廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖改造方案及其實施

朱建立，李玉冰(華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東 濟寧 272400)

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廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖改造方案及其實施

朱建立，李玉冰
(華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東 濟寧 272400)

〔摘 要〕分析了某電廠廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖存在的危險點，介紹了“五防”閉鎖的改造方案及其具體實施情況。改造后的微機防誤閉鎖系統(tǒng)將廠用變壓器高低壓之間、母線工作電源和備用電源之間、刀閘和開關之間等電氣倒閘操作中需要閉鎖的情況都涵蓋其中，通過軟硬件閉鎖，確保了倒閘操作的安全可靠。

〔關鍵詞〕廠用電；“五防”閉鎖；微機防誤；改造

0 引言

發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)中單一開關柜的“五防”閉鎖措施相對比較完善，6 kV開關柜本體具有防止誤分合斷路器、防止帶負荷分合隔離插頭、防止帶接地刀送電、防止帶電合接地刀、防止誤入帶電柜內(nèi)等“五防”功能。但是，作為廠用電整個系統(tǒng)，除了應保證單一設備的安全外，還應該保證整個系統(tǒng)的安全性，如確保各電氣設備正確的操作順序，防止操作人員走錯間隔誤操作等。而單個設備元件的“五防”閉鎖功能無法防止系統(tǒng)性操作的誤操作。某發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)的“五防”閉鎖就存在這樣的問題，因此迫切需要進行改造。

1 廠用電系統(tǒng)倒閘操作的危險點

該發(fā)電廠1，2號機組各設1臺高廠變?yōu)楸緳C6 kV廠用A，B段提供電源，同時另設1臺高壓備用變壓器作為1，2號機組6 kV廠用A，B段的備用電源。6 kV廠用電系統(tǒng)共10段母線，另有30臺廠用低壓變壓器， 30個PC母線段，49個MCC母線段。廠用電系統(tǒng)配置比較復雜，電氣系統(tǒng)性的倒閘操作存在較多的危險點。

(1) 廠用電系統(tǒng)的復雜性對倒閘操作提出了很高的要求，但廠用電系統(tǒng)無整體性“五防”閉鎖功能，只能依靠操作人員嚴格執(zhí)行相關規(guī)定來保證系統(tǒng)安全，無法從技術手段上避免誤操作事故的發(fā)生，存在一定的安全風險。系統(tǒng)性的停送電倒閘操作，一旦出現(xiàn)誤操作，容易造成系統(tǒng)失電、設備損壞或人員傷害。

(2) 對于倒換母線，變壓器高、低壓側開關操作等有操作順序的操作，如果操作人員操作順序錯誤，將產(chǎn)生嚴重后果，造成部分設備失電或損壞。

(3) 機組檢修期間，電氣倒閘操作量大、現(xiàn)場安全措施多、操作人員工作任務繁重，如果完全靠人來控制，則容易發(fā)生誤拆除安全措施、誤送電、帶電裝設接地線等誤操作事故。

(4) 由于6 kV廠用電系統(tǒng)工作電源進線開關柜和備用電源進線開關柜之間沒有裝設防誤閉鎖裝置，當開關小車停電拖出時，其間隔內(nèi)的電源側因變壓器帶電而帶電；如果此時對開關柜進行檢修，則會發(fā)生誤入帶電間隔的事故，造成人身傷害。即使變壓器停電，因工作、備用電源開關柜緊鄰，并且柜體一樣，也可能誤入帶電間隔。

(5) 對于單一動力開關的停送電操作，因6 kV動力開關柜外觀一樣，名稱相似，操作人員如不細致復核設備名稱走錯間隔，就會發(fā)生誤操作，威脅人身安全和機組運行安全。

(6) 勵磁變和其他廠用干式變壓器柜門都沒有裝設防誤閉鎖裝置，在運行過程中變壓器柜門無帶電閉鎖功能，若走錯間隔、打開運行中的變壓器柜門，容易造成設備失電或人身傷害。

(7) 設備檢修需合接地刀閘或裝設便攜式接地線，送電試運前需要拉開接地刀閘或拆除接地線。接地刀閘和接地線的管理全靠人為掌握，容易發(fā)生帶電裝地線(合接地刀閘)或帶地線(合接地刀閘)送電的惡性電氣誤操作事故。

2 “五防”閉鎖改造方案的確定及實施

針對廠用電系統(tǒng)倒閘操作中存在的危險點，通過認真分析，總結了需要的防范預控措施，并選擇確定了珠海優(yōu)特電力科技股份有限公司的JOYO卓越型微機防誤閉鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較完善的“五防”功能，能夠較好地解決上述問題。

2.1 “五防”閉鎖改造方案

(1) JOYO卓越型微機防誤閉鎖系統(tǒng)與2臺機組的DCS系統(tǒng)進行實時通訊，實時讀取電氣設備狀態(tài)。根據(jù)該廠配電方式，結合電氣操作原則，預先編制閉鎖邏輯，將操作邏輯與設備狀態(tài)相結合，形成閉鎖信息。操作人員根據(jù)操作票在“五防”系統(tǒng)上進行模擬操作時，只有實時狀態(tài)符合電氣操作條件，才可以模擬；否則無法模擬操作，系統(tǒng)會提醒具體原因，由操作人員去檢查操作票是否有問題。若模擬不通過，就不能在DCS系統(tǒng)上或就地進行電氣倒閘操作，從而避免電氣系統(tǒng)性倒閘誤操作的發(fā)生。

(2) 加裝“五防”閉鎖機構及其鎖具。6 kV開關柜為中儲式開關柜，每一臺6 kV動力開關在常規(guī)操作時均需要將開關小車推進或拉出，開啟柜門操作二次插頭，有時還需拉合接地刀閘。在手車開關推入和拉出操作孔、開關柜門、接地刀閘操作孔處均加裝“五防”閉鎖機構及其鎖具。“五防”主機接收到DCS系統(tǒng)通訊傳過來的開關在分信號才可以模擬操作；模擬通過后，到現(xiàn)場操作時，電腦鑰匙可以按操作步驟依次打開“五防”閉鎖機構，進行相應的操作，從而有效防止走錯間隔，誤操作接地刀閘。

(3) 加裝“五防”機械掛鎖。在6 kV母線工作電源、備用電源開關柜前后門均加裝“五防”機械掛鎖。當需要將一路電源停電做安全措施時，在“五防”主機模擬檢驗通過后，現(xiàn)場操作時只有位置正確，才能將相應柜門的閉鎖鎖具打開，有效防止操作人員在做安全措施時誤入相鄰帶電間隔。在勵磁變、廠用干式變等高壓柜門加裝“五防”機械掛鎖，只有判斷出系統(tǒng)停電時，才具備開鎖條件，從而有效防止運行中柜門被打開而誤入帶電間隔。

(4) 加裝接地線管理機。在接地線管理柜中加裝接地線管理機，通過與“五防”主機通訊，實現(xiàn)接地線的實時管理。平時接地線管理機將每一組接地線鎖住，且將配電裝置需要加裝接地線的位置都加裝特殊接地樁并用“五防”鎖閉鎖。在模擬操作中選擇了合適的接地線后，只有模擬裝設在滿足裝設條件的位置，才能將接地線取出，并且只能裝設在模擬的指定位置。如果走錯位置，則打不開接地樁鎖具，從而無法裝設接地線，因此能有效避免帶電裝設接地線。同樣，拆接地線也需要通過模擬操作，以避免漏拆接地線造成帶接地線送電。

(5) 設置緊急解鎖鑰匙。當“五防”系統(tǒng)故障或遇到其他緊急情況，需緊急解除“五防”閉鎖進行事故處理，或當某“五防”裝置故障時，可用緊急解鎖鑰匙解除“五防”閉鎖，進行相關電氣操作。

(6) 實現(xiàn)“五防”主機狀態(tài)與現(xiàn)場電氣設備實際狀態(tài)一致。操作人員按照操作票模擬操作完畢后，將操作信息傳輸給電腦鑰匙，并按照電腦鑰匙的步驟進行逐步操作，操作完畢后再將信息回傳，實現(xiàn)“五防”主機狀態(tài)與現(xiàn)場電氣設備實際狀態(tài)一致。

2.2 方案實施

(1) 微機防誤閉鎖系統(tǒng)主連接如圖1所示。設置“五防”模擬操作立屏和“五防”主機、傳輸適配器，它們之間采用RS485建立通訊連接。“五防”主機與機組DCS工程師站也采用RS485連接，并設置物理通訊隔離?！拔宸馈敝鳈C軟件中預先繪制電氣一次系統(tǒng)接線模擬圖，并編輯所有設備的操作規(guī)則。系統(tǒng)可通過與機組DCS工程師站的通訊得到現(xiàn)場設備的實際狀態(tài)。模擬操作可以在“五防”模擬操作監(jiān)視立屏進行，也可以在“五防”主機進行。傳輸適配器則負責與電腦鑰匙的通訊。

(2) 對開關、刀閘操作機構加裝機械閉鎖機構。對于6 kV中儲式的開關柜，在手車開關推入和拉出操作孔、開關柜門、接地刀閘操作孔處均加裝機械閉鎖機構，掛“五防”鎖閉鎖；在電氣倒閘操作把手、開關就地分合閘按鈕處均加裝“五防”閉鎖機構，掛“五防”鎖閉鎖。操作時電腦鑰匙可以打開“五防”鎖，解除閉鎖，進行電氣倒閘操作。

(3) 對于可能誤入帶電間隔的各種開關柜門均加裝“五防”閉鎖機構；對于可能誤入帶電間隔的高壓柜門、變壓器門、高壓爬梯，加裝“五防”閉鎖機構，并掛“五防”鎖。只有當系統(tǒng)停電，具備開啟條件，且通過模擬操作后，才可以用電腦鑰匙開啟“五防”鎖，打開上述設備柜門等，從而有效避免誤入帶電間隔。

(4) 加裝接地線管理機，如圖2所示，實現(xiàn)對便攜式接地線的實時管理。將接地線管理機安裝在接地線放置柜內(nèi)，將每一組便攜式接地線的接地端更換為帶感應的專用接地端，且有唯一的ID編碼。在接地線放置處安裝在線檢測機構，與接地線管理機實時通訊；接地線管理機與“五防”主機實時通訊。另外，在全廠需要裝設臨時接地線的地方安裝專用接地樁，加裝“五防”機械掛鎖。接地線平時都在接地線放置柜內(nèi)被檢測閉鎖機構鎖住；需要使用接地線時，通過“五防”主機模擬后，即可從接地線放置柜內(nèi)取出所模擬的接地線，并且只能安裝到模擬的指定接地樁。拆除接地線時也需要模擬后才可以解除閉鎖進行拆除操作。接地線放回固定位置后，實現(xiàn)閉環(huán)管理，從而實現(xiàn)便攜式接地線的實時可控、在控。當“五防”主機得到授權后，可將放回來的接地線閉鎖或?qū)⒁验]鎖的接地線解鎖，從而實現(xiàn)接地線的閉鎖與解鎖管理。

圖2　接地線管理系統(tǒng)

(5) 裝設UT-051微機型鑰匙管理機，對緊急解鎖鑰匙進行管理。當微機“五防”閉鎖系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或事故處理需要緊急解鎖時，可啟用緊急解鎖鑰匙，解除“五防”閉鎖，進行相關電氣操作。UT-051微機型鑰匙管理機既能實現(xiàn)鑰匙的實時在線閉鎖管理，又能提供全面的使用信息記錄。UT-051可以管理電解鎖鑰匙、跳步鑰匙、機械解鎖鑰匙。鑰匙管理機解鎖后，能自動識別歸還鑰匙的個數(shù)，當所有解鎖時拿出的鑰匙歸還完畢后自動閉鎖管理機。鑰匙管理機與“五防”主機保持通訊連接，實現(xiàn)在線管理，設置密碼取用，每次使用均有記錄。由于取用緊急解鎖鑰匙可以解除任何“五防”閉鎖，因此，對于“五防”緊急解鎖鑰匙的使用必須實行嚴格的審批制度，使用時應加大監(jiān)護力度，確保只在需要使用的步序使用，使用完畢后應及時放還鑰匙管理機。

(6) 根據(jù)廠用電系統(tǒng)接線方式和電氣元件的特性，按照電氣倒閘操作的原則、要求，編寫閉鎖條件，既要有單個元件操作步序的邏輯，又要有不同電氣元件之間系統(tǒng)操作步序的邏輯，從而實現(xiàn)電氣系統(tǒng)操作“五防”閉鎖的目的。將閉鎖邏輯輸入“五防”主機，“五防”主機讀取閉鎖邏輯并結合與DCS通訊得到的設備狀態(tài)及實際操作回傳的鎖具狀態(tài)信息，共同形成操作閉鎖。

當需要操作時，操作人員按照操作票在“五防”主機進行預演模擬操作，符合電氣倒閘操作邏輯的可以正常預演，不符合的會給出原因，提示操作人員進行操作步序檢查。預演結束后，將預演操作指令傳給電腦鑰匙，操作人員依照電腦鑰匙提示的設備號依次解鎖操作。將電腦鑰匙插入相應的編碼鎖內(nèi)，若鎖碼正確，則開放其閉鎖機構，運行人員可進行就地操作；若鎖碼錯誤，系統(tǒng)則會禁止操作并給出原因，運行人員需檢查操作是否正確。操作完畢后，將電腦鑰匙放到充電座，即可完成操作信息的回傳。“五防”主機根據(jù)操作信息及時變更設備狀態(tài)，使微機設備狀態(tài)和就地設備狀態(tài)保持一致，也為下一次操作做好準備。

3 改進與優(yōu)化效果

廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖改造完畢，投入試運行后暴露了一些問題，針對這些問題逐一研究，改進優(yōu)化。

(1) 因接地線管理機自帶的接地線編號與實際接地線編號不一致，造成運行人員選擇接地線時比較麻煩。針對這個問題，與“五防”廠家多次溝通，優(yōu)化“五防”主機管理程序，使接地線管理機能夠按照實際編號進行編號；又通過進一步的優(yōu)化，在“五防”模擬系統(tǒng)圖上提前植入各個接地線的規(guī)格型號和適用的電氣設備。如某母線段懸掛接地線，在模擬操作時會自動顯示只適合該母線的所有可用接地線及接地線的類型，以便運行人員選擇。

(2) 模擬操作監(jiān)視立屏投運后，各發(fā)光母線是由一個個發(fā)光二極管排列而成的發(fā)光帶，透過帶母線顏色的透光塑料片后，仍顯示一點一點的光線帶，而不是柔和的連續(xù)發(fā)光帶，影響視覺和美觀。針對這個問題，和廠家技術人員試用不同的散光材料，最后選擇一款既透光又散光的磨砂塑料板，插放在發(fā)光二極管與塑料片之間。經(jīng)過改造后，母線光帶發(fā)光柔和、連續(xù)、清晰，非常美觀，使立屏成了集控室的一面窗口。

(3) 在裝置試運行期間，充分采納現(xiàn)場運行人員的合理化建議，優(yōu)化修改“五防”模擬圖，使模擬界面符合運行人員的操作習慣?，F(xiàn)場鎖具張貼標簽，做到標示明確清晰；當模擬條件不允許時，自動彈出提示哪些條件不允許等。通過這些優(yōu)化與改進，更加方便了運行人員的操作使用。

自2014年2月起，經(jīng)過半年試運行后，廠用電微機防誤閉鎖系統(tǒng)正式投入運行，設備運行一直良好，操作方便，閉鎖可靠，切實起到了安全防護的作用。因充分采納了運行人員的建議，“五防”閉鎖系統(tǒng)并未增加操作人員的負擔。利用接地線管理機實現(xiàn)了接地線的在線管理，使值班員對接地線使用情況一目了然。經(jīng)過這次改造，廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖確保了人員操作的正確性，保障了設備安全穩(wěn)定運行和人身安全，切實擔當起了電氣操作安全衛(wèi)士的作用。

參考文獻：

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朱建立(1973-)，男，工程師，主要從事電氣運行管理工作，email：huanengjd@163．com。

李玉冰(1974-)，男，工程師，主要從事發(fā)電廠安全管理工作。

春節(jié)期間南方電網(wǎng)公司保持安全穩(wěn)定運行

春節(jié)期間，南方電網(wǎng)公司系統(tǒng)保持了總體平穩(wěn)，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，重點基建項目正常進行，員工隊伍和諧穩(wěn)定；全網(wǎng)電力供應正常，城鄉(xiāng)居民生活用電、重要單位用電、商業(yè)用電、公眾聚集場所包括各旅游景點、交通樞紐以及主要生產(chǎn)企業(yè)用電正常。

節(jié)日期間(2月7日至13日，下同)，公司系統(tǒng)嚴肅值班紀律，嚴格執(zhí)行值班制度，各級單位的值班帶班領導，生產(chǎn)、行政值班人員在崗值班。主要城市營業(yè)廳正常營業(yè)，95598呼叫中心和搶修班組堅持24 h值班。節(jié)日期間，南方電網(wǎng)公司安全生產(chǎn)情況平穩(wěn)，未發(fā)生國務院493號令和599號令界定的人身事故、設備事故和電力安全事故。全網(wǎng)統(tǒng)調(diào)最高負荷6 706萬kW(2月13日，初六)，比去年節(jié)日期間增長1．5 %。全網(wǎng)統(tǒng)調(diào)累計發(fā)受電量82．1億kWh，比去年節(jié)日增長3．0 %。西電送廣東最大電力985萬kW，累計電量9．5億kWh；西電送廣西最大電力211萬kW，累計電量1．8億kWh。主網(wǎng)頻率合格率100 %，全網(wǎng)500 kV廠站平均電壓合格率100 %。

（來源：中國南方電網(wǎng)公司網(wǎng)站 2016-02-14）

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收稿日期：2015-09-13。