kV变电站的典型应用方案
3.1 户外双母线带旁路结构的一次结线
户外双母线带旁路结构的一次结线如图1所示。
3.2 采用电磁程序转换锁的闭锁方案
在隔离开关上安装电磁锁和电磁程序转换锁。接地防误环节和防止断路器的误分误合，则需安装程序锁，其锁具配置及操作顺序框图如图2所示。
图2 锁具配置和操作顺序框图
图2中，MN101为模拟盘锁；KK211为控制开关锁；WG211为户外刀闸程序锁；WD211为户外接地控制锁；WGD为户外电磁刀闸锁；WGD101为户外电磁程序转换锁，分闸后出一把钥匙；×符号为3G与DG间的机械闭锁；D为调度命令钥匙。
各回路电磁锁、电磁程序转换锁的二次电气联锁电路如图3所示。
图3 各回路电磁锁、电磁程序转换锁
二次电气联锁电路
图3中：DL-F，DLM-F，DLP-F为各断路器操作机构辅助开关的常闭和常开触点；1G-F，2G-F，1GM-F，2GM-F，1GP-F，2GP-F，3GP-F为隔离开关操作机构辅助开关的常闭及常开触点。
分析上述电路的闭锁关系时应注意以下几点：
(1)各回路隔离开关的正常操作需在断路器分闸状态下才能进行；
(2)出线回路的倒母线操作条件是：本回路已处于合闸运行状态，母联回路投入运行(LDM-F，1GM-F，2GM-F等辅助接点闭合)后，方能进行倒闸操作。
(3)旁路隔离开关4G的分合闸条件是：旁路回路及要带的出线回路均处于合闸运行状态。
本闭锁方案中，在不便于敷设电缆和实现电气联锁的接地防误环节上采用程序锁，钥匙数量极少，且直来直去，在不增加太多辅助操作的情况下，完善了防误功能。
本闭锁方案在变电站实现由微机控制的综合自动化后仍然适用。如果断路器没有手动控制，MN101和KK211可去掉；如果仍有手动控制(如用钮子开关控制)，则可以改为按钮操作，用双按钮程序锁NAS211实现强制闭锁。
3.3 母线倒闸采用“林海”操作法，
以程序锁为主的闭锁方案如图4所示(设定隔离开关电动操作，线路出端有线路PT)。图4中：NAS
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