桐柏電站防誤閉鎖裝置的應用和現狀分析

趙鋒

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

桐柏電站防誤閉鎖裝置的應用和現狀分析

趙鋒

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

介紹了機械防誤、電氣防誤、微機防誤裝置等幾種常規防誤閉鎖裝置在桐柏抽水蓄能電站的應用，并對幾種防誤閉鎖裝置進行橫向比較，對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；微機防誤；機械防誤

1　概述

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣境內，距天臺縣城7 km，與杭州直線距離為150 km。電站裝機共4臺，單機容量為30萬kW，總裝機容量120 萬kW，電站采用“一機一變”單元接線，以兩回500 kV線路接入華東電網，在華東電網中承擔調峰填谷、調頻調相及緊急事故備用。自2005年第1臺機并網運行以來，電站運行安全、穩定、可靠，未發生一起違反“五防”導致的誤操作事故。10余年的安全穩定運行，其配備的各種防誤閉鎖裝置功不可沒。

防誤閉鎖裝置是指為防止工作人員發生誤操作而裝設的對設備操作流程、操作回路、操作位置等進行閉鎖和提示的裝置，具體的防誤裝置一般包括：機械閉鎖裝置、電磁閉鎖裝置、電氣閉鎖、微機防誤裝置等。這幾種防誤裝置類型桐柏抽水蓄能電站均有裝設，側重不同，功能各有千秋，相互配合，達到“五防”功能。

2　幾種防誤閉鎖裝置在桐柏電站的應用

2.1機械防誤閉鎖

利用電氣設備的機械聯動部件對相應電氣設備操作構成的閉鎖。

桐柏電站機械防誤閉鎖主要運用于500 kV系統各閘刀、地刀操作機械結構，發電機機端母線18 kV各閘刀、地刀操作機械結構。主要形式有3種：

（1）操作機構閉鎖鑰匙

此種類型的機械閉鎖主要運用于發電機機端母線18 kV出線的刀閘、地刀和500 kV出線、橋引線的刀閘、地刀。通過不同鑰匙的替換，實現刀閘或地刀的電動操作、手動操作各種工況下的允許或閉鎖，實現防誤閉鎖功能。

機端18 kV刀閘、地刀的機械防誤裝置：刀閘操作機構設置有3把閉鎖鑰匙，通過3把鑰匙的插入和取出配合實現各種情況下的防誤閉鎖功能。

以機組開關線路側地刀為例，閉鎖原理見圖1。

具體閉鎖功能：

1）地刀在分閘位置時，“○”形和“□”形鑰匙插入、“Δ”形鑰匙取出，手動及電動無法操作；

2）地刀在合閘位置時，“Δ”形和“□”形鑰匙插入、“○”形鑰匙取出，手動及電動無法操作；

3）“○”形和“Δ”形鑰匙插入、“□”形鑰匙取出，可電動操作不可手動操作；

4）“Δ”形“○”形“□”形鑰匙全部插入可手動操作而不可電動操作。

500 kV出線橋引線的刀閘、地刀的機械防誤裝置：通過刀閘操作機構中的閉鎖鑰匙位置實現，刀閘操作機構中設置1枚閉鎖鑰匙，鑰匙有兩位置可選擇：“service”和“revision”。正常運行時，500 kV閘刀、地刀機械機構閉鎖鑰匙放“service”位置，操作機構可以電動操作；當閉鎖鑰匙放“revision”時，500 kV閘刀、地刀操作機構被鎖上，閉鎖操作；當閉鎖鑰匙取出（“service”位置可取出），手動操作插口打開。

（2）閉鎖選擇把手

此種類型的閉鎖主要運用于機組18 kV啟動母線回路的刀閘、地刀。

閉鎖把手有3個選擇位置：“OUTOF USE”、“MANUAL”和“ELECTRICAL OPERATION”即“停用”、“手動”和“電氣”位置。

當把手選擇“OUTOFUSE”位置，電氣回路接線斷開，手動操作孔關閉，操作機構閉鎖操作；當把手處于“MANUAL”位置，電氣回路斷開，手動操作孔打開，操作機構只可以進行手動操作；當把手選擇“ELECTRICALOPERATION”位置時，電氣回路接通，手動操作孔關閉，操作機構只能電動操作。

（3）手車開關可移開閉鎖

此種類型的機械閉鎖主要運用于廠用10 kV母線和備用變10 kV母線，主要的閉鎖有3個功能：

1）操作機構高壓室門與可移開部分的聯鎖：只有當可移開部分在試驗位置時（即主觸頭脫離電氣回路），高壓門才能打開；只有當二次插頭插好且可移開部分在試驗位置時，高壓門才能關上；只有當高壓門關閉時，可移開部分才能從試驗位置搖到工作位置（即手車觸頭連接電氣回路）。

2）進線開關與母線地刀的聯鎖：只有當進線開關可移開部分處于試驗位置（即手車觸頭脫離電氣回路）后，母線地刀操作孔才可以打開，否則操作孔被閉鎖。同時，若地刀機構裝有電磁鎖時，操作孔上會有附加的封蓋板。只有當有帶電顯示運行正常且顯示一次電纜頭沒電時，才能通過鑰匙打開這另一層封蓋板。

3）開關可移開部分從工作位置搖到試驗位置的閉鎖：只有當開關處于分閘狀態，才能通過鑰匙打開搖柄的操作孔，否則操作孔被閉鎖。

2.2電氣防誤閉鎖

此種閉鎖主要通過將斷路器、隔離開關、接地刀閘等設備的輔助接點接入電氣操作電源回路構成閉鎖。

桐柏電站電氣防誤閉鎖功能主要由兩部分實現：遠方上位機邏輯防誤和現地電氣接線硬布線。一方面，通過相關設備的輔助接點接入本設備的電氣操作回路，作為電氣操作的先決條件，實現部分“五防”功能；另一方面，當設備通過遠方操作時，遠方操作軟件本身先通過邏輯判斷此次操作是否滿足防誤要求，軟件邏輯閉鎖滿足后再通過現場電氣接線操作設備機構，實現部分“五防”閉鎖功能。主要實現的功能有：

（1）刀閘分、合操作必須相關開關在分閘、相關地刀在分閘，防止帶負荷拉（合）刀閘。

（2）地刀合閘操作前相關的開關必須在分閘，防止帶電合地刀。

（3）刀閘、地刀若位置處于中間態或位置反饋丟失時，閉鎖相關回路的開關、刀閘、地刀的操作，避免位置錯誤引起的違反“五防”操作。

2.3電磁防誤閉鎖

電磁防誤閉鎖是指將斷路器、隔離開關、隔離網門等設備的輔助接點接入電磁閉鎖電源回路構成的閉鎖。

桐柏電站電磁防誤閉鎖主要運用于廠用10 kV母線和備用變電所35 kV母線，主要采用帶電檢測裝置，實現以下功能：

（1）當開關帶電檢測裝置檢測到開關帶電時，通過電磁鎖，閉鎖打開開關柜柜門；

（2）當開關帶電檢測裝置檢測到開關帶電時，通過電磁鎖，閉鎖合上開關饋線側地刀；

（3）當線路帶電檢測裝置檢測到線路帶電時，通過電磁鎖，閉鎖合上線路側地刀。

2.4微機防誤閉鎖

微機防誤閉鎖由主計算機、電腦鑰匙、電氣編碼鎖、機械編碼鎖等功能元件組成，將設備操作程序（規則）或閉鎖邏輯通過軟件系統輸入程序鎖具，通過微機編碼鎖具實現的閉鎖。

桐柏微機防誤系統采用離線式微機防誤閉鎖系統，采用計算機屏幕顯示器為操作界面，通過顯示屏模擬預演操作。根據主接線圖，定義與修改五防閉鎖關系程序。通過與監控系統通訊接口，實現一次設備的自動對位功能，并將正確的操作內容傳輸至電腦鑰匙中。同時配置操作票專家系統，具有打印、顯示、存儲、刪除操作票和操作權限分級管理等功能。

操作時先在防誤主機上進行模擬預演，然后將預演后的正確操作步驟傳輸到電腦鑰匙上，其后的操作以電腦鑰匙為主，完成閉鎖鎖具的解鎖工作。具體實現以下功能：

（1）強制性五防閉鎖

通過對一次設備加裝鎖具，對其操作實施強制閉鎖，只有在微機防誤系統中模擬通過后以正確順序進行的操作方可解鎖操作，從而達到五防的目的。實現五防要求。

（2）設備對位

通過顯示器上的模擬元件直觀地反映系統的工作狀態，且通過記憶對位的方式或通過與監控系統通訊接收實時遙信，檢測顯示器上各元件的狀態是否與實際設備的運行狀態一致，若不一致時則自動刷新對位。

（3）五防模擬操作

模擬操作時，在防誤裝置主機上，按變電站一次主接線圖設備防誤操作畫面及各種功能菜單，檢驗操作票是否正確，若操作錯誤，則在顯示器上顯示相應信息并同時發出音響報警，達到了防止各種誤操作的目的，同時也起到了仿真培訓的作用。

（4）發送和存儲操作票

模擬預演結束后，微機五防系統將正確的操作內容（一次操作票）自動存貯并傳輸到電腦鑰匙中，該操作票中所列內容為所涉及的一次設備及二次操作部分。

（5）五防閉鎖操作

運行人員依據電腦鑰匙所顯示的設備號，進行倒閘操作，電腦鑰匙對違反五防規定或與操作票不符的操作實現強制閉鎖，通過其內部固化的閉鎖邏輯來判斷錯誤操作的類型，并以語音提示及液晶顯示方式警告操作人員。

3　現狀分析

目前，桐柏電站幾種防誤閉鎖裝置都有裝設，功能各有側重。

（1）機械防誤閉鎖裝置主要依靠在電氣設備行程位置或操作機構上加裝機械鎖具，通過機械傳動裝置完成閉鎖。多用于成套高、低壓開關柜和組合電氣設備，大多為廠家出廠時自帶。結構簡單，可靠性較高，能夠實現基本的檢修隔離或臨時措施的防止誤操作，但沒有與其他設備的邏輯關聯或者關聯較少。

（2）電氣防誤閉鎖裝置主要利用開關、刀閘等設備的位置輔助接點接入需要閉鎖的設備的電動操作回路上，從而實現相關設備之間相互閉鎖?？梢詫崿F一系列設備操作時的相互關聯，滿足需要相互閉鎖的設備的防誤需要，但是二次回路復雜，安裝維護工作量大，同時在投產后由于二次接線已經確定，增加或者修改比較困難。

（3）電磁防誤閉鎖主要是通過相關設備的輔助接點聯接，串入二次回路，通過電磁裝置來實現閉鎖。閉鎖較為可靠，但需要接入大量二次電纜，接線方式比較復雜，安裝維護工作量大。其功能也比較少，一般只能防止開關、隔刀和地刀的誤操作，對誤入帶電間隔、接地線的掛接（拆除）等則無能為力。

（4）微機防誤閉鎖主要通過軟件將現場大量的二次閉鎖回路變為計算機中的五防閉鎖規則庫，實現了防誤閉鎖的數字化。硬件組成主要由計算機、電腦鑰匙、五防編碼鎖等功能元件組成。將開關、刀閘、接地刀、高壓設備柜門等的輔助接點（或結合一次主接線模擬圖板），通過五防編碼鎖具來實現閉鎖。

與傳統電氣五防相比，微機具有以下特點：

1）微機五防系統一般不直接采用現場設備的輔助接點，接線簡單，通過五防系統微機軟件規則庫和現場編碼鎖具實現防誤閉鎖。

2）微機五防系統可以根據現場實際情況，編寫相應的規則，使用較為靈活，可以實現較為完全的“五防”功能。

同時，微機五防系統也存在一定的缺點。①存在“走空程”的風險，為防止走空程，需要設計試驗繁多的固定鎖或是鎖具附件，且通用性差；②在操作期間，防誤主機不能跟蹤實際操作的執行情況，只有在電腦鑰匙回傳后，才可以獲得相關的操作信息。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　結論

電氣閉鎖回路是電力系統發展過程中經過不斷完善和總結，發展起來的一套行之有效的防誤閉鎖方法，實現起來方便、可靠，但回路復雜，對于間隔多的電站或機組實現起來需耗費大量電纜，且在運行中存在刀閘輔助接點不可靠、戶外電磁鎖機構易損壞等問題，再者其防誤功能隨二次接線而定，不易增加和修改，不能實現完全的五防。

但是，僅僅只依靠微機防誤裝置而忽略了電氣回路閉鎖或機械回路閉鎖的設計，是不能有效實現“五防”的，必須多種防誤閉鎖裝置綜合配置。

綜上所述，片面地認為機械閉鎖、電氣閉鎖回路可靠和不可或缺，或者認為微機五防萬能，可以徹底取消電氣閉鎖回路，都是不可取的，應根據現場實際需要綜合配置。

[1]中華人民共和國能源部環保司.防止電氣誤操作裝置管理規定[S].北京：中國電力出版社，1991:2-4,7-9.

[2]孫亞輝.變電站防誤閉鎖現場應用技術[M].北京：中國電力出版社，2011.

[3]李堅.變電運行及管理技術問答[M].北京：中國電力出版社，2006

趙鋒（1982-），男，工程師，從事水電站運行維護工作。

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1672-5387（2015）11-0014-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.005

2015-07-31