摘 要：簡(jiǎn)述了五防在電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備中應(yīng)用的意義，對(duì)微機(jī)五防、電氣五防、機(jī)械五防在煤礦供電網(wǎng)絡(luò)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析、對(duì)比，查找出現(xiàn)階段五防在應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并結(jié)合幾例五防改造案例，制定了整改措施，最終對(duì)煤礦高壓供電系統(tǒng)的五防設(shè)計(jì)原則提出了整改建議。

關(guān)鍵詞：五防;聯(lián)鎖;設(shè)計(jì)原則

1 五防的基本概念及其意義

我國(guó)早在20世紀(jì)90年代就通過(guò)《3～35 kV交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備》（GB 3906—1991）對(duì)五防聯(lián)鎖作出了規(guī)定：“金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)具有：防止帶負(fù)荷分、合隔離開(kāi)關(guān)（隔離插頭）;防止誤分、誤合斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器（允許提示性）;防止接地開(kāi)關(guān)處在閉合位置時(shí)關(guān)合斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān);防止在帶電時(shí)誤合接地開(kāi)關(guān);防止誤入帶電隔室等功能?！焙笥掷酶黜?xiàng)電力行業(yè)反措及安全工作規(guī)程對(duì)五防聯(lián)鎖的意義、功能、概念不斷進(jìn)行完善，通過(guò)各項(xiàng)規(guī)程來(lái)規(guī)避電氣誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。

2 五防類(lèi)型、應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)比較

通過(guò)機(jī)械閉鎖、電氣回路互鎖、微機(jī)程序等方式可實(shí)現(xiàn)五防聯(lián)鎖。五防聯(lián)鎖功能既要滿足正常操作及事故處理的合理性，還需兼顧接線簡(jiǎn)單可靠、便于維護(hù)的要求。此外，還要杜絕其對(duì)設(shè)備“開(kāi)關(guān)分合閘”等關(guān)鍵電氣性能構(gòu)成影響。機(jī)械五防最為可靠，當(dāng)采用機(jī)械閉鎖無(wú)法實(shí)現(xiàn)五防功能時(shí)，才建議采用電氣類(lèi)聯(lián)鎖裝置。

2.1? ? 機(jī)械聯(lián)鎖特點(diǎn)及應(yīng)用

（1）目前常用的五種型式為采用位置鎖定型銷(xiāo)擋柱（銷(xiāo)）式，機(jī)械程序鎖式，封閉操作條件擋板式，金屬結(jié)構(gòu)拉桿、連桿傳動(dòng)軸式，鋼絲傳動(dòng)軸式。

（2）根據(jù)工作特點(diǎn)，機(jī)械聯(lián)鎖主要有被動(dòng)及主動(dòng)聯(lián)鎖。

被動(dòng)聯(lián)鎖是指在閉鎖狀態(tài)下，操作隔離開(kāi)關(guān)及手車(chē)時(shí)，即使觸頭實(shí)際未產(chǎn)生位移，但由于被動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)的存在，隔離開(kāi)關(guān)或隔離插頭聯(lián)鎖保護(hù)觸發(fā)，致使斷路器誤分閘。

主動(dòng)聯(lián)鎖是指在合閘位置時(shí)，機(jī)械上應(yīng)保證即使操作隔離開(kāi)關(guān)，也無(wú)法進(jìn)行分閘。當(dāng)然，開(kāi)關(guān)設(shè)備也不會(huì)出現(xiàn)誤帶負(fù)荷拉合隔離開(kāi)關(guān)的現(xiàn)象。只有通過(guò)正常解鎖操作，才能進(jìn)行順序操作。通俗來(lái)講，即使發(fā)生錯(cuò)誤操作也不會(huì)產(chǎn)生不良影響。

2.2? ? 電氣聯(lián)鎖特點(diǎn)及應(yīng)用

現(xiàn)有電氣閉鎖的三種主要型式為電氣式強(qiáng)制閉鎖電磁鎖型，回路條件、位置、運(yùn)行程序互鎖輔助接點(diǎn)型，電氣位置計(jì)開(kāi)合閉鎖類(lèi)位置聯(lián)鎖型。

電氣聯(lián)鎖需通過(guò)二次線纜與開(kāi)關(guān)設(shè)備輔助接點(diǎn)聯(lián)接實(shí)現(xiàn)，閉鎖較為可靠。但由于接線較多、方式較為復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)需引入大量二次電纜，運(yùn)行維護(hù)起來(lái)較為困難。此外，根據(jù)工作原理，一般情況下其僅能規(guī)避開(kāi)關(guān)、刀閘（含接地刀閘）誤操作，對(duì)誤拆、誤掛接地線，誤入帶電間隔等現(xiàn)象無(wú)法規(guī)避，整個(gè)運(yùn)行操作流程中還會(huì)出現(xiàn)重大操作失誤。

2.3? ? 微機(jī)五防特點(diǎn)及應(yīng)用

微機(jī)五防廠家需在后臺(tái)進(jìn)入規(guī)則庫(kù)，對(duì)五防后臺(tái)各操作單元進(jìn)行定義，并通過(guò)模擬操作實(shí)現(xiàn)閉鎖。微機(jī)五防模擬操作無(wú)法通過(guò)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)將無(wú)法進(jìn)行真實(shí)操作。微機(jī)五防裝置主要由后臺(tái)計(jì)算機(jī)、五防模擬顯示屏、微機(jī)鑰匙、機(jī)械編碼鎖等功能元件構(gòu)成。設(shè)備廠家結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程，在后臺(tái)搭建過(guò)程中對(duì)斷路器、地線開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)柜門(mén)等設(shè)備操作規(guī)則進(jìn)行編制，利用微機(jī)軟件規(guī)則庫(kù)制訂，與現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械編碼鎖共同實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖。且微機(jī)五防在現(xiàn)場(chǎng)不采用設(shè)備輔助接點(diǎn)，二次接線較少。

從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，微機(jī)五防裝置存在微機(jī)模擬屏死機(jī)、防誤規(guī)則庫(kù)錯(cuò)誤、電腦鑰匙傳導(dǎo)不通、鎖具編碼錯(cuò)誤、特殊操作或操作不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，在正常運(yùn)行情況下，尚可解決這些問(wèn)題，但在事故處理或緊急操作時(shí)，只能緊急解鎖操作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在緊急情況下微機(jī)五防裝置操作執(zhí)行不暢時(shí)事故率很高。

3 部分開(kāi)關(guān)設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題及改造措施

3.1? ? 案例一：設(shè)備五防功能與安全規(guī)程相互沖突

安規(guī)規(guī)定：在合接地開(kāi)關(guān)前，需對(duì)線路側(cè)電壓進(jìn)行再次確認(rèn)，確認(rèn)無(wú)電后方可操作。但KYN28A等金屬鎧裝開(kāi)關(guān)柜在未合接地開(kāi)關(guān)前由于五防功能的設(shè)置，無(wú)法打開(kāi)后柜門(mén)或電纜室門(mén)進(jìn)行驗(yàn)電。設(shè)備五防功能與現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程相互沖突，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備若存在此類(lèi)矛盾，可采取以下措施：

（1）接地刀閘輔助開(kāi)關(guān)串接電磁式裝置，線路側(cè)無(wú)電時(shí)方能進(jìn)行拉閘操作。（2）出線電纜頭并接感應(yīng)裝置，通過(guò)電氣指示變化確認(rèn)出線側(cè)無(wú)電壓后進(jìn)行接地操作。（3）制訂現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程管理規(guī)定，進(jìn)行接地開(kāi)關(guān)操作時(shí)，主值班長(zhǎng)向站長(zhǎng)再次確認(rèn)畫(huà)勾后，方可進(jìn)行后柜門(mén)打開(kāi)操作，或在出線柜門(mén)上配備緊急解鎖鑰匙，經(jīng)允許后進(jìn)行解鎖。

3.2? ? 案例2：設(shè)備因素

供電公司矸井35 kV站6 kV開(kāi)關(guān)柜柜型為GFC，開(kāi)關(guān)后下柜門(mén)可以通過(guò)螺絲松開(kāi)的方式操作，帶電狀態(tài)下容易誤入帶電間隔，不符合開(kāi)關(guān)柜五防功能要求。因此對(duì)其加裝機(jī)械鎖（手車(chē)室內(nèi)有機(jī)械鎖鑰匙，只有當(dāng)其處于試驗(yàn)位置時(shí)，方能拔出，拿此鑰匙到后柜門(mén)，打開(kāi)機(jī)械鎖），同時(shí)在下柜門(mén)加裝了帶電顯示裝置，在打開(kāi)柜門(mén)前，運(yùn)行人員可以先通過(guò)帶電顯示裝置查看線路是否帶電，防止下級(jí)雙回路線路反送電。通過(guò)改造很好地完善了“防止誤入帶電隔室”此項(xiàng)五防功能。

3.3? ? 案例3：功能方面的因素

古書(shū)院礦35 kV站35 kV間隔使用的隔離刀閘為平頂山天鷹電氣設(shè)備有限公司GW4-40.5型產(chǎn)品，刀閘為CS17手力操動(dòng)機(jī)構(gòu)，未實(shí)現(xiàn)五防中“防止帶負(fù)荷分、合隔離開(kāi)關(guān)”的功能，隔離開(kāi)關(guān)與斷路器無(wú)互鎖。通過(guò)加裝成套電磁鎖實(shí)現(xiàn)線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)、母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)與斷路器間的互鎖，如圖1、圖2所示。

DS為刀閘閉鎖電磁鐵，QF為斷路器常閉觸點(diǎn)。當(dāng)斷路器在工作位置時(shí)，電磁鎖無(wú)電源，無(wú)法打開(kāi);當(dāng)斷路器在分閘位置時(shí)，QF閉合，電磁鎖通電可打開(kāi)，刀閘操作把手可以打開(kāi)，轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)操作，有效地避免“帶負(fù)荷分、合隔離開(kāi)關(guān)”。

4 設(shè)計(jì)原則

綜合本文對(duì)微機(jī)五防、電氣五防、機(jī)械五防在煤礦供電網(wǎng)絡(luò)中具體應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)的分析、對(duì)比，得出以下設(shè)計(jì)原則：

4.1? ? 移開(kāi)式交流金屬封閉開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)原則

（1）開(kāi)關(guān)柜面板應(yīng)采取相應(yīng)防護(hù)措施（電氣指示），防止運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)誤分、合斷路器。（2）應(yīng)設(shè)置電氣閉鎖使斷路器小車(chē)在工作位置時(shí)方可進(jìn)行合閘操作。（3）進(jìn)線、出線柜應(yīng)裝設(shè)帶電顯示裝置，反映線路側(cè)有無(wú)電壓，并具備自檢功能。當(dāng)線路側(cè)帶電時(shí)，接地刀閘無(wú)法操作。（4）高壓電纜室后柜門(mén)與接地刀閘之間宜采取機(jī)械閉鎖，并配備緊急解鎖裝置。（5）開(kāi)關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)，斷路器小車(chē)應(yīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)推進(jìn)及拉出。（6）打開(kāi)有可能直接接觸帶電部分的柜門(mén)應(yīng)設(shè)閉鎖，防止帶電狀態(tài)打開(kāi)柜門(mén)。（7）當(dāng)接地刀閘處于合閘時(shí)，斷路器小車(chē)推入工作位置操作;當(dāng)斷路器小車(chē)處在試驗(yàn)與工作位置之間時(shí)，接地刀閘無(wú)法操作。（8）柜內(nèi)低壓總開(kāi)關(guān)與站變柜內(nèi)隔離手車(chē)應(yīng)設(shè)機(jī)械或電氣閉鎖，使其停電操作順序?yàn)橄壤蛪嚎傞_(kāi)關(guān)，再拉隔離小車(chē)，然后再拉開(kāi)站用變柜門(mén)，反之亦然。（9）應(yīng)單獨(dú)設(shè)置電氣閉鎖電源回路。

4.2? ? 固定式交流金屬封閉開(kāi)關(guān)柜五防要求

（1）開(kāi)關(guān)柜面板應(yīng)采取相應(yīng)防護(hù)措施（電氣指示），防止運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)誤分、合斷路器。（2）開(kāi)關(guān)柜送電狀態(tài)下，打開(kāi)柜門(mén)有可能直接接觸帶電部分的應(yīng)設(shè)閉鎖，防止帶電狀態(tài)打開(kāi)柜門(mén)。斷路器合閘狀態(tài)下應(yīng)確保上下隔離開(kāi)關(guān)不能操作。（3）進(jìn)出線柜應(yīng)裝有能反映出線側(cè)有無(wú)電壓，并具有自檢功能的帶電顯示裝置。（4）隔離開(kāi)關(guān)在合閘位置時(shí)應(yīng)無(wú)法打開(kāi)電纜室門(mén)，并具備緊急解鎖功能。（5）斷路器分閘后，才能進(jìn)行隔離開(kāi)關(guān)的分閘操作或接地開(kāi)關(guān)合閘操作。（6）隔離開(kāi)關(guān)操作應(yīng)按操作順序進(jìn)行閉鎖。（7）開(kāi)關(guān)柜電氣閉鎖應(yīng)單獨(dú)設(shè)置電源回路，且與其他回路獨(dú)立。

4.3? ? 室外斷路器、隔離開(kāi)關(guān)分開(kāi)式的室外開(kāi)關(guān)間隔設(shè)備五防要求

（1）斷路器操作機(jī)構(gòu)箱應(yīng)采取相應(yīng)防護(hù)措施（電氣指示），防止運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)誤分、合斷路器。（2）當(dāng)斷路器在合位時(shí)，應(yīng)有保證合隔離開(kāi)關(guān)不能操作的閉鎖，電氣閉鎖電源回路應(yīng)為獨(dú)立的。（3）隔離開(kāi)關(guān)操作應(yīng)按操作順序進(jìn)行閉鎖。（4）主刀和地刀之間應(yīng)有五防互鎖功能。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)KYN28A、GFC、GW4-40.5等設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中存在不滿足規(guī)程、易誤入帶電間隔、無(wú)法實(shí)現(xiàn)“防止帶負(fù)荷分、合隔離開(kāi)關(guān)”功能等五防缺陷的改造實(shí)例，對(duì)三類(lèi)設(shè)備的五防設(shè)計(jì)選型提出建議，對(duì)設(shè)備選型時(shí)的五防設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。

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收稿日期：2021-01-08

作者簡(jiǎn)介：盧向毅（1985—），男，山西晉城人，碩士，工程師，研究方向：電氣工程自動(dòng)化。