機械程序鎖在電氣設備上的安裝和使用

王靖宇，吳 迪，周玉權

（中國南方電網(wǎng)調峰調頻發(fā)電公司清遠蓄能發(fā)電有限公司，廣東 清遠511853）

0 引言

電氣誤操作可能造成設備損壞、人身傷亡、大面積停電、電網(wǎng)振蕩瓦解等嚴重后果，給企業(yè)帶來了嚴重損失。常用的防誤閉鎖方式主要有4種：機械閉鎖、機械程序鎖、電氣聯(lián)鎖和電磁鎖、微機防誤閉鎖。一般機械閉鎖只用于實現(xiàn)高壓間隔內刀閘和地刀閉鎖、中壓開關柜內及相鄰中壓開關柜間開關設備的閉鎖。電氣聯(lián)鎖和電磁鎖通過將開關設備的輔助接點連接到控制回路實現(xiàn)，成本較低，但是容易被短接解鎖。雖然機械程序鎖系統(tǒng)難以進行調整和擴展，難以實現(xiàn)整體的閉鎖，需要多次來回置換鑰匙降低了操作效率，需對鎖具和閉鎖機構進行改造或加裝，但可以確保按照電氣操作的基本原則和邏輯執(zhí)行操作，且僅當上一操作順序的設備操作到位后，用該設備的操作閉鎖鑰匙置換出下一步操作設備的操作鑰匙，才能進行下一步操作，杜絕人為改變操作步驟的可能性。對于電氣接線比較簡單的系統(tǒng)，技術經(jīng)濟性比較往往優(yōu)于微機五防系統(tǒng)。本文說明對鎖具和閉鎖機構進行改造或加裝的方式，以及應用中的問題和解決方法，對于機械程序鎖的設計和運維人員有較大參考意義。

1 安裝和使用

1.1 500 kV GIS設備

清遠蓄能水電廠500 kV GIS為廈門ABB高壓開關有限公司ELK-3型，刀閘和地刀的操作機構上手動操作手柄插入孔處安裝了開關廠家設計的鎖具。鎖具以兩種不同的角度插入上鎖，堵住了手動操作柄的插入孔，而無法手動操作。以“SERVICE”運行位置插入時，可以電氣操作。以“REVISION”檢修位置插入時，通過內部微動開關斷開電氣控制回路，無法電氣操作。將操作手柄插入孔鎖具解鎖取下后，還需要按下插入孔旁邊的一個按鈕并滿足電氣聯(lián)鎖條件時手柄插入孔處蓋板才會打開，保證了手動操作的安全性。

由于將鎖具插入手柄插入孔來斷開微動開關，可能因為微動開關未動作到位而電氣聯(lián)鎖失效，所以設備隔離時將操作機構運動部件上鎖更加安全。廠家可以提供鎖操作機構轉軸的手柄，但是由于手柄插入孔蓋子由6個螺釘固定在操作機構上，不方便拆卸，而且安裝該鎖定手柄后無法安裝插入孔蓋子，可能導致機構內部電氣元件受潮，故沒有采用該方式。

機械程序鎖廠家在刀閘和檢修地刀操作機構手柄插入孔對側的操作軸處安裝了一個凹輪。刀閘配置了分閘位置鎖，檢修地刀配置了分閘位置鎖和合閘位置鎖。由于快速地刀沒有相關的外露操作軸，所以沒有安裝機械程序鎖。在分閘位置時，凹輪上缺口對著分閘位置鎖鎖舌。在合閘位置時，凹輪上缺口對著合閘位置鎖鎖舌。

因為電動操作時輔助接點斷開操作電源的時刻和操作過程中的阻力略有差別，所以合閘和分閘操作結束后對應的位置有一定差別。另外由于鎖具安裝有一定尺寸偏差，所以凹輪上缺口所對應的角度不能太小，應能在合閘位置和分閘位置的最大及最小行程下均能上鎖。為了滿足安全性要求，缺口的角度也不能太大，在分閘位置時刀閘主觸頭往合閘位置運動受到鎖具阻擋后，動靜觸頭之間的間距應能滿足雷擊過電壓下不擊穿的安全隔離要求。這種安裝方式下如果沒有斷開控制電源或者操作電源，未解鎖的情況下操作刀閘或地刀會導致操作電機堵轉，而配置的微型斷路器選型需要考慮在電機啟動電流下不動作，所以在堵轉電流下不會動作，只有電機絕緣損壞短路時才會跳閘。在控制回路中增加操作時間監(jiān)視繼電器，超時時自動斷開控制回路，或者編寫操作票時將“檢查對應刀閘或地刀的鑰匙閉鎖已解鎖”作為一個單獨的操作項可以避免損壞設備。

圖1 500 kV檢修地刀機械程序鎖安裝示意圖

1.2 15.75 kV啟動母線聯(lián)絡刀閘及兩側地刀

15.75 kV啟動母線聯(lián)絡刀閘及兩側地刀為法國SDCEM公司SC300型。廠家設計上已經(jīng)考慮了機械程序鎖的安裝問題。只需要在柜體合適的位置打孔安裝鎖具，將機械程序鎖的鎖舌對著操作機構凹輪上的凹槽即可。

1.3 15.75 kV發(fā)電機出口開關設備

15.75 kV發(fā)電機出口開關設備為ABB公司HECPS-3 S型。該開關設備上已經(jīng)配置了刀閘和地刀合閘位置鎖、分閘位置鎖和電動操作方式鎖。將相關鑰匙和機械程序鎖鑰匙串在一個鑰匙圈上以及通過鑰匙交換盒，就和其他設備形成了聯(lián)鎖關系。

1.4 15.75 kV電壓互感器小車

在互感器小車上安裝了雙動力鎖，左側為試驗位置鎖，右側為工作位置鎖。在小車柜子的底板上設置了鎖孔與安裝在小車上的鎖舌配合。

圖2 電壓互感器小車工作位置鎖和試驗位置鎖安裝示意圖

1.5 15.75 kV開關柜

清遠蓄能水電廠15.75 kV開關柜為上海西門子開關有限公司8BK20型。有些工作任務安全措施需要將開關小車拉出至試驗位置，有些工作任務安全措施需要合上電纜室地刀，所以在開關小車上設置了試驗位置鎖，在地刀操作孔上設置了操作孔鎖。試驗位置鎖鎖具通過支架固定，支架通過減速箱固定螺絲固定在開關小車上。試驗位置鎖孔通過螺栓固定在低壓設備室底板上。由于試驗位置鎖安裝在開關柜高壓室內，容易在未解鎖的情況下?lián)u入開關小車而導致鎖具變形，影響操作，所以應該采用帶力矩限制的搖柄，或者編寫操作票時將“檢查對應開關小車鑰匙閉鎖已解鎖”作為一個單獨的操作項。

由于難以在地刀操作機構上安裝鎖具，所以將合閘位置鎖和分閘位置鎖安裝在了操作手柄插入孔處，只能避免無意操作。

1.6 10 kV開關柜

清遠蓄能水電廠10 kV開關柜為上海西門子開關有限公司NXAirS型和SIMOSEC 12型。NXAirS型配置了小車試驗位置鎖、地刀分閘位置鎖和地刀合閘位置鎖。由于鎖具均在高壓室正面柜門上開孔，所以安裝了可以鎖定的蓋子以滿足內部燃弧時的安全性要求，只在操作鎖具時才打開該蓋子。SIMOSEC 12型配置了鎖具，通過掛鎖鎖上后，無法操作開關設備。

圖3 上海西門子開關有限公司8BK20型開關柜小車試驗位置鎖安裝示意圖

圖4 上海西門子開關有限公司NXAirS型鎖具安裝示意圖

1.7 400 V框架式開關

清遠蓄能水電廠400 V框架式開關為廈門ABB低壓電器設備有限公司EMAX系列可移出式開關，可以選配分閘位置鎖和試驗位置鎖。雖然分閘位置鎖可以通過鎖定分閘脫扣機構保持開關在分閘位置，但是試驗位置鎖可以保證動靜觸頭有足夠的絕緣間隙，安全性更高。

1.8 門鎖

在門框上安裝鎖孔，在門葉上安裝鎖舌，與普通門鎖相似。在中壓開關柜、電氣制動開關柜、中性點地刀柜、電壓互感器柜、勵磁變柜、廠高變柜、廠用變柜、勵磁盤柜、電抗器護欄門和發(fā)電機風洞門上安裝了門鎖。

圖5 廈門ABB低壓電器設備有限公司EMAX系列開關鎖具安裝示意圖

1.9 閥門鎖

在機組CO2消防系統(tǒng)主放和續(xù)放出口隔離閥上安裝了開啟位置鎖和關閉位置鎖。

圖6 閥門開啟位置鎖和關閉位置鎖安裝示意圖

1.1 0 鑰匙交換盒

如果是1把隔離操作前級鑰匙置換出1把隔離操作后級鑰匙，只需要將2把鑰匙串在1個鑰匙圈上就形成了聯(lián)鎖關系。鑰匙交換盒用于多把隔離操作前級鑰匙置換出多把隔離操作后級鑰匙。

鑰匙交換盒上機械程序鎖在上鎖狀態(tài)下可以取走鑰匙，在解鎖狀態(tài)下無法取走鑰匙。順時針旋轉90°解鎖，逆時針旋轉90°上鎖。

圖7中K106和K107為隔離操作前級鎖，在上鎖狀態(tài)下上方和左方各有一個缺口，K108和K150為隔離操作后級鎖，在上鎖狀態(tài)下右方和下方各有一個缺口。

從圖7中可以看出隔離操作時只能依次從左到右解鎖前級鎖和鎖上后級鎖。這樣只有在前級操作完成后取得鑰匙交換盒上所有前級鎖的鑰匙，才能將后級鎖上鎖，取出鑰匙進行后級操作。解除隔離操作時只能依次從右到左解鎖后級鎖和鎖上前級鎖。

圖7 鑰匙交換盒內部結構

機械程序鎖廠家只提供了鎖具配置圖和操作流程圖，在紙質圖紙上根據(jù)流程序號搜索下一步操作內容效率較低。鑰匙交換盒一般布置在隔離操作后級設備附近，但是有時隔離操作后級設備有多個，布置在不同的區(qū)域，可能因為走錯位置未找到鑰匙交換盒而降低了操作效率。運行中心繪制了鑰匙交換盒布置圖，并將相關CAD圖紙通過CCAD軟件轉換為所有文本均可搜索的PDF文件，放在手機等移動設備上，通過搜索鑰匙號、鑰匙交換盒編號和設備編號可以定位到圖紙的相關部分，一定程度上提高了操作效率。

3 結論

本文說明清遠抽水蓄能電站機械程序鎖的安裝方式，使用中遇到問題以及解決方法。機械程序鎖系統(tǒng)結構簡單，造價較低，對于簡單接線的變電站和電站技術經(jīng)濟性優(yōu)越。用戶、機械程序鎖廠家和設備廠家應充分合作，制定標準，降低造價，以便更好地推廣應用。