關(guān)于微機防誤驗電裝置設(shè)計原理的研究

呂曉俊，劉仁琪，葛 歡，孫 慶

（國電南瑞科技股份有限公司，南京 210061）

0 引言

驗電裝置是用于線路側(cè)“合地刀”或“掛臨時接地線”,檢測線路、母線是否帶電的五防鎖具，通過從線路PT或其他能反映線路帶電的裝置的地方抽取電壓或接點來實現(xiàn)閉鎖。該裝置通過與電腦鑰匙配合使用，能夠準(zhǔn)確、醒目地指示各線路以及裝置的帶電狀況，并可根據(jù)需要對接地刀、開關(guān)柜門、網(wǎng)門進(jìn)行閉鎖，能有效防止運行人員的誤操作和誤入帶電間隔，杜絕可能發(fā)生的設(shè)備和人員重大傷害事故，是保證運行人員人身安全的生命線。電力系統(tǒng)中誤操作或誤入帶電間隔的事故并不鮮見，被列為惡性誤操作事故之一,同時這也是導(dǎo)致設(shè)備事故和人身傷亡事故的主要根源。根據(jù)河北省南部電網(wǎng)事故統(tǒng)計分析資料表明，1989年至2007年共發(fā)生5種電氣誤操作事故43起。其中，誤入帶電間隔12起，共造成死亡8人、重傷3人、輕傷1人。帶電掛（合）接地線（接地刀閘）7起中，由于驗電不正確（不驗電）造成5起，走錯間隔2起[1]。因此,采用合理、有效的驗電裝置是變電站安全運行的一項重要工作。

本文旨在通過對開發(fā)的3種驗電裝置即有源正驗電、有源負(fù)驗電以及與高壓帶電顯示裝置配合使用3種方式的設(shè)計原理進(jìn)行分析探討，并給出了各自的優(yōu)缺點以及注意事項，為變電站運行人員科學(xué)、有效的選擇合理的驗電方式提供參考。

1 有源正驗電

1.1 驗電電氣原理

PT回路直接驗電（正驗電）的原理是將驗電鎖直接串聯(lián)接入PT回路。當(dāng)PT有電時，電腦鑰匙可在驗電鎖上量到電流，電腦鑰匙認(rèn)為此時一次側(cè)線路帶電；電腦鑰匙將給出線路有電提示，阻止進(jìn)行下一步合地刀或掛臨時接地線操作。當(dāng)PT沒電時，電腦鑰匙不能在驗電鎖上量到電流，電腦鑰匙認(rèn)為此時一次側(cè)線路不帶電，允許合地刀或掛臨時接地線操作。

圖1所示為某線路一次接線圖，檢測PT輸出電壓(有源正驗電)的電氣原理方案見圖2。

圖1 一次接線圖

圖2 有源正驗電電氣原理圖

圖2中，UPT為PT輸出電壓（100 V或67 V）；R為限流電阻（R的阻值根據(jù)電壓需做相應(yīng)的調(diào)整，可以采用1個電阻或者2個固定阻值的電阻）。

1.2 功能特點

本方案的優(yōu)點是接線簡單，缺點是可能會因電腦鑰匙與驗電鎖接觸不良或接線錯誤量不到電流而誤判為一次線路不帶電。

2 有源負(fù)驗電

2.1 驗電電氣原理

有源負(fù)驗電在系統(tǒng)二次設(shè)計時要提供外部電源（AC、DC電源，電壓220 V），同時在PT的二次側(cè)和外部電源中設(shè)置空氣開關(guān)見圖3。

圖3 有源負(fù)驗電電氣原理圖

說明：虛框標(biāo)示部分為外接電氣回路；外部工作電源（DC/AC 220 V）通過ZKK2空氣開關(guān)接入驗電鎖，紅色和黑色線接220 V交流或直流電源；J1的2個接線端通過空氣開關(guān)ZKK1與PT二次側(cè)的100 V引出端相接；J1-1、J1-2 、J2-1、J2-2為驗電鎖外引端子接線柱。

當(dāng)線路或母線有電壓時，PT有輸出（電壓值為100 V），電壓繼電器線圈動作（注意滿足電壓繼電器啟動電壓要求），繼電器內(nèi)的常節(jié)點打開，當(dāng)電腦鑰匙插入驗電鎖進(jìn)行驗電時，即使驗電鎖中的回路被導(dǎo)通（由電腦鑰匙控制），外部也形成不了回路，無電流通過電腦鑰匙，則電腦鑰匙認(rèn)為一次側(cè)線路有電，電腦鑰匙將給出線路有電提示，阻止進(jìn)行下一步合地刀或掛臨時接地線操作。

當(dāng)線路或母線無電壓時，PT無輸出，電壓繼電器線圈不動作，繼電器內(nèi)常閉節(jié)點復(fù)歸，若此時電腦鑰匙插入驗電鎖驗電，驗電鎖中的回路導(dǎo)通（由電腦鑰匙控制），由于外部有電源接入（AC、DC電源，電壓220 V），形成回路，使電腦鑰匙檢測到有電流流過，則認(rèn)為一次側(cè)線路無電壓，允許合地刀或掛臨時接地線操作。

2.2 功能特點

本方案的優(yōu)點在于利用了現(xiàn)有電壓互感器提供的節(jié)點,缺點是線路PT僅對單相檢測,其他2相無法確認(rèn)是否帶電。

2.3 有源負(fù)驗電與PT回路直接（正）驗電比較

缺點：

1）有源負(fù)驗電比正驗電多了一個電壓繼電器。

2）需要多提供一個220 V的外部電源。

3）接線相對較為復(fù)雜。

優(yōu)點：

1）防誤閉鎖更加可靠。正驗電可能會因電腦鑰匙與驗電鎖接觸不良或接線錯誤量不到電流而誤判為一次線路不帶電，繼而引發(fā)帶電合地刀的嚴(yán)重事故，而負(fù)驗電有效地避免了這一情況。

2）具備電壓門檻閾值功能，避免錯判帶電。在長距離相鄰線路情況下，不帶電的線路可能從帶電線路上感應(yīng)到電壓，在末端可能達(dá)到額定值的60%～70%。而有源負(fù)驗電裝的繼電器整定的啟動電壓為78 V，約為額定電壓的80%，符合高壓帶電測量的防誤閉鎖輸出標(biāo)準(zhǔn)。

3 高壓帶電顯示裝置與微機五防配合使用

合母線接地刀閘時，當(dāng)拉開母線PT刀閘后，PT二次已無電壓，因為五防閉鎖裝置驗電程序在母線PT二次側(cè)，此時驗電程序不能正確反映母線是否確無電壓，只要PT停電，無論母線是否帶有電壓，驗電鎖均判斷母線已無電壓，可以合母線接地刀閘，有可能引發(fā)帶電合接地刀閘事故。

另外，對于合無線路PT的線路接地刀閘時，驗電程序是空白的，目前，部分變電站110 kV線路未安裝線路PT。

國家電網(wǎng)公司《防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》[2]：對使用常規(guī)閉鎖技術(shù)無法滿足防止電氣誤操作要求的設(shè)備（如聯(lián)絡(luò)線、封閉式電氣設(shè)備等），宜采取加裝帶電顯示裝置等技術(shù)措施達(dá)到防止電氣誤操作要求。

對采用間接驗電的帶電顯示裝置，在技術(shù)條件具備時應(yīng)與防誤裝置聯(lián)接，以實現(xiàn)接地操作時的強制性閉鎖功能。

3.1 驗電電氣原理

使用“高壓帶電顯示閉鎖裝置”，與微機五防裝置配合完成線路側(cè)合地刀或掛臨時接地線時驗電操作。這種裝置的工作原理為：傳感器接收到高壓帶電體電場信號，經(jīng)顯示器內(nèi)部處理后，以發(fā)光二極管閃光的形式提示相應(yīng)帶電體的帶電狀況,并輸出閉鎖節(jié)點信號（常開或常閉），供微機五防裝置使用。閉鎖節(jié)點解鎖的條件是：三相均不帶電，傳感器接觸正常，這時允許操作燈亮，節(jié)點閉合，此時電腦鑰匙插入驗電鎖,將形成回路,使電腦鑰匙檢測到有電流，表明線路無電壓。

其任務(wù)流程設(shè)計如圖4所示。

圖4 五防工作原理圖

采用該方案可靠性高，能檢測三相帶電情況，缺點是：必須獨立安裝，價格較高。

圖5 高壓帶電顯示器與五防驗電鎖連線圖

3.2 功能特點

1）高壓帶電指示器為柜面布置，安裝方便。

2）配電裝置內(nèi)任意一相帶電，指示器就會輸出閉鎖信號，閉鎖五防驗電鎖。

3）當(dāng)高壓帶電指示器工作電源消失或裝置本身故障時，指示器輸出閉鎖信號，使五防驗電鎖強制閉鎖，防止了由于裝置未工作而造成的誤解鎖。

4 結(jié)論

本文系統(tǒng)的闡述了3種常用微機防誤驗電裝置的電氣設(shè)計原理，并對它們進(jìn)行了分析、比較，指出各自的優(yōu)點和不足，以及使用中需要注意的方面。為變電站運行人員合理選用防誤裝置和措施，促進(jìn)變電站安全運行、杜絕誤入帶電間隔以及誤操作等惡性事件的發(fā)生提供了有效幫助。

[1]中國電力網(wǎng).電氣誤操作事故的分析與預(yù)防[EB/OL].（2007-10-29）[2010-07-05]http://www.chinapower.com.cn/article/1099/art1099229.

[2]國家電網(wǎng)安監(jiān)904號.防止電氣誤操作安全管理規(guī)定[S].2006.