張瑞明，劉 盼，雷亞清

（中廣核工程有限公司，廣東深圳 518124）

0 引言

雙堆核電站有二十四組鉛酸蓄電池（以下簡(jiǎn)稱蓄電池），單組蓄電池容量達(dá)3000AH。根據(jù)核電站設(shè)計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)要求[1]，蓄電池需要定期進(jìn)行放電核容試驗(yàn)，以保證要使蓄電池處于健康的狀態(tài)。核電站對(duì)蓄電池放電時(shí)間、放電電流要求較高，經(jīng)計(jì)算，蓄電池的放電電流高達(dá)600A。

為了保證在放電過(guò)程中的人員、設(shè)備的安全，防止不同電壓等級(jí)蓄電池組發(fā)生誤放電現(xiàn)象，核電站引入了機(jī)械聯(lián)鎖方案[2]。通過(guò)多項(xiàng)目實(shí)踐檢驗(yàn)，機(jī)械聯(lián)鎖方式有效保證了蓄電池組放電試驗(yàn)安全、高效地進(jìn)行。

通過(guò)本文的深入研究，改進(jìn)了機(jī)械聯(lián)鎖方案，降低了人因失誤的風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)蓄電池放電的可靠性，為后續(xù)核電項(xiàng)目提供借鑒意義。

1 LYS蓄電池放電系統(tǒng)介紹

1.1 LYS系統(tǒng)功能及組成

LYS為核電站蓄電池放電試驗(yàn)回路系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是核電站直流系統(tǒng)的重要組成部分。通過(guò)該系統(tǒng)，可有效連接分布于多個(gè)廠房的蓄電池組，并在大修短暫的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)蓄電池核容（放電及充電循環(huán)）工作，驗(yàn)證蓄電池的健康狀況。

LYS系統(tǒng)由放電源、放電路徑、放電小車三部分組成。放電源即蓄電池組，為核電站諸多安全系統(tǒng)的直流后備電源。核電站蓄電池組分為三個(gè)電壓等級(jí)：LA*（220V直流系統(tǒng)）、LB*（110V直流系統(tǒng)）、LC*（48V直流系統(tǒng)）。

放電路徑由直流配電盤、電纜、放電開(kāi)關(guān)箱、放電連接箱組成。機(jī)械聯(lián)鎖裝置即在放電開(kāi)關(guān)箱中引入，通過(guò)控制放電路徑，確保各電壓等級(jí)蓄電池安全可靠放電。

放電小車是蓄電池放電過(guò)程中電能的消耗裝置。放電小車采用陶瓷電阻作為功率元件。陶瓷電阻具有極高的正溫度系數(shù)（詳見(jiàn)圖1），利用該特性控制陶瓷電阻可實(shí)現(xiàn)恒流放電。

圖1：陶瓷電阻T-R曲線

1.2 蓄電池放電要求

蓄電池分布于核電站的3.8米層WX廠房的多個(gè)房間。由于各組蓄電池間內(nèi)部空間緊湊，放電小車尺寸又較大，不方便在各蓄電池間挪動(dòng)，因此需要通過(guò)有效的放電網(wǎng)絡(luò)將各蓄電池房間聯(lián)系起來(lái)，以便放電小車不用移動(dòng)即可在工作間完成各系統(tǒng)蓄電池放電試驗(yàn)。

不同電壓等級(jí)的蓄電池組需要通過(guò)放電小車對(duì)應(yīng)的放電電壓檔完成放電。若蓄電池組與放電小車電壓等級(jí)不一致，則無(wú)法啟動(dòng)放電（蓄電池組電壓低于放電小車電壓擋位）或者燒毀放電小車線路板（蓄電池組電壓高于放電小車電壓擋位）的情況。

對(duì)于同一電壓等級(jí)的不同系統(tǒng)，放電時(shí)也需要相互隔離，避免蓄電池組的并聯(lián)運(yùn)行[3]，因此需要通過(guò)有效的放電網(wǎng)絡(luò)匹配蓄電池組電壓與放電小車的電壓檔以及隔離各蓄電池組。

綜上，需要引入機(jī)械聯(lián)鎖裝置，保證放電試驗(yàn)的可靠操作，避免產(chǎn)生誤操作的危險(xiǎn)行為發(fā)生。

2 機(jī)械聯(lián)鎖裝置的應(yīng)用

2.1 聯(lián)鎖原理的總體原則

不同電壓等級(jí)的蓄電池組接入到不同開(kāi)關(guān)箱中，相同電壓等級(jí)蓄電池組接入到同一開(kāi)關(guān)箱。同電壓等級(jí)的不同系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各系統(tǒng)蓄電池組進(jìn)線開(kāi)關(guān)的機(jī)械聯(lián)鎖裝置，實(shí)現(xiàn)只能同時(shí)閉合一組蓄電池進(jìn)線開(kāi)關(guān)，避免多個(gè)蓄電池組并聯(lián)放電。開(kāi)關(guān)箱的出線直接引至放電小車?？傮w原則如圖2所示：

2.2 機(jī)械聯(lián)鎖的應(yīng)用

2.2.1 開(kāi)關(guān)箱的機(jī)械聯(lián)鎖裝置

在開(kāi)關(guān)箱中，通過(guò)對(duì)放電開(kāi)關(guān)的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)蓄電池組的放電回路閉合。通過(guò)采用甲公司的雙鎖芯栓鎖確保閉合的蓄電池組回路正確，避免人員的誤操作。雙芯栓鎖的兩個(gè)鎖芯分別對(duì)應(yīng)A鑰匙與B鑰匙，兩把鑰匙互鎖，即同一時(shí)間內(nèi)只能拔出一把鑰匙，另一把鑰匙被鎖定在鎖上，同時(shí)被鎖定的鑰匙對(duì)應(yīng)的鎖栓伸出。A鑰匙對(duì)應(yīng)伸出的鎖栓與放電開(kāi)關(guān)接觸，保證開(kāi)關(guān)無(wú)法操作，實(shí)現(xiàn)鎖栓與開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖（聯(lián)鎖原理詳見(jiàn)圖3）。

圖3：鎖栓與開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖

每個(gè)開(kāi)關(guān)箱內(nèi)有多個(gè)放電開(kāi)關(guān)，但僅有一把A鑰匙，進(jìn)而保證箱內(nèi)僅有一個(gè)回路能夠打開(kāi)，取得B鑰匙。B鑰匙與電壓等級(jí)相關(guān)，并與放電小車上的B鑰匙相同，分為B1、B2、B3三個(gè)等級(jí)。圖4為雙芯栓鎖與放電開(kāi)關(guān)圖。

圖4：雙芯栓鎖與放電開(kāi)關(guān)圖

2.2.2 放電小車的機(jī)械聯(lián)鎖裝置

LYS系統(tǒng)的機(jī)械聯(lián)鎖主要采用甲公司的單鎖芯栓鎖與雙鎖芯栓鎖實(shí)現(xiàn)。在放電小車上每個(gè)電壓等級(jí)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)單芯栓鎖，詳見(jiàn)圖5.

圖5：放電小車單芯栓鎖

通過(guò)使用唯一的鑰匙B1、B2、B3可分別打開(kāi)220V、110V、48V對(duì)應(yīng)的栓鎖，通過(guò)栓鎖控制的對(duì)應(yīng)電纜倉(cāng)實(shí)現(xiàn)放電電纜的接線。

2.2.3 機(jī)械聯(lián)鎖的防誤作用

以LAA系統(tǒng)為例，在蓄電池組進(jìn)行放電試驗(yàn)時(shí)， 操作人員根據(jù)程序從運(yùn)營(yíng)單位取得LAA系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)箱A鑰匙。通過(guò)A鑰匙打開(kāi)LAA系統(tǒng)蓄電池組對(duì)應(yīng)的雙芯鎖，取得B鑰匙，此時(shí)，A鑰匙對(duì)應(yīng)的鎖栓收回，放電開(kāi)關(guān)可以操作，閉合放電開(kāi)關(guān)。取得B鑰匙后，打開(kāi)放電小車對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)的電纜倉(cāng)，完成端接，放電開(kāi)關(guān)箱至放電小車間回路導(dǎo)通。

打開(kāi)LAA系統(tǒng)直流配電箱的開(kāi)關(guān)，蓄電池組至放電開(kāi)關(guān)箱間回路連接，開(kāi)始放電。

假設(shè)操作人員誤將A鑰匙解鎖開(kāi)關(guān)箱上LAB系統(tǒng)放電回路，那么機(jī)械聯(lián)鎖裝置確保LAA系統(tǒng)放電開(kāi)關(guān)無(wú)法閉合，同時(shí)LAB系統(tǒng)蓄電池組至開(kāi)關(guān)箱回路未閉合（LAB開(kāi)關(guān)箱上游的LAB直流配電盤開(kāi)關(guān)未閉合），因此LAA、LAB系統(tǒng)均不會(huì)形成放電回路，無(wú)法放電，保證系統(tǒng)安全。

自放電開(kāi)關(guān)箱取得B鑰匙（B1、B2、B3）保證開(kāi)關(guān)箱至放電小車的電纜不會(huì)錯(cuò)誤地端接到不同電壓等級(jí)的電纜倉(cāng)中，保證放電小車的安全。

綜上，機(jī)械聯(lián)鎖裝置保證了蓄電池組、放電小車的設(shè)備安全，同時(shí)有效防止了人員誤操作造成誤放電現(xiàn)象，保證放電系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

3 機(jī)械聯(lián)鎖裝置的改進(jìn)

3.1 放電開(kāi)關(guān)閉鎖模塊的改進(jìn)

由圖4可知，放電開(kāi)關(guān)的鎖定裝置位于箱體外部，不僅影響設(shè)備美觀，同時(shí)還帶來(lái)人為破壞的風(fēng)險(xiǎn)。為了優(yōu)化鎖定方案，試驗(yàn)小組研發(fā)了內(nèi)置式閉鎖模塊，效果如圖6.

圖6：內(nèi)置式閉鎖模塊

3.2 機(jī)械聯(lián)鎖環(huán)節(jié)的改進(jìn)

機(jī)械聯(lián)鎖方案有效保證了開(kāi)關(guān)箱至放電小車的閉鎖，但蓄電池組至開(kāi)關(guān)箱間僅通過(guò)直流配電盤連接，無(wú)機(jī)械聯(lián)鎖裝置，存在誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。

在開(kāi)關(guān)箱聯(lián)鎖的基礎(chǔ)上，利用同樣的原理即可實(shí)現(xiàn)直流配電盤至開(kāi)關(guān)箱間的聯(lián)鎖。在開(kāi)關(guān)箱中類比放電小車，為每一進(jìn)線系統(tǒng)回路的A鑰匙設(shè)置成A1、A2、A3、A4（目前為同一把A鑰匙）等，B鑰匙不變。在直流配電盤上增加一套雙芯栓鎖，鎖芯為A、C。鎖芯A與開(kāi)關(guān)箱中A1、A2、A3、A4匹配，鎖芯C按照系統(tǒng)分為C1、C2、C3、C4等。確定放電系統(tǒng)后，利用C鑰匙到相應(yīng)系統(tǒng)直流盤上取得對(duì)應(yīng)的A鑰匙，進(jìn)而解鎖開(kāi)關(guān)箱取得B鑰匙，最終解鎖放電小車，連通整條放電回路。通過(guò)改進(jìn)閉鎖回路，即可消除整條放電回路的人因誤操作風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械聯(lián)鎖在核電站蓄電池放電系統(tǒng)中成功應(yīng)用保證了大修期間蓄電池試驗(yàn)安全可靠進(jìn)行，通過(guò)改進(jìn)機(jī)械聯(lián)鎖方式，將更加降低人因風(fēng)險(xiǎn)，保證核電站的安全。改進(jìn)后的聯(lián)鎖方案可以推廣到更多電站項(xiàng)目中使用，具有加大實(shí)用價(jià)值。

[1] 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì). DL/T 5044-2004 電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程 [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.

[2] 吳長(zhǎng)波. 機(jī)械鑰匙聯(lián)鎖在發(fā)電廠中應(yīng)用實(shí)例[J].電氣技術(shù),2011.

[3] 付一成. 淺談免維護(hù)鉛酸蓄電池的使用與維護(hù)[J].中國(guó)科技信息,2011.