變電站“五防”技術(shù)概述

沈富寶（國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇 南京 211002）

變電站“五防”技術(shù)概述

沈富寶
（國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇 南京 211002）

介紹了我國電力行業(yè)提出“五防”的背景，闡述了“五防”的概念，以及為達(dá)到“五防”要求采取的技術(shù)措施，重點(diǎn)闡述了技術(shù)措施中的強(qiáng)制性閉鎖、提示性閉鎖及走空程序，總結(jié)了“五防”對電系統(tǒng)的重要作用。

電氣誤操作；“五防”技術(shù)；強(qiáng)制閉鎖；提示性閉鎖；走空程序

〔編者按〕 電氣誤操作可能造成嚴(yán)重后果，因此我國電力系統(tǒng)提出“五防”要求。“五防”技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)從機(jī)械程序鎖、電氣鎖到微機(jī)防誤以及最新的計(jì)算機(jī)監(jiān)控防誤，我國電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)走在世界前列。為了使廣大電力企業(yè)技術(shù)人員能更好地了解、理解、運(yùn)用“五防”技術(shù)，為電力行業(yè)安全操作保駕護(hù)行，本刊推出“五防技術(shù)”欄目，以饗讀者。

0 引言

電力行業(yè)誤操作是指人為原因造成的誤調(diào)度和電氣誤操作等。通常講的防誤操作，主要是指電力系統(tǒng)中防止5種電氣誤操作，簡稱“五防”。

1 “五防”產(chǎn)生的背景及概念

1.1 提出“五防”的背景

電力行業(yè)防止電氣誤操作是在1980年全國電力行業(yè)安全生產(chǎn)會(huì)議上提出的。根據(jù)當(dāng)時(shí)水電部的統(tǒng)計(jì)，從1979年9月至1981年底，僅在發(fā)電廠和變電站等單位（不含用戶）就發(fā)生電氣誤操作事故1 717次，占整個(gè)誤操作事故的66.7 %，其中5種惡性誤操作事故占70 %以上，而且有多起造成嚴(yán)重后果。

在1981年1月至1982年9月的511次電氣誤操作事故中，占比最高的有5項(xiàng)，即帶負(fù)荷拉、合刀閘，誤拉開關(guān)，帶接地線合閘，帶電掛接地線，誤入帶電間隔等。上述5種事故，共占電氣誤操作事故的70.9 %。1982年在江蘇鎮(zhèn)江召開的防止電氣誤操作經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)首先提出“五防”的初步概念，即：

（1） 防止帶負(fù)荷拉、合刀閘；

（2） 防止誤拉誤合開關(guān)；

（3） 防止帶接地線合閘；

（4） 防止有電掛接地線；

（5） 防止誤入帶電間隔。

要求發(fā)電廠和變電所的防誤操作裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)以上5種功能。

1.2 明確規(guī)定“五防”要求

1988年3月，由國家機(jī)械委電氣局和水利電力部生產(chǎn)司，委托“兩部（委）防誤工作組”在起草的《防止電氣誤操作閉鎖裝置攻關(guān)工作總結(jié)》中，首次對“五防”進(jìn)行了名詞解釋。“五防”是電力系統(tǒng)中5種防止電氣誤操作事故的簡稱。即：防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)（或手車一次插頭）；防止誤分誤合斷路器；防止帶電掛接地線（接地刀）；防止帶接地線（或接地刀）合隔離開關(guān)（或手車一次插頭）；防止誤入高壓帶電間隔。不論在電力系統(tǒng)有關(guān)單位起草和頒布的防誤裝置技術(shù)和管理規(guī)范中，還是在機(jī)械程序鎖、微機(jī)防誤、監(jiān)控防誤等電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，都是采用此次總結(jié)中的“五防”概念。

變電站的電氣誤操作可能造成大面積停電、設(shè)備損壞、人身傷亡，甚至引起電網(wǎng)振蕩瓦解等嚴(yán)重后果。為防止電氣設(shè)備誤操作引發(fā)的電網(wǎng)、人身和重大設(shè)備事故，結(jié)合中外電氣設(shè)備運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，原能源部1990年對高壓電氣設(shè)備提出了“五防”的要求，以法規(guī)形式（能源安保［1990］1110號文）規(guī)定了電氣防誤的管理、運(yùn)行、設(shè)計(jì)和使用原則。自此，電力部門要求高壓電氣設(shè)備必須安裝防誤閉鎖裝置，以達(dá)到“五防”要求，即：

（1） 防止誤分、誤合斷路器；

（2） 防止帶負(fù)荷誤分、誤合隔離開關(guān)；

（3） 防止帶電掛接地線或合接地開關(guān)；

（4） 防止帶地線（或接地開關(guān)）合斷路器（或隔離開關(guān)）送電；

（5） 防止誤入帶電間隔。

鑒于電氣誤操作將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，國家能源局和電力系統(tǒng)管理部門高度重視電氣防誤操作工作，并采用了各類防止電氣誤操作裝置（系統(tǒng)），以防止惡性誤操作事故的發(fā)生。

1.3 “五防”技術(shù)發(fā)展歷程

“五防”技術(shù)在我國先后經(jīng)歷了20世紀(jì)70年代的機(jī)械程序鎖（簡稱程序鎖或機(jī)械防誤：需要很多鑰匙才能完成操作）、20世紀(jì)90年代的微機(jī)型防止電氣誤操作系統(tǒng)（簡稱微機(jī)防誤：由電腦鑰匙完成操作）、21世紀(jì)初的計(jì)算機(jī)監(jiān)控防誤操作系統(tǒng)（簡稱監(jiān)控防誤：不需要鑰匙就可以完成操作）。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展及智能變電站的逐漸普及，計(jì)算機(jī)監(jiān)控防誤逐漸取代微機(jī)防誤和機(jī)械防誤，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)等科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。計(jì)算機(jī)監(jiān)控防誤操作系統(tǒng)滿足了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用和變電站無人值班的發(fā)展需要，國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司都以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形式發(fā)文推廣使用。

2 “五防”技術(shù)措施

2.1 “五防”技術(shù)措施概述

防止電氣誤操作措施包括管理措施和技術(shù)措施，是人們長期經(jīng)驗(yàn)的積累和總結(jié)。管理措施主要包括操作票制度、工作票制度和崗位責(zé)任制度等。技術(shù)措施主要是應(yīng)用機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣原理對設(shè)備的操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)制閉鎖，即“五防”閉鎖技術(shù)。

2.2 強(qiáng)制性閉鎖及走空程序的提出

強(qiáng)制閉鎖性能是對防誤閉鎖裝置的一項(xiàng)最重要的技術(shù)要求。從1985年柳州會(huì)議《第2次防止電氣誤操作閉鎖裝置經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)紀(jì)要》第1次提到強(qiáng)制性閉鎖，到2013年能源局《電力行業(yè)防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》（送審稿）都規(guī)定了“五防”功能除“防止誤分、誤合斷路器”現(xiàn)階段因技術(shù)原因可采取提示性措施外，其余“四防”功能都必須采取強(qiáng)制性防誤措施。但在模擬預(yù)演完成之后，正式操作時(shí)，“防止誤分、誤合斷路器”也必須是強(qiáng)制性閉鎖。

2006年，《國家電網(wǎng)公司防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》開始提出“強(qiáng)制性閉鎖”的定義。所謂“強(qiáng)制性防誤措施”是指：在設(shè)備的電動(dòng)操作控制回路中串聯(lián)受閉鎖回路控制的接點(diǎn)或鎖具，在設(shè)備的手動(dòng)操控部件上加裝受閉鎖回路控制的鎖具加以閉鎖。

1999年，DL/T687—1999《微機(jī)型防止電氣誤操作裝置通用技術(shù)條件》電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中最早出現(xiàn)“空程序”概念：在防誤程序執(zhí)行中，編碼鎖開鎖后，編碼鎖控制的對象未從原有位置改變到規(guī)定位置，下一步程序能夠執(zhí)行。這是針對微機(jī)防誤裝置中采用掛鎖而定義的，使用掛鎖就存在走空程序；除非安裝位置檢測鎖，否則只能稱作提示性閉鎖。1999年，在重新修定DL/T687—1999《微機(jī)型防止電氣誤操作裝置通用技術(shù)條件》電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，DL/T687—2010《微機(jī)型防止電氣誤操作系統(tǒng)通用技術(shù)條件》又將“強(qiáng)制性閉鎖”進(jìn)行了定義，即：在設(shè)備的電動(dòng)操作控制回路中串聯(lián)由防誤主機(jī)控制的接點(diǎn)或鎖具，在設(shè)備的手動(dòng)操作部件上加裝受防誤主機(jī)控制的鎖具，非防誤程序，不能被操作。將“空程序”和“強(qiáng)制閉鎖”分開定義，實(shí)際上給以后電力系統(tǒng)倒閘操作中因走空程序而造成的電氣誤操作留下隱患。

國家能源部1990年起草了《防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定》（試行），并于1991年以能源安保（1990）1110號文件下發(fā)。其中附則第4條其他說明（1）規(guī)定，“對早期生產(chǎn)的機(jī)械程序鎖（含程序掛鎖），因結(jié)構(gòu)問題，可以不操作設(shè)備而空走程序，可按能實(shí)現(xiàn)防誤功能要求統(tǒng)計(jì)，但規(guī)定實(shí)行之日后避免選用此類產(chǎn)品”。無法實(shí)現(xiàn)防止走空程序的防誤裝置不具備強(qiáng)制性閉鎖功能，存在安全隱患，應(yīng)該禁止使用。

2.2 強(qiáng)制性閉鎖分析

現(xiàn)在的強(qiáng)制性閉鎖定義為:在設(shè)備的電動(dòng)操作控制回路中串聯(lián)由防誤鑰匙或主機(jī)控制的接點(diǎn)或鎖具，在設(shè)備的手動(dòng)操作部件上加裝受鑰匙或防誤主機(jī)控制的鎖具，非防誤程序，不能被操作，并在操作過程中不得產(chǎn)生空程序。強(qiáng)制性閉鎖是防誤裝置的鎖具及接點(diǎn)與電氣設(shè)備的操作機(jī)構(gòu)等之間的閉鎖關(guān)系。即打開鎖具，方能進(jìn)行操作，電氣設(shè)備操作到位，鎖具隨之將其狀態(tài)閉鎖。

以下從變電站倒閘操作的每一項(xiàng)操作步驟內(nèi)容均包括閉鎖裝置開鎖，到電氣設(shè)備操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作至極限位置（即電氣設(shè)備的合、分位置），操作到位后自動(dòng)閉鎖，來探討強(qiáng)制性閉鎖。

如果防誤裝置在操作過程中只是按給定的順序打開鎖具（識碼開鎖），而電氣設(shè)備操作機(jī)構(gòu)不操作或者操作不到位，即轉(zhuǎn)入下一步的開鎖操作，出現(xiàn)了走空程序現(xiàn)象，容易造成誤操作。常規(guī)閉鎖中的某些程序掛鎖，微機(jī)閉鎖中的編碼鎖（掛鎖）其實(shí)質(zhì)是一種提示性閉鎖，在開鎖以后機(jī)構(gòu)的操作過程中，事實(shí)上并沒有閉鎖作用的存在，屬于非強(qiáng)制性的防誤裝置。

防誤裝置具備防走空程序措施，保證了電氣設(shè)備必須操作到位，才能進(jìn)行下一步操作。但電氣設(shè)備機(jī)構(gòu)操作到位后如未自動(dòng)實(shí)現(xiàn)閉鎖的功能，則當(dāng)下一次進(jìn)行反方向操作時(shí)，操作機(jī)構(gòu)則處于無閉鎖狀態(tài)，誤操作事故仍可能發(fā)生。此類防誤裝置仍未達(dá)到強(qiáng)制性閉鎖的要求。

強(qiáng)制性閉鎖是將閉鎖作用貫穿于整個(gè)操作過程的閉鎖裝置。強(qiáng)制性閉鎖應(yīng)具有以下特征：在電氣設(shè)備的閉鎖部位設(shè)置接點(diǎn)或安裝鎖具；不存在走空程序現(xiàn)象；正反向閉鎖都自動(dòng)成立。

2.3 具有強(qiáng)制性閉鎖功能的防誤閉鎖裝置

具備強(qiáng)制性閉鎖功能是防誤裝置應(yīng)遵循的一條基本原則，也是判別防誤裝置閉鎖性能優(yōu)劣的最重要依據(jù)。

1984—1987年，按照強(qiáng)制閉鎖基本原則，原機(jī)械工業(yè)局和水利電力部生產(chǎn)司對有關(guān)防誤裝置進(jìn)行樣機(jī)鑒定，包括福州第一開關(guān)廠和福州第三電器廠、鎮(zhèn)江高壓電器廠研制的高壓帶電顯示裝置；鎮(zhèn)江電工器材二廠、揚(yáng)中電力電器廠、江山開關(guān)廠、沈陽高壓開關(guān)廠、西安高壓開關(guān)廠二分廠、江蘇如皋高壓電器配件廠研制的電磁鎖；鎮(zhèn)江電工器材二廠和南陽中南電控設(shè)備廠、大連鎖廠研制的機(jī)械程序鎖；河南獲嘉電器設(shè)備廠研制的輔助開關(guān)；還有北京開關(guān)廠、西安開關(guān)廠、天水長城開關(guān)等研制的具有“五防”功能的開關(guān)柜。

到目前為止，我國電力系統(tǒng)采用的“五防”閉鎖裝置主要有監(jiān)控防誤、微機(jī)防誤、機(jī)械程序鎖、電氣閉鎖、機(jī)械聯(lián)鎖等。程序掛鎖現(xiàn)在基本沒有使用，除了微機(jī)防誤中采用的掛鎖，不能有效防止走空程序，存在安全隱患；其他防誤閉鎖裝置（技術(shù)）都不存在走空程序的問題，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的強(qiáng)制閉鎖，有效地防止了電氣誤操作的發(fā)生。

3 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力行業(yè)安全高效運(yùn)行顯得尤為重要。性能完善的防誤裝置是電力行業(yè)安全高效運(yùn)行的關(guān)鍵之一，是有效防止因電氣誤操作引發(fā)的電網(wǎng)、人身和設(shè)備事故的重要技術(shù)措施。因此，變電站的防止電氣誤操作是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)工作的重中之重?！拔宸馈奔夹g(shù)的發(fā)展為防止電氣誤操作提供了有力保障，值得繼續(xù)深入研究。

1 錢家慶.怎樣防止與控制電氣誤操作［M］.北京：中國電力出版社，2011.

2 李春和，王開宇，李勝川.防止電氣誤操作技術(shù)及事故分析［M］.北京：中國電力出版社，2011.

2015-10-30。

沈富寶（1968-），男，工程師，主要從事變電運(yùn)維工作，email：xthy1224@sina.com。