變電站防誤閉鎖方案研究

摘要：電氣誤操作事故是電力系統頻發性事故之一，也是影響極其嚴重的事故之一，為了有效防止運行電氣設備誤操作引發的人身和重大設備事故，原水利電力部于1980年將防止電氣誤操作事故列為電力生產急需解決的重大技術問題發布。

關鍵詞：變電站；防誤閉鎖

在1990年提出了電氣設備“五防”的要求，并以法規形式（能源安保[1990]1110號文）行文規定了電氣防誤的管理、運行、設計和使用原則。各種“五防”裝置應運而生。從早期的機械聯鎖、電磁鎖、機械程序鎖發展到現在的微機防誤閉鎖系統，技術不斷更新。近幾年來，隨著微機防誤閉鎖系統的廣泛運用，許多老式防誤閉鎖的變電站也在進行微機防誤閉鎖系統的加裝或改造，取得了良好的效果。那么傳統防誤閉鎖是否就失去了作用了，新建變電站在該如何優配置防誤閉鎖系統，值得研究。

1 傳統防誤閉鎖優缺點

1.1機械聯鎖（50年代--至今）

利用異型檔板的限位，對電氣設備的操作機構實施閉鎖

特點：機械聯鎖具有強制閉鎖功能，可以實現正/反向的防誤閉鎖要求，具有機械結構簡單、閉鎖直觀，強度高，不易損壞，操作方便，運行可靠等優點，很受運行和檢修人員的歡迎。

然而機械聯鎖只能在戶外刀閘和開關柜內部等的機械動作相關部位之間應用。對兩柜之間或戶外刀閘與開關之間無法實現閉鎖。還需輔以其他閉鎖裝置，才能滿足全站的閉鎖要求。

1.2電氣閉鎖（60年代~至今）：

利用一次設備的位置輔助接點組成電氣閉鎖邏輯控制回路，接入需閉鎖的電動操作設備的控制回路中，實現對電氣設備間的防誤閉鎖。

特點：具有強制閉鎖功能，不需要機械聯鎖的鎖具，操作簡單；

缺點：電氣閉鎖邏輯回路設計復雜，電纜使用量大，接點過多，對輔助開關的質量和運行環境要求較高，可靠性差；

電氣閉鎖方式其閉鎖功能不夠完善，對防止誤分、誤合斷路器和防止帶臨時地線合刀閘等缺乏有效的閉鎖手段，不能滿足“五防”功能。因此電氣閉鎖不能滿足完善的電氣閉鎖功能要求。

電氣閉鎖適用于閉鎖邏輯較為簡單的單元間隔電動操作設備和組合開關柜的防誤閉鎖，特別是對GIS組合電氣設備尤為適用；若要實現全站的防誤閉鎖（包括斷路器和手動操作的設備），需和電磁鎖或其它防誤裝置配套使用。

1.3電磁鎖（60~90年代）：

是利用一次設備的位置輔助接點或電磁鎖自帶的輔助接點組成電氣閉鎖邏輯控制回路，接入電磁鎖的電源回路中，對電氣設備的手動操作機構實施閉鎖。

機械結構復雜，安裝要求高，調試工作量大。常出現機械卡滯現象；

電氣閉鎖邏輯回路設計復雜，接點過多，電纜使用量大，可靠性差。

適用于電氣接線較簡單的手動操作設備和配電裝置的防誤閉鎖，若要實現全站的防誤閉鎖（包括電動操作的設備），需和電氣閉鎖或其它防誤裝置配套使用。

采用驗電器+新型電磁鎖的方案對地線和地刀可起到強制性閉鎖。

1.4機械程序鎖（80年代~至今）

是一種采用帶有設備位置檢測和開鎖順序控制的機械鎖具，對電氣設備的手動操作機構實施閉鎖。

有防誤功能，但不能適應所有運行方式;

機械結構復雜，安裝要求高，常出現卡滯現象。

適用于線路簡單的小型變電所，應用較多的是35KV以下的農網變電站和系統外的用戶變電站（如鋼鐵、石化等系統）。不適應復雜接線方式變電站的所有運行方式（如倒母線、旁代、檢修等操作）。不適用無人值守變電站、綜自站和集控站，不能滿足'管理規定'4.2.3條中無論設備處在哪一層操作控制都應具備防誤閉鎖功能的要求。

2 微機防誤閉鎖裝置優缺點（2000年~至今） ：

采用在監控系統的操作員工作站的系統軟件中增加五防邏輯判斷功能。執行遙控操作時，先由監控系統中的防誤軟件進行能否操作的邏輯判斷，符合倒閘操作要求和條件時，監控系統才能下達操作指令，由測控單元執行操作指令，控制相應的電動操作設備進行倒閘操作。

目前新建變電站一次設備還達不到全電動操作的水平，對手動操作的設備、接地線和網門等無法實現閉鎖

即使是電動操作的設備，在實際運行中也經常由于故障需要進行就地人工操作。而該閉鎖方式對電動操作的設備的就地操作無法實現閉鎖。不能滿足'管理規定'4.2.3條中無論設備處在哪一層操作控制都應具備防誤閉鎖功能的要求。

該閉鎖方式不具備強制閉鎖功能。不能解決因監控系統軟、硬件發生故障或運行人員操作不當時造成的電氣設備誤動。不能滿足'管理規定'第3.4.1.6條中遠方操作的應強制性閉鎖的要求。

3 完善的防誤解決方案

從以上的分析和比較可知，片面地認為傳閉鎖方式可靠和不可靠，認為微機防誤閉鎖系統萬能，可以徹底取消傳統閉鎖方式，都是不可取的。

傳統閉鎖方式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，間隔多的大型變電站實現起來耗費大量電纜，且在運行中存在開關輔助接點工作不可靠、戶外電磁鎖機構易損壞等問題，機械結構復雜，安裝要求高，常出現卡滯現象

再者其防誤功能不易增加和修改，不能實現“完全微機五防”功能。

微機防誤閉鎖系統通過軟件將現場大量的二次閉鎖回路和操作行為變為電腦中的“五防”閉鎖規則庫，實現了防誤閉鎖的數字化，并可以實現以往不能實現或者是很難實現的防誤功能，應該說是電氣設備防誤閉鎖技術的最新技術和飛躍。但微機防誤閉鎖系統的漏洞和其致命的弱點在于“五防”功能以操作邏輯為核心，對于無票操作和誤碰（主要是檢修人員）及二次絕緣破壞則有可能防不住。通過分析傳統電氣二次閉鎖回路和現代微機防誤閉鎖系統各自的特點，對于新建和改造的變電站，我們建議采用的“五防”閉鎖系統方案如下：

方案一：通過監控系統的邏輯閉鎖軟件實現全站的防誤操作閉鎖功能，同時在受控設備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路，可以考慮不設計或取消傳統閉鎖裝置，所有防誤功能由微機“五防”系統獨立完成，且要求微機防誤閉鎖系統有“防空程”措施。

方案二：方案二：監控系統設置“五防”工作站。遠方操作時通過“五防”工作站實現全站的防誤操作閉鎖功能，就地操作時則由電腦鑰匙和鎖具來實現，同時在受控設備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路。可以考慮部分不設計或部分取消傳統閉鎖（主要是指接地開關電磁鎖和綜合閉鎖），防誤功能由微機防誤閉鎖系統和間隔閉鎖共同完成。要求微機防誤閉鎖系統有“防空程”措施。

方案三：配置獨立專用微機“五防”系統。遠方操作時通過“五防”系統實現全站的防誤操作閉鎖功能，就地操作時則由電腦鑰匙和鎖具來實現，同時在受控設備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路。專用微機“五防”系統與變電站監控系統應共享采集的各種實時數據，不應獨立采集。不設計或取消電氣二次回路閉鎖，但在電動操作的開關或接地開關機構箱的操作電源回路中加入微機防誤閉鎖系統的強制接點，防誤功能由微機防誤閉鎖系統獨立完成，并要求微機五防系統有“防空程”措施。

對于AIS、GIS、HGIS站防誤閉鎖方案

本單元間隔內的電氣設備之間宜采用電氣閉鎖加機械聯鎖方式；

對成套開關柜不完善的閉鎖部分（如中壓開關柜的柜門等），宜采用機械編碼鎖具補充完善閉鎖；

全站公用的電氣設備與各線路單元間隔之間的閉鎖宜采用微機防誤閉鎖，如母聯開關、分段開關、主變開關、母線地刀、PT等；

對于成套電氣設備遠方遙控操作的電氣設備應加裝遙控閉鎖繼電器實現遠方/就地強制閉鎖；

斷路器就地操作部位可采用電編碼鎖或閉鎖盒實現強制閉鎖；

臨時接地線可采用機械編碼鎖+地線頭、接地樁的閉鎖方式實現強制閉鎖。

結論

隨著計算機及網絡通信技術的發展，變電站自動化技術對電氣“五防”系統的要求進一步提高，傳統防誤閉鎖方式已不能滿足要求，而作為變電站綜合自動化運用發展方向的微機防誤閉鎖系統，在功能方面還有待進一步完善和提高。從目前的運行情況來看，為了安全可靠起見，在大力推廣應用微機防誤閉鎖系統的同時，適度保留間隔的傳統閉鎖方式或將微機防誤閉鎖系統接點引入到電動操作回路中，應該是比較有效的防誤閉鎖措施。

參考文獻

[1]《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》

[2]《防止電氣誤操作事故管理規定》

[3]《微機型防止電氣誤操作裝置-通用技術條件》

[4]《能源安保[1990] 1110號文件》.