基于±500kV牛寨換流站GIS設備安全措施布置與研究

曹顯武　周亞樹　王電處　劉百爽

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖　655000）

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基于±500kV牛寨換流站GIS設備安全措施布置與研究

曹顯武周亞樹王電處劉百爽

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖655000）

結合牛寨換流站現(xiàn)有的3/2接線的GIS一體設備，研究不同接線方式下的GIS設備檢修作業(yè)時停電、驗電、接地、懸掛標示牌和裝設遮欄等保證作業(yè)安全的措施如何布置才能達到作業(yè)安全、停電范圍最小、人機功效最佳且簡單、方便、實用、有效。通過規(guī)范一、二次設備操作，確定間接驗電措施、優(yōu)化標識牌及遮攔布置，顯化現(xiàn)場安全風險，最終實現(xiàn)GIS設備檢修標準化安措布置。將研究成果應用牛寨換流站內的其他設備，并通過現(xiàn)場實踐與驗證不斷進行完善后，將其推廣至其他換流站或變電站，最終達到該套安全措施布置的方法適用于大多數(shù)的停電檢修設備的目的。

GIS設備；安全措施；工作票；安全

鑒于GIS設備具有占地面積小，可靠性高等特點，其各變電站的使用不斷增加［1］。因GIS設備為全封閉性設備，導致其檢修周期相對其他敞開式設備來說過長也是變電站面臨的一大問題。由于其為全封閉設備，不能按常規(guī)操作直接驗電，對內部設備的運行狀態(tài)只能通過一些輔助手段，如帶電顯示裝置、表計、位置指示等。在進行檢修作業(yè)時，一方面要求檢修作業(yè)的安全，另一方面也要求停電范圍盡可能小，因此，掌握設備的實際狀態(tài)對滿足以上兩個要求尤為重要。在進行安全措施布置時，若不能充分利用各種手段對設備狀態(tài)進行全面的判定，有可能會出現(xiàn)設備實際狀態(tài)與判定狀態(tài)不一致，從而導致作業(yè)不安全或停電范圍擴大等情況，嚴重時會危及人身安全。

而目前國內外都缺乏對如何讓GIS設備檢修作業(yè)時停電、驗電、接地、懸掛標示牌和裝設遮欄等保證作業(yè)安全的措施和如何布置才能達到作業(yè)安全和停電范圍最小的目的的研究，研究成果很少，因此本文就是針對GIS設備檢修作業(yè)時如何布置安全措施，使停電范圍最小、作業(yè)最安全進行研究，并將成果應用于換流站或變電站，并在后期推廣應用。

1　GIS設備安全措施布置現(xiàn)狀

當前換流站GIS設備大體相同，基本上都采用3/2接線方式，其大致接線示意圖如圖1所示。

圖1　GIS設備3/2接線圖

1.1停電、驗電

據(jù)當前狀況，換流站對GIS設備的停電操作一般是按照調度下達的指令進行順序操作，因此一直沒有針對GIS設備的特殊性形成一個明確的體系或者技術檔案來對GIS設備的停電步驟進行規(guī)劃，這樣對停電步驟是否合理、停電范圍是否足夠沒有依據(jù)來衡量［2］。因此針對 GIS設備繼續(xù)梳理、商討、論證出一份實用且貼合現(xiàn)場實際的GIS停電設備要求表，要詳細列出每一串設備停電時，需要操作那些設備、操作到什么狀態(tài)，是否需要斷開電源空開、掛接地線，這對操作結束后的安措布置具有指導性意義。

鑒于GIS設備為全封閉性設備，不能按常規(guī)操作直接使用相應電壓等級的驗電器進行驗電操作，對內部設備的運行狀態(tài)只能通過一些輔助手段，如帶電顯示裝置、表計、位置指示等，這樣就給設備當前真實狀態(tài)的判斷埋下隱患，正是這種隱患的存在，影響到后續(xù)檢修工作的開展，也給檢修人員的人身安全帶來威脅。因此，怎樣對GIS設備狀態(tài)的有效判斷成為換流站亟需解決的一些問題。

1.2懸掛標識牌、裝設圍欄

為最大保障檢修人員人身安全，在停電的設備上也要布置安全措施來提醒或警示相關工作人員注意安全，禁止進入帶點區(qū)域。但是，結合目前大多數(shù)換流站對GIS安全措施的布置主要就是懸掛“在此工作”、“禁止合閘，有人工作”等標識牌，裝設圍欄也僅僅是普通的圍桿，很難起到禁止工作人員隨意或誤入的效果，也存在諸多漏洞與不足，如：①警示牌無特定懸掛地點，值班人員只能懸掛于構架鐵件上，常常由于風吹的原因使之翻轉或脫落；②常規(guī)安全圍欄無法隔離高處作業(yè)區(qū)域，停電、帶電部分不易區(qū)分；③停電檢修時，同一個設備上有多項工作需要開展，存在交叉作業(yè)現(xiàn)象，各項工作要求的安全措施有重疊但不完全相同，恢復先完工的作業(yè)所布置的安措時可能會誤恢復其他仍在工作中的工作票要求的安措等，以上諸多問題都給檢修工作帶來了嚴重的安全隱患。因此怎樣合理、有效布置GIS安全措施，使工作人員在安全區(qū)域內工作，最大限度的保障工作人員的人身安全是換流站面臨的一大難題。

2　GIS安全措施布置研究成果

從前文GIS設備安全措施布置現(xiàn)狀來看，研究并提出一套合理有效符合現(xiàn)場實際的安全措施布置方法對保證換流站設備安全可靠運行具有重大意義。因此，本文結合牛寨換流站GIS設備安全措施布置經(jīng)驗，總結其中的缺點與不足，經(jīng)過半年的現(xiàn)場實地勘察研究與召開專題分析討論會，提出一整套關于GIS設備安全措施布置方案，并經(jīng)過現(xiàn)場實地應用與改進，得出一套行之有效的安全措施布置方案，下面就一一闡述。

2.1停電

停電是檢修工作開始前最重要的步奏，如何快之有效的做好停電工作是保障檢修人員人身安全的重要前提，因此結合GIS設備3/2接線常規(guī)的特點，整理出每一串設備停電時應操作的設備和操作到的狀態(tài)表單，無論操作前或操作過程中都可對照表單進行核實，確保停電操作正確，同時保證同等安全的前提下，使操作的設備達到最小化。

2.2驗電

GIS設備的一次設備元件都在封閉的金屬罐內，無裸露驗電部位，故無法對設備接地部位進行一次高壓驗電［5］。但在電力系統(tǒng)“五種類型惡性操作事故”中，帶接地刀閘合閘（或帶電誤合地刀）誤操作事故占有相當大的比重。之所以將其定性為“五種惡性誤操作事故”之一，是因為其危害相當大，直接威脅人身和設備安全，易造成大面積停電、電網(wǎng)瓦解、系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故，所以GIS設備接地之前必須進行有效的驗電。根據(jù)《安規(guī)》第4.3.3條規(guī)定：“對無法進行直接驗電的設備，可以進行間接驗電”［3］。間接驗電是通過電力設備的測量儀器、儀表等所顯示的諸多參數(shù)變化而綜合認定的，由于不如直接接觸式驗電方法簡單，直接，為確保判斷的準確性，對間接式驗電要求準確把握設備“多元”的變化，從各角度進行綜合分析判斷。所謂多元判斷，是指對一個事件從多個角度、多項變化的顯性參數(shù)進行綜合判斷的過程。如設備停電，有機械指示器變化，電氣位置變化，儀表讀數(shù)變化等。其中由于機械位置變化最直接、簡單，實際操作中應以其分合的判斷為主依據(jù)，電氣位置作為輔助判斷依據(jù)。結合GIS設備特點，特提出4種方法相結合來判斷設備真實狀態(tài)：

（1）機械指示法：設備操作機構分、合的拐臂動作后方向以及設備本身攜帶的機械指示來判斷設備狀態(tài)。

（2）監(jiān)控主機上反映的一次設備的電流、電壓值及有功功率、無功功率數(shù)值。

（3）帶電顯示閉鎖裝置判斷。

（4）電壓互感器二次驗電。

根據(jù)以上4種間接驗電方法相結合，大大提高了間接驗電的準確性，也在牛寨換流站得到了實際應用。

2.3標識牌、裝設圍欄

為了隔離帶電區(qū)域，提醒、禁止工作人員誤進入帶電區(qū)域，采取了懸掛標識牌和裝設圍欄等措施來隔離帶點區(qū)域。但是傳統(tǒng)的標識牌和普通圍欄只是根據(jù)文字或顏色來提醒現(xiàn)場工作人員，故其所起到的作用在不斷降低，特別是外來工作人員對現(xiàn)場不了解，對設備不熟悉，更容易誤入帶電區(qū)域。綜合以上原因，結合現(xiàn)場實際情況，根據(jù)已有的標識牌、圍欄，加以改造、創(chuàng)新、重新設計，使其發(fā)揮更大的作用，具體如下介紹：

1）工作票信息指示牌

該工作票信息指示牌是結合現(xiàn)場實際需要，創(chuàng)新出的一種指示性標識牌，能直觀反映出檢修工作地點的工作票編號、工作負責人信息。其可以防止工作班成員誤入非本班工作區(qū)域。同時還有該檢修工作存在的風險及控制措施的提示，便于運行人員和工作負責人安全交底時使用，也可為工作班成員工作前和工作過程中人身風險辨識和控制提供參考。

圖2　工作票信息指示牌

2）交叉安措管理裝置

該裝置主要是針對換流站出現(xiàn)的誤恢復工作中安全措施的普遍現(xiàn)象進行設計，其能有效對現(xiàn)場交叉安措進行管理，減小在辦理工作票終結時誤恢復工作中的檢修票的安全措施，導致檢修人員現(xiàn)場檢修安全不能得到保障。

其主要由兩部分組成：①安措背板，該部分主要采用鐵板印刷經(jīng)整理后的該區(qū)域可布置的安全措施；②亞克力板制作的帶方格的固定格，格內采用雙色磁鐵，一面為紅色，另一面為背景顏色，每一塊磁鐵代表一份工作票中的一個安措項目。在辦理工作票終結時，需要恢復該安措則將對應的磁鐵翻轉為背景色，直至該安措對應的空格全部翻轉為背景色后恢復該安措。

圖3　交叉安措管理裝置

3）二次設備安全隔離裝置

本裝置主要有兩部分組成：①透明隔離板，該部分主要采用亞克力板制作，兩側印有“運行設備”字樣，提醒檢修人員不要誤碰運行設備；中間采用透明的亞克力板，可以方便運行人員對運行設備的監(jiān)視；②雙向吸盤，一面吸住透明隔板，一面吸住裝置，采用雙向吸盤可以適應現(xiàn)場各種情況下的固定要求。具體結構如圖4所示。

圖4　二次設備安全隔離裝置

4）檢修通道指示牌

檢修工作中，為防止工作人員誤入帶電間隔，目前大多數(shù)換流站都是采用在檢修區(qū)域入口處設置“從此進入”標識牌來提醒規(guī)定檢修人員從此進出。顯而易見，由于這種標識不明顯、不突出，很難起到指引工作人員按照預定的路線進出的作用，特別是外來人員進站工作時，由于對現(xiàn)場不熟悉，誤入帶電間隔的幾率大大增加。為此，經(jīng)過對本站檢修人員、外來工作人員進行問卷調查、探討，并結合現(xiàn)場實際設計出的檢修通道指示牌，來直觀、清晰、準確地指引工作人員按照預定的路線進出工作區(qū)域，有效地降低了工作人員誤入帶電區(qū)域的風險，也在牛寨換流站得到切實的推廣使用。

該指示牌由箭頭、水平旋轉和固定裝置、垂直旋轉和固定裝置組成。箭頭用于指示通道方向；水平旋轉和固定裝置可以實現(xiàn)箭頭在水平方向上 360°旋轉和固定功能。具體結構如圖5所示。

圖5　檢修通道指示牌

5）雙色觸摸式光控太陽能報警圍欄

該裝置主要鑒于傳統(tǒng)的圍欄不能有效防止工作人員進入帶電區(qū)域進行創(chuàng)新設計。對擅自越過工作區(qū)域或不小心靠近圍欄區(qū)域的不安全行為起到提醒警示作用。

圖6　雙色觸摸式光控太陽能報警圍欄

其由圍欄和報警裝置組成。首先為了充分利用電力系統(tǒng)“紅色表示有電危險，綠色表示無電可通行”的共識，使員工能夠通過更直觀的顏色辨別是否可以靠近，而不用通過警示帶上面的文字辨別報警裝置可通過，其采用深紅色制作成的警示帶來提醒現(xiàn)場工作人員；而觸摸式報警圍欄由觸發(fā)或光觸發(fā)組成，報警燈采用低功率LED閃光燈，即當有人觸碰到圍欄時發(fā)出聲音（有電危險，請勿靠近）和燈光（閃光）報警，或者通過光傳感器控制，白天光纖較強時不報警，夜晚光纖較暗時觸發(fā)燈光（閃光）報警。

這種聲光報警圍欄采用太陽能充電和 220V交流電源充電的方式，在天氣較好的時候能自動充電，節(jié)省了大量的能源，另一優(yōu)點就是該裝置適用于所有檢修工作。

3　結論

安全措施的布置是保證現(xiàn)場作業(yè)人身安全的重要措施，但由于換流站接線方式和平面布置的不同，以及工作任務的差異，使其在現(xiàn)場應用中還存在諸多問題，為此，筆者和所在部門人員一起，通過對不同換流站、變電站的深入調查、對比、研究，結合工作實際，研究、創(chuàng)新、設計出了這一系列的安全措施布置裝置，并且以牛寨換流站為平臺，結合牛寨換流站2014年度停電檢修期間為契機，將研究、創(chuàng)新、設計出的一系列安全措施在工作現(xiàn)場實施應用，取得了良好成效，并根據(jù)現(xiàn)場應用情況不斷進行改進與完善，最終達到可以初步適用于其他換流站、變電站不同接線方式下設備停電檢修。經(jīng)過應用總結，其主要作用體現(xiàn)在以下 3個方面：

1）提高了運行人員GIS設備安全措施布置效率

通過這些安全措施布置研究成果的應用推廣，可以有效縮短運行人員GIS設備安全措施布置的時間，一定程度上縮短了設備停電的時間，為檢修人員爭取了更多的檢修時間。

2）提高了GIS設備檢修的安全性

通過本研究成果的應用，可以最大限度的確保GIS設備檢修作業(yè)人員和設備的安全，間接產生了經(jīng)濟效益。

3）改善了運行人員 GIS設備安全措施布置工作人機功效

通過研究成果的應用，最大限度避免運行人員進行GIS設備安全措施布置過程中的抬舉、攀爬、搬運重物等工作，達到改善運行人員GIS設備安全措施布置工作人機功效的目的。

本研究成果雖然經(jīng)過現(xiàn)場應用取得了一定的成效并在其他換流站得到推廣應用，但由于缺乏足夠的運行經(jīng)驗，且安全措施制定與實施又是一個非常復雜的過程，只有積累足夠的現(xiàn)場運行經(jīng)驗，不斷進行改進、完善，才能將新設計的安全措施完美的細化到日常停電檢修工作中去，彌補由于人為原因等帶來的不安全因素，最大限度保證人身、設備安全。

［1］ 趙畹君. 高壓直流輸電工程技術［M］. 北京︰中國電力出版社，2004.

［2］ 高壓直流輸電現(xiàn)場實用技術問答［M］.北京︰中國電力出版社，2008.

［3］ ±500kV直流換流站運行技術［M］. 北京︰中國電力出版社，2011.

［4］ 嚴璋，朱德恒. 高電壓絕緣技術［M］. 北京︰中國電力出版社，2002.

［5］ 林莘. 現(xiàn)代高壓電器技術［M］. 北京︰機械工業(yè)出版社，2002.

Based on ± 500kV GIS Equipment Safety of Niuzhai Converter Station Measures Design and Research

Cao XianwuZhou YashuWang DianchuLiu Baishuang
（Qujing Bureau，CSG EHV Transmission Company，Qujing，Yunnan655000）

Combined Niuzhai converter station 3/2 wiring GIS equipment，The study of GIS equipment maintenance operations under different wiring，electrical inspection，grounding，job security measures and the installation of hanging nameplate cover fences guarantee how to achieve job security arrangement，the power range minimum，optimum ergonomics and simple，convenient and practical and effective. By standardizing device operations to determine indirect electrical inspection measures to optimize the signage and masking arrangement，which was the scene of a security risk，and ultimately standardize safety measures design. After the application of research results niu zhai for other equipment flow inside the station，and through field practice and verify continuous improvement，which was extended to other converter station or substation，and ultimately achieve the set of safety measures arranged method can be applied to different commutation station，substation equipment different wiring maintenance purposes.

GIS equipment； safety measures； working votes； safety

曹顯武（1988-），男，云南楚雄市人，本科，工程師，主要從事?lián)Q流站變電運行及維護工作。