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(tái) 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(tái) 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(duì)幾種防誤閉鎖裝置進(jìn)行橫向比較，對(duì)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(tái)縣境內(nèi)，距天臺(tái)縣城7 km，與杭州直線距離為150 km。電站裝機(jī)共4臺(tái)，單機(jī)容量為30萬(wàn)kW，總裝機(jī)容量120 萬(wàn)kW，電站采用“一機(jī)一變”單元接線，以?xún)苫?00 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(tái)機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行以來(lái)，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(méi)。

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(duì)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(lèi)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(dòng)部件對(duì)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(lèi)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(guò)不同鑰匙的替換，實(shí)現(xiàn)刀閘或地刀的電動(dòng)操作、手動(dòng)操作各種工況下的允許或閉鎖，實(shí)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(guò)3把鑰匙的插入和取出配合實(shí)現(xiàn)各種情況下的防誤閉鎖功能。

以機(jī)組開(kāi)關(guān)線路側(cè)地刀為例，閉鎖原理見(jiàn)圖1。

具體閉鎖功能：

1）地刀在分閘位置時(shí)，“○”形和“□”形鑰匙插入、“Δ”形鑰匙取出，手動(dòng)及電動(dòng)無(wú)法操作；

2）地刀在合閘位置時(shí)，“Δ”形和“□”形鑰匙插入、“○”形鑰匙取出，手動(dòng)及電動(dòng)無(wú)法操作；

3）“○”形和“Δ”形鑰匙插入、“□”形鑰匙取出，可電動(dòng)操作不可手動(dòng)操作；

4）“Δ”形“○”形“□”形鑰匙全部插入可手動(dòng)操作而不可電動(dòng)操作。

500 kV出線橋引線的刀閘、地刀的機(jī)械防誤裝置：通過(guò)刀閘操作機(jī)構(gòu)中的閉鎖鑰匙位置實(shí)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(shí)，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(dòng)操作；當(dāng)閉鎖鑰匙放“revision”時(shí)，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(dòng)操作插口打開(kāi)。

（2）閉鎖選擇把手

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

閉鎖把手有3個(gè)選擇位置：“OUTOF USE”、“MANUAL”和“ELECTRICAL OPERATION”即“停用”、“手動(dòng)”和“電氣”位置。

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

（3）手車(chē)開(kāi)關(guān)可移開(kāi)閉鎖

此種類(lèi)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(gè)功能：

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

2）進(jìn)線開(kāi)關(guān)與母線地刀的聯(lián)鎖：只有當(dāng)進(jìn)線開(kāi)關(guān)可移開(kāi)部分處于試驗(yàn)位置（即手車(chē)觸頭脫離電氣回路）后，母線地刀操作孔才可以打開(kāi)，否則操作孔被閉鎖。同時(shí)，若地刀機(jī)構(gòu)裝有電磁鎖時(shí)，操作孔上會(huì)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(méi)電時(shí)，才能通過(guò)鑰匙打開(kāi)這另一層封蓋板。

3）開(kāi)關(guān)可移開(kāi)部分從工作位置搖到試驗(yàn)位置的閉鎖：只有當(dāng)開(kāi)關(guān)處于分閘狀態(tài)，才能通過(guò)鑰匙打開(kāi)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(guò)將斷路器、隔離開(kāi)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(shí)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(guò)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(shí)現(xiàn)部分“五防”功能；另一方面，當(dāng)設(shè)備通過(guò)遠(yuǎn)方操作時(shí)，遠(yuǎn)方操作軟件本身先通過(guò)邏輯判斷此次操作是否滿(mǎn)足防誤要求，軟件邏輯閉鎖滿(mǎn)足后再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)電氣接線操作設(shè)備機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)部分“五防”閉鎖功能。主要實(shí)現(xiàn)的功能有：

（1）刀閘分、合操作必須相關(guān)開(kāi)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(kāi)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(shí)，閉鎖相關(guān)回路的開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀的操作，避免位置錯(cuò)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(kāi)關(guān)、隔離網(wǎng)門(mén)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(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)帶電檢測(cè)裝置檢測(cè)到開(kāi)關(guān)帶電時(shí)，通過(guò)電磁鎖，閉鎖打開(kāi)開(kāi)關(guān)柜柜門(mén)；

（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)帶電檢測(cè)裝置檢測(cè)到開(kāi)關(guān)帶電時(shí)，通過(guò)電磁鎖，閉鎖合上開(kāi)關(guān)饋線側(cè)地刀；

（3）當(dāng)線路帶電檢測(cè)裝置檢測(cè)到線路帶電時(shí)，通過(guò)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(jì)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(guò)軟件系統(tǒng)輸入程序鎖具，通過(guò)微機(jī)編碼鎖具實(shí)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(jì)算機(jī)屏幕顯示器為操作界面，通過(guò)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(guò)與監(jiān)控系統(tǒng)通訊接口，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的自動(dòng)對(duì)位功能，并將正確的操作內(nèi)容傳輸至電腦鑰匙中。同時(shí)配置操作票專(zhuān)家系統(tǒng)，具有打印、顯示、存儲(chǔ)、刪除操作票和操作權(quán)限分級(jí)管理等功能。

操作時(shí)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(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）強(qiáng)制性五防閉鎖

通過(guò)對(duì)一次設(shè)備加裝鎖具，對(duì)其操作實(shí)施強(qiáng)制閉鎖，只有在微機(jī)防誤系統(tǒng)中模擬通過(guò)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(shí)現(xiàn)五防要求。

（2）設(shè)備對(duì)位

通過(guò)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(guò)記憶對(duì)位的方式或通過(guò)與監(jiān)控系統(tǒng)通訊接收實(shí)時(shí)遙信，檢測(cè)顯示器上各元件的狀態(tài)是否與實(shí)際設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)一致，若不一致時(shí)則自動(dòng)刷新對(duì)位。

（3）五防模擬操作

模擬操作時(shí)，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(huà)面及各種功能菜單，檢驗(yàn)操作票是否正確，若操作錯(cuò)誤，則在顯示器上顯示相應(yīng)信息并同時(shí)發(fā)出音響報(bào)警，達(dá)到了防止各種誤操作的目的，同時(shí)也起到了仿真培訓(xùn)的作用。

（4）發(fā)送和存儲(chǔ)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(dòng)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(hào)，進(jìn)行倒閘操作，電腦鑰匙對(duì)違反五防規(guī)定或與操作票不符的操作實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖，通過(guò)其內(nèi)部固化的閉鎖邏輯來(lái)判斷錯(cuò)誤操作的類(lèi)型，并以語(yǔ)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(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置完成閉鎖。多用于成套高、低壓開(kāi)關(guān)柜和組合電氣設(shè)備，大多為廠家出廠時(shí)自帶。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性較高，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的檢修隔離或臨時(shí)措施的防止誤操作，但沒(méi)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(kāi)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(dòng)操作回路上，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備之間相互閉鎖?？梢詫?shí)現(xiàn)一系列設(shè)備操作時(shí)的相互關(guān)聯(lián)，滿(mǎn)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(shí)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(guò)相關(guān)設(shè)備的輔助接點(diǎn)聯(lián)接，串入二次回路，通過(guò)電磁裝置來(lái)實(shí)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(kāi)關(guān)、隔刀和地刀的誤操作，對(duì)誤入帶電間隔、接地線的掛接（拆除）等則無(wú)能為力。

（4）微機(jī)防誤閉鎖主要通過(guò)軟件將現(xiàn)場(chǎng)大量的二次閉鎖回路變?yōu)橛?jì)算機(jī)中的五防閉鎖規(guī)則庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了防誤閉鎖的數(shù)字化。硬件組成主要由計(jì)算機(jī)、電腦鑰匙、五防編碼鎖等功能元件組成。將開(kāi)關(guān)、刀閘、接地刀、高壓設(shè)備柜門(mén)等的輔助接點(diǎn)（或結(jié)合一次主接線模擬圖板），通過(guò)五防編碼鎖具來(lái)實(shí)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(chǎng)設(shè)備的輔助接點(diǎn)，接線簡(jiǎn)單，通過(guò)五防系統(tǒng)微機(jī)軟件規(guī)則庫(kù)和現(xiàn)場(chǎng)編碼鎖具實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖。

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

同時(shí)，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(xiǎn)，為防止走空程，需要設(shè)計(jì)試驗(yàn)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(shí)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(guò)程中經(jīng)過(guò)不斷完善和總結(jié)，發(fā)展起來(lái)的一套行之有效的防誤閉鎖方法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便、可靠，但回路復(fù)雜，對(duì)于間隔多的電站或機(jī)組實(shí)現(xiàn)起來(lái)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(hù)外電磁鎖機(jī)構(gòu)易損壞等問(wèn)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(shí)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(jì)，是不能有效實(shí)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(wàn)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(chǎng)實(shí)際需要綜合配置。

[1]中華人民共和國(guó)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(guó)電力出版社，1991:2-4,7-9.

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

[3]李堅(jiān).變電運(yùn)行及管理技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)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。

TM774

B

1672-5387（2015）11-0014-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.005

2015-07-31