機械聯(lián)鎖在A核電站蓄電池放電系統(tǒng)中的應(yīng)用及改進

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（以下簡稱蓄電池），單組蓄電池容量達3000AH。根據(jù)核電站設(shè)計以及標(biāo)準(zhǔn)要求[1]，蓄電池需要定期進行放電核容試驗，以保證要使蓄電池處于健康的狀態(tài)。核電站對蓄電池放電時間、放電電流要求較高，經(jīng)計算，蓄電池的放電電流高達600A。

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

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

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回路系統(tǒng)的簡稱，是核電站直流系統(tǒng)的重要組成部分。通過該系統(tǒng)，可有效連接分布于多個廠房的蓄電池組，并在大修短暫的時間內(nèi)完成對蓄電池核容（放電及充電循環(huán)）工作，驗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電壓等級：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、放電開關(guān)箱、放電連接箱組成。機械聯(lián)鎖裝置即在放電開關(guān)箱中引入，通過控制放電路徑，確保各電壓等級蓄電池安全可靠放電。

放電小車是蓄電池放電過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)（詳見圖1），利用該特性控制陶瓷電阻可實現(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，因此需要通過有效的放電網(wǎng)絡(luò)將各蓄電池房間聯(lián)系起來，以便放電小車不用移動即可在工作間完成各系統(tǒng)蓄電池放電試驗。

不同電壓等級的蓄電池組需要通過放電小車對應(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不一致，則無法啟動放電（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。

對于同一電壓等級的不同系統(tǒng)，放電時也需要相互隔離，避免蓄電池組的并聯(lián)運行[3]，因此需要通過有效的放電網(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，需要引入機械聯(lián)鎖裝置，保證放電試驗的可靠操作，避免產(chǎn)生誤操作的危險行為發(fā)生。

2 機械聯(lián)鎖裝置的應(yīng)用

2.1 聯(lián)鎖原理的總體原則

不同電壓等級的蓄電池組接入到不同開關(guān)箱中，相同電壓等級蓄電池組接入到同一開關(guān)箱。同電壓等級的不同系統(tǒng)，通過對各系統(tǒng)蓄電池組進線開關(guān)的機械聯(lián)鎖裝置，實現(xiàn)只能同時閉合一組蓄電池進線開關(guān)，避免多個蓄電池組并聯(lián)放電。開關(guān)箱的出線直接引至放電小車?？傮w原則如圖2所示：

2.2 機械聯(lián)鎖的應(yīng)用

2.2.1 開關(guān)箱的機械聯(lián)鎖裝置

在開關(guān)箱中，通過對放電開關(guān)的控制實現(xiàn)對應(yīng)蓄電池組的放電回路閉合。通過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。雙芯栓鎖的兩個鎖芯分別對應(yīng)A鑰匙與B鑰匙，兩把鑰匙互鎖，即同一時間內(nèi)只能拔出一把鑰匙，另一把鑰匙被鎖定在鎖上，同時被鎖定的鑰匙對應(yīng)的鎖栓伸出。A鑰匙對應(yīng)伸出的鎖栓與放電開關(guān)接觸，保證開關(guān)無法操作，實現(xiàn)鎖栓與開關(guān)的聯(lián)鎖（聯(lián)鎖原理詳見圖3）。

圖3：鎖栓與開關(guān)的聯(lián)鎖

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

圖4：雙芯栓鎖與放電開關(guān)圖

2.2.2 放電小車的機械聯(lián)鎖裝置

LYS系統(tǒng)的機械聯(lián)鎖主要采用甲公司的單鎖芯栓鎖與雙鎖芯栓鎖實現(xiàn)。在放電小車上每個電壓等級分別對應(yīng)一個單芯栓鎖，詳見圖5.

圖5：放電小車單芯栓鎖

通過使用唯一的鑰匙B1、B2、B3可分別打開220V、110V、48V對應(yīng)的栓鎖，通過栓鎖控制的對應(yīng)電纜倉實現(xiàn)放電電纜的接線。

2.2.3 機械聯(lián)鎖的防誤作用

以LAA系統(tǒng)為例，在蓄電池組進行放電試驗時， 操作人員根據(jù)程序從運營單位取得LAA系統(tǒng)的開關(guān)箱A鑰匙。通過A鑰匙打開LAA系統(tǒng)蓄電池組對應(yīng)的雙芯鎖，取得B鑰匙，此時，A鑰匙對應(yīng)的鎖栓收回，放電開關(guān)可以操作，閉合放電開關(guān)。取得B鑰匙后，打開放電小車對應(yīng)電壓等級的電纜倉，完成端接，放電開關(guān)箱至放電小車間回路導(dǎo)通。

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

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

自放電開關(guān)箱取得B鑰匙（B1、B2、B3）保證開關(guān)箱至放電小車的電纜不會錯誤地端接到不同電壓等級的電纜倉中，保證放電小車的安全。

綜上，機械聯(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)可靠運行。

3 機械聯(lián)鎖裝置的改進

3.1 放電開關(guān)閉鎖模塊的改進

由圖4可知，放電開關(guān)的鎖定裝置位于箱體外部，不僅影響設(shè)備美觀，同時還帶來人為破壞的風(fēng)險。為了優(yōu)化鎖定方案，試驗小組研發(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 機械聯(lián)鎖環(huán)節(jié)的改進

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

在開關(guān)箱聯(lián)鎖的基礎(chǔ)上，利用同樣的原理即可實現(xiàn)直流配電盤至開關(guān)箱間的聯(lián)鎖。在開關(guān)箱中類比放電小車，為每一進線系統(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)直流盤上取得對應(yīng)的A鑰匙，進而解鎖開關(guān)箱取得B鑰匙，最終解鎖放電小車，連通整條放電回路。通過改進閉鎖回路，即可消除整條放電回路的人因誤操作風(fēng)險。

4 結(jié)束語

機械聯(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安全可靠進行，通過改進機械聯(lián)鎖方式，將更加降低人因風(fēng)險，保證核電站的安全。改進后的聯(lián)鎖方案可以推廣到更多電站項目中使用，具有加大實用價值。

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

[2] 吳長波. 機械鑰匙聯(lián)鎖在發(fā)電廠中應(yīng)用實例[J].電氣技術(shù),2011.

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