趙鋒

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺 317200）

桐柏電站防誤閉鎖裝置的應(yīng)用和現(xiàn)狀分析

趙鋒

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺 317200）

介紹了機(jī)械防誤、電氣防誤、微機(jī)防誤裝置等幾種常規(guī)防誤閉鎖裝置在桐柏抽水蓄能電站的應(yīng)用，并對幾種防誤閉鎖裝置進(jìn)行橫向比較，對防誤裝置在抽水蓄能電站的配置做了分析和建議。

防誤閉鎖；五防；微機(jī)防誤；機(jī)械防誤

1　概述

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣境內(nèi)，距天臺縣城7 km，與杭州直線距離為150 km。電站裝機(jī)共4臺，單機(jī)容量為30萬kW，總裝機(jī)容量120 萬kW，電站采用“一機(jī)一變”單元接線，以兩回500 kV線路接入華東電網(wǎng)，在華東電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相及緊急事故備用。自2005年第1臺機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行以來，電站運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠，未發(fā)生一起違反“五防”導(dǎo)致的誤操作事故。10余年的安全穩(wěn)定運(yùn)行，其配備的各種防誤閉鎖裝置功不可沒。

防誤閉鎖裝置是指為防止工作人員發(fā)生誤操作而裝設(shè)的對設(shè)備操作流程、操作回路、操作位置等進(jìn)行閉鎖和提示的裝置，具體的防誤裝置一般包括：機(jī)械閉鎖裝置、電磁閉鎖裝置、電氣閉鎖、微機(jī)防誤裝置等。這幾種防誤裝置類型桐柏抽水蓄能電站均有裝設(shè)，側(cè)重不同，功能各有千秋，相互配合，達(dá)到“五防”功能。

2　幾種防誤閉鎖裝置在桐柏電站的應(yīng)用

2.1機(jī)械防誤閉鎖

利用電氣設(shè)備的機(jī)械聯(lián)動部件對相應(yīng)電氣設(shè)備操作構(gòu)成的閉鎖。

桐柏電站機(jī)械防誤閉鎖主要運(yùn)用于500 kV系統(tǒng)各閘刀、地刀操作機(jī)械結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)機(jī)端母線18 kV各閘刀、地刀操作機(jī)械結(jié)構(gòu)。主要形式有3種：

（1）操作機(jī)構(gòu)閉鎖鑰匙

此種類型的機(jī)械閉鎖主要運(yùn)用于發(fā)電機(jī)機(jī)端母線18 kV出線的刀閘、地刀和500 kV出線、橋引線的刀閘、地刀。通過不同鑰匙的替換，實現(xiàn)刀閘或地刀的電動操作、手動操作各種工況下的允許或閉鎖，實現(xiàn)防誤閉鎖功能。

機(jī)端18 kV刀閘、地刀的機(jī)械防誤裝置：刀閘操作機(jī)構(gòu)設(shè)置有3把閉鎖鑰匙，通過3把鑰匙的插入和取出配合實現(xiàn)各種情況下的防誤閉鎖功能。

以機(jī)組開關(guān)線路側(cè)地刀為例，閉鎖原理見圖1。

具體閉鎖功能：

1）地刀在分閘位置時，“○”形和“□”形鑰匙插入、“Δ”形鑰匙取出，手動及電動無法操作；

2）地刀在合閘位置時，“Δ”形和“□”形鑰匙插入、“○”形鑰匙取出，手動及電動無法操作；

3）“○”形和“Δ”形鑰匙插入、“□”形鑰匙取出，可電動操作不可手動操作；

4）“Δ”形“○”形“□”形鑰匙全部插入可手動操作而不可電動操作。

500 kV出線橋引線的刀閘、地刀的機(jī)械防誤裝置：通過刀閘操作機(jī)構(gòu)中的閉鎖鑰匙位置實現(xiàn)，刀閘操作機(jī)構(gòu)中設(shè)置1枚閉鎖鑰匙，鑰匙有兩位置可選擇：“service”和“revision”。正常運(yùn)行時，500 kV閘刀、地刀機(jī)械機(jī)構(gòu)閉鎖鑰匙放“service”位置，操作機(jī)構(gòu)可以電動操作；當(dāng)閉鎖鑰匙放“revision”時，500 kV閘刀、地刀操作機(jī)構(gòu)被鎖上，閉鎖操作；當(dāng)閉鎖鑰匙取出（“service”位置可取出），手動操作插口打開。

（2）閉鎖選擇把手

此種類型的閉鎖主要運(yùn)用于機(jī)組18 kV啟動母線回路的刀閘、地刀。

閉鎖把手有3個選擇位置：“OUTOF USE”、“MANUAL”和“ELECTRICAL OPERATION”即“停用”、“手動”和“電氣”位置。

當(dāng)把手選擇“OUTOFUSE”位置，電氣回路接線斷開，手動操作孔關(guān)閉，操作機(jī)構(gòu)閉鎖操作；當(dāng)把手處于“MANUAL”位置，電氣回路斷開，手動操作孔打開，操作機(jī)構(gòu)只可以進(jìn)行手動操作；當(dāng)把手選擇“ELECTRICALOPERATION”位置時，電氣回路接通，手動操作孔關(guān)閉，操作機(jī)構(gòu)只能電動操作。

（3）手車開關(guān)可移開閉鎖

此種類型的機(jī)械閉鎖主要運(yùn)用于廠用10 kV母線和備用變10 kV母線，主要的閉鎖有3個功能：

1）操作機(jī)構(gòu)高壓室門與可移開部分的聯(lián)鎖：只有當(dāng)可移開部分在試驗位置時（即主觸頭脫離電氣回路），高壓門才能打開；只有當(dāng)二次插頭插好且可移開部分在試驗位置時，高壓門才能關(guān)上；只有當(dāng)高壓門關(guān)閉時，可移開部分才能從試驗位置搖到工作位置（即手車觸頭連接電氣回路）。

2）進(jìn)線開關(guān)與母線地刀的聯(lián)鎖：只有當(dāng)進(jìn)線開關(guān)可移開部分處于試驗位置（即手車觸頭脫離電氣回路）后，母線地刀操作孔才可以打開，否則操作孔被閉鎖。同時，若地刀機(jī)構(gòu)裝有電磁鎖時，操作孔上會有附加的封蓋板。只有當(dāng)有帶電顯示運(yùn)行正常且顯示一次電纜頭沒電時，才能通過鑰匙打開這另一層封蓋板。

3）開關(guān)可移開部分從工作位置搖到試驗位置的閉鎖：只有當(dāng)開關(guān)處于分閘狀態(tài)，才能通過鑰匙打開搖柄的操作孔，否則操作孔被閉鎖。

2.2電氣防誤閉鎖

此種閉鎖主要通過將斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備的輔助接點(diǎn)接入電氣操作電源回路構(gòu)成閉鎖。

桐柏電站電氣防誤閉鎖功能主要由兩部分實現(xiàn)：遠(yuǎn)方上位機(jī)邏輯防誤和現(xiàn)地電氣接線硬布線。一方面，通過相關(guān)設(shè)備的輔助接點(diǎn)接入本設(shè)備的電氣操作回路，作為電氣操作的先決條件，實現(xiàn)部分“五防”功能；另一方面，當(dāng)設(shè)備通過遠(yuǎn)方操作時，遠(yuǎn)方操作軟件本身先通過邏輯判斷此次操作是否滿足防誤要求，軟件邏輯閉鎖滿足后再通過現(xiàn)場電氣接線操作設(shè)備機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)部分“五防”閉鎖功能。主要實現(xiàn)的功能有：

（1）刀閘分、合操作必須相關(guān)開關(guān)在分閘、相關(guān)地刀在分閘，防止帶負(fù)荷拉（合）刀閘。

（2）地刀合閘操作前相關(guān)的開關(guān)必須在分閘，防止帶電合地刀。

（3）刀閘、地刀若位置處于中間態(tài)或位置反饋丟失時，閉鎖相關(guān)回路的開關(guān)、刀閘、地刀的操作，避免位置錯誤引起的違反“五防”操作。

2.3電磁防誤閉鎖

電磁防誤閉鎖是指將斷路器、隔離開關(guān)、隔離網(wǎng)門等設(shè)備的輔助接點(diǎn)接入電磁閉鎖電源回路構(gòu)成的閉鎖。

桐柏電站電磁防誤閉鎖主要運(yùn)用于廠用10 kV母線和備用變電所35 kV母線，主要采用帶電檢測裝置，實現(xiàn)以下功能：

（1）當(dāng)開關(guān)帶電檢測裝置檢測到開關(guān)帶電時，通過電磁鎖，閉鎖打開開關(guān)柜柜門；

（2）當(dāng)開關(guān)帶電檢測裝置檢測到開關(guān)帶電時，通過電磁鎖，閉鎖合上開關(guān)饋線側(cè)地刀；

（3）當(dāng)線路帶電檢測裝置檢測到線路帶電時，通過電磁鎖，閉鎖合上線路側(cè)地刀。

2.4微機(jī)防誤閉鎖

微機(jī)防誤閉鎖由主計算機(jī)、電腦鑰匙、電氣編碼鎖、機(jī)械編碼鎖等功能元件組成，將設(shè)備操作程序（規(guī)則）或閉鎖邏輯通過軟件系統(tǒng)輸入程序鎖具，通過微機(jī)編碼鎖具實現(xiàn)的閉鎖。

桐柏微機(jī)防誤系統(tǒng)采用離線式微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)，采用計算機(jī)屏幕顯示器為操作界面，通過顯示屏模擬預(yù)演操作。根據(jù)主接線圖，定義與修改五防閉鎖關(guān)系程序。通過與監(jiān)控系統(tǒng)通訊接口，實現(xiàn)一次設(shè)備的自動對位功能，并將正確的操作內(nèi)容傳輸至電腦鑰匙中。同時配置操作票專家系統(tǒng)，具有打印、顯示、存儲、刪除操作票和操作權(quán)限分級管理等功能。

操作時先在防誤主機(jī)上進(jìn)行模擬預(yù)演，然后將預(yù)演后的正確操作步驟傳輸?shù)诫娔X鑰匙上，其后的操作以電腦鑰匙為主，完成閉鎖鎖具的解鎖工作。具體實現(xiàn)以下功能：

（1）強(qiáng)制性五防閉鎖

通過對一次設(shè)備加裝鎖具，對其操作實施強(qiáng)制閉鎖，只有在微機(jī)防誤系統(tǒng)中模擬通過后以正確順序進(jìn)行的操作方可解鎖操作，從而達(dá)到五防的目的。實現(xiàn)五防要求。

（2）設(shè)備對位

通過顯示器上的模擬元件直觀地反映系統(tǒng)的工作狀態(tài)，且通過記憶對位的方式或通過與監(jiān)控系統(tǒng)通訊接收實時遙信，檢測顯示器上各元件的狀態(tài)是否與實際設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)一致，若不一致時則自動刷新對位。

（3）五防模擬操作

模擬操作時，在防誤裝置主機(jī)上，按變電站一次主接線圖設(shè)備防誤操作畫面及各種功能菜單，檢驗操作票是否正確，若操作錯誤，則在顯示器上顯示相應(yīng)信息并同時發(fā)出音響報警，達(dá)到了防止各種誤操作的目的，同時也起到了仿真培訓(xùn)的作用。

（4）發(fā)送和存儲操作票

模擬預(yù)演結(jié)束后，微機(jī)五防系統(tǒng)將正確的操作內(nèi)容（一次操作票）自動存貯并傳輸?shù)诫娔X鑰匙中，該操作票中所列內(nèi)容為所涉及的一次設(shè)備及二次操作部分。

（5）五防閉鎖操作

運(yùn)行人員依據(jù)電腦鑰匙所顯示的設(shè)備號，進(jìn)行倒閘操作，電腦鑰匙對違反五防規(guī)定或與操作票不符的操作實現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖，通過其內(nèi)部固化的閉鎖邏輯來判斷錯誤操作的類型，并以語音提示及液晶顯示方式警告操作人員。

3　現(xiàn)狀分析

目前，桐柏電站幾種防誤閉鎖裝置都有裝設(shè)，功能各有側(cè)重。

（1）機(jī)械防誤閉鎖裝置主要依靠在電氣設(shè)備行程位置或操作機(jī)構(gòu)上加裝機(jī)械鎖具，通過機(jī)械傳動裝置完成閉鎖。多用于成套高、低壓開關(guān)柜和組合電氣設(shè)備，大多為廠家出廠時自帶。結(jié)構(gòu)簡單，可靠性較高，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的檢修隔離或臨時措施的防止誤操作，但沒有與其他設(shè)備的邏輯關(guān)聯(lián)或者關(guān)聯(lián)較少。

（2）電氣防誤閉鎖裝置主要利用開關(guān)、刀閘等設(shè)備的位置輔助接點(diǎn)接入需要閉鎖的設(shè)備的電動操作回路上，從而實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備之間相互閉鎖。可以實現(xiàn)一系列設(shè)備操作時的相互關(guān)聯(lián)，滿足需要相互閉鎖的設(shè)備的防誤需要，但是二次回路復(fù)雜，安裝維護(hù)工作量大，同時在投產(chǎn)后由于二次接線已經(jīng)確定，增加或者修改比較困難。

（3）電磁防誤閉鎖主要是通過相關(guān)設(shè)備的輔助接點(diǎn)聯(lián)接，串入二次回路，通過電磁裝置來實現(xiàn)閉鎖。閉鎖較為可靠，但需要接入大量二次電纜，接線方式比較復(fù)雜，安裝維護(hù)工作量大。其功能也比較少，一般只能防止開關(guān)、隔刀和地刀的誤操作，對誤入帶電間隔、接地線的掛接（拆除）等則無能為力。

（4）微機(jī)防誤閉鎖主要通過軟件將現(xiàn)場大量的二次閉鎖回路變?yōu)橛嬎銠C(jī)中的五防閉鎖規(guī)則庫，實現(xiàn)了防誤閉鎖的數(shù)字化。硬件組成主要由計算機(jī)、電腦鑰匙、五防編碼鎖等功能元件組成。將開關(guān)、刀閘、接地刀、高壓設(shè)備柜門等的輔助接點(diǎn)（或結(jié)合一次主接線模擬圖板），通過五防編碼鎖具來實現(xiàn)閉鎖。

與傳統(tǒng)電氣五防相比，微機(jī)具有以下特點(diǎn)：

1）微機(jī)五防系統(tǒng)一般不直接采用現(xiàn)場設(shè)備的輔助接點(diǎn)，接線簡單，通過五防系統(tǒng)微機(jī)軟件規(guī)則庫和現(xiàn)場編碼鎖具實現(xiàn)防誤閉鎖。

2）微機(jī)五防系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況，編寫相應(yīng)的規(guī)則，使用較為靈活，可以實現(xiàn)較為完全的“五防”功能。

同時，微機(jī)五防系統(tǒng)也存在一定的缺點(diǎn)。①存在“走空程”的風(fēng)險，為防止走空程，需要設(shè)計試驗繁多的固定鎖或是鎖具附件，且通用性差；②在操作期間，防誤主機(jī)不能跟蹤實際操作的執(zhí)行情況，只有在電腦鑰匙回傳后，才可以獲得相關(guān)的操作信息。在操

作切換頻繁的情況下，電腦鑰匙需要多次回傳，操作較頻繁。

4　結(jié)論

電氣閉鎖回路是電力系統(tǒng)發(fā)展過程中經(jīng)過不斷完善和總結(jié)，發(fā)展起來的一套行之有效的防誤閉鎖方法，實現(xiàn)起來方便、可靠，但回路復(fù)雜，對于間隔多的電站或機(jī)組實現(xiàn)起來需耗費(fèi)大量電纜，且在運(yùn)行中存在刀閘輔助接點(diǎn)不可靠、戶外電磁鎖機(jī)構(gòu)易損壞等問題，再者其防誤功能隨二次接線而定，不易增加和修改，不能實現(xiàn)完全的五防。

但是，僅僅只依靠微機(jī)防誤裝置而忽略了電氣回路閉鎖或機(jī)械回路閉鎖的設(shè)計，是不能有效實現(xiàn)“五防”的，必須多種防誤閉鎖裝置綜合配置。

綜上所述，片面地認(rèn)為機(jī)械閉鎖、電氣閉鎖回路可靠和不可或缺，或者認(rèn)為微機(jī)五防萬能，可以徹底取消電氣閉鎖回路，都是不可取的，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際需要綜合配置。

[1]中華人民共和國能源部環(huán)保司.防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定[S].北京：中國電力出版社，1991:2-4,7-9.

[2]孫亞輝.變電站防誤閉鎖現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2011.

[3]李堅.變電運(yùn)行及管理技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社，2006

趙鋒（1982-），男，工程師，從事水電站運(yùn)行維護(hù)工作。

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1672-5387（2015）11-0014-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.005

2015-07-31