變電站防誤閉鎖裝置的應用與規范化管理

鄭蔭欽，朱光地（福建水口發電集團有限公司，福建 福州 350000）

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變電站防誤閉鎖裝置的應用與規范化管理

鄭蔭欽，朱光地
（福建水口發電集團有限公司，福建 福州 350000）

〔摘 要〕在電力系統中，為防止發生運行電氣設備誤操作而引發人身、電網和重大設備事故，各類防誤閉鎖裝置被廣泛采用。根據幾種常用防誤閉鎖裝置的特點，依據優勢互補的配置原則，對某電站防誤閉鎖裝置的配置和設計邏輯進行了分析；同時，針對特殊情況下的解鎖操作，對防誤閉鎖裝置的規范化管理進行了探討。

〔關鍵詞〕變電站；防誤閉鎖；閉鎖邏輯；規范化

0 引言

在電廠設備操作過程中，為防止5種誤操作而設計的防誤閉鎖裝置，由最初的機械閉鎖、電磁閉鎖、電氣邏輯閉鎖，到如今的微機閉鎖，其功能越來越強大，應用越來越人性化。防誤閉鎖裝置已成為現代變電站防誤操作不可或缺的技術手段。面對繁雜多樣的防誤閉鎖裝置，電廠不僅要根據現場實際情況采用合適的類型，還要制定一套行之有效的管理制度，實現防誤閉鎖裝置的規范化應用。

1 防誤閉鎖裝置的原理及特點

1.1 機械閉鎖

機械閉鎖是靠機械結構相互制約，從而達到相互聯鎖的閉鎖方式。該裝置具有結構簡單直觀、運行可靠、不易發生錯誤操作等優點。但這種閉鎖實現的前提是隔離刀閘和對應接地刀閘是一體化設備，要實現同其他回路隔離刀閘或接地刀閘的閉鎖就非常困難，一般采用電氣閉鎖或其他跨間隔的閉鎖方式來實現。

1.2 電磁閉鎖

電磁閉鎖是利用開關、隔離刀閘、設備柜門等的輔助接點，接通或斷開隔離刀閘、柜門等電磁鎖電源，使其操作機構無法動作，從而實現設備之間的相互閉鎖。該裝置原理簡單，可實現非一體化的開關設備間閉鎖，缺點是沒有雙向功能、需外部電源供電、不宜在潮濕環境中使用、可靠性較差。

1.3 電氣邏輯閉鎖

在開關、隔離刀閘、接地刀閘的電動操作控制回路中，依據正確的操作規則串入其位置輔助接點，實現電氣邏輯閉鎖。當違反操作規范時，由相應設備的輔助接點切斷該操作設備的控制回路，禁止操作，從而達到防誤操作的目的。電氣邏輯閉鎖結構嚴謹、可靠，但需要接入大量的二次電纜，接線方式較為復雜，安裝、維護工作量大。此外，同上述2種閉鎖方式一樣，電氣邏輯閉鎖對誤入帶電間隔、接地線的裝設與拆除等也不起作用。

1.4 微機閉鎖

微機防誤閉鎖裝置是一種采用計算機技術，防止高壓開關設備電氣誤操作的裝置。微機閉鎖的操作規則程序可按照實際情況，盡可能編寫得詳細具體，不僅能實現開關、隔離刀閘與接地刀閘之間的閉鎖，還可通過機械掛鎖實現對接地線及網門的防誤閉鎖，一定程度上實現防止帶電掛接地線、帶接地線合隔離刀閘、誤入帶電間隔等功能。此外，當一次設備名稱、編號改變或設備發生增減時，只需修改程序即可，維護量小。缺點是相較于傳統閉鎖裝置，微機閉鎖在正式操作前需進行核對性模擬預演及現場解鎖等，延長了操作時間；由于與監控系統通信異常及個別操作人員貪圖方便采用人工對位等原因，存在誤操作風險。

2 防誤閉鎖裝置的應用

某電站微機防誤閉鎖裝置采用珠海共創電力安全技術股份有限公司的FY-2000型微機防誤系統，其作為監控系統（RTU）的一個重要組成部分，與監控系統實時通信，并共享監控系統的變電站遙信采集數據信息。如圖1所示，該系統主要由后臺管理機、防誤主機、電腦鑰匙、機械編碼鎖組成。在進行電氣倒閘操作時，利用電腦程序將模擬通過的操作步驟傳輸到電腦鑰匙上，由電腦鑰匙依次對設備進行開鎖操作，并具備語音及液晶顯示方式對錯誤操作進行警示，實現邏輯閉鎖功能。

根據不同閉鎖裝置的特點，該電站在實際應用中以微機閉鎖為主要防誤手段，并配備必要的機械閉鎖、電磁閉鎖和電氣邏輯閉鎖，實現幾種閉鎖裝置的優勢互補，達到更加可靠防誤操作的目的。

圖1 某電站FY-2000微機防誤系統示意

2.1 機械閉鎖的配置

（1） 220 kV系統隔離刀閘與接地刀閘間裝設機械閉鎖裝置，在機械行程的特定部位，形成“擋”和“卡”的制動關系以保證操作順序的正確性。

（2） 左、右端10 kV開關柜開關、隔離刀閘與接地刀閘間設機械閉鎖，開關在合閘時，隔離刀閘、接地刀閘操作孔無法打開；隔離刀閘合上，接地刀閘操作孔也無法打開。只有當隔離刀閘操作到位，并抽出操作手柄后才可操作開關。此外，對于右端10 kV開關柜進出線柜柜門，只有當接地刀閘合上，鎖桿向上抬起時方可打開。

（3） 400 V手車或抽屜式開關未到試驗或工作位置時，由聯鎖裝置扣住合閘軸上的銷子，防止開關合閘；合閘后由連鎖裝置滾輪壓住推進機構鎖板，同時操作搖柄插孔也無法打開，或將連鎖裝置鎖桿彈出限制鎖定機構把手的轉動，使手車無法移動。

2.2 電磁閉鎖的配置

按照電磁閉鎖的特點，其主要應用于刀閘操動機構、封閉高壓設備柜門等處。如在該電站220 kV開關站水越Ⅱ線出線隔離刀閘2233與線路接地刀閘2236丁操動機構間閉鎖的應用。利用2233隔離刀閘常閉輔助接點2233QS、線路電壓互感器二次空開QA2、線路有電閉鎖繼電器KL常閉接點與裝設在2236丁接地刀閘操作機構上的電磁鎖構成回路。當2233隔離刀閘斷開，QA2在合位且線路檢定無壓時，方能打開電磁鎖進行合接地刀閘操作。線路2236丁接地刀閘電磁閉鎖如圖2所示。

圖2 某電站2236丁線路接地刀閘電磁閉鎖回路

2.3 電氣邏輯閉鎖的配置

加裝電氣邏輯閉鎖主要以防止發生帶負荷拉合隔離刀閘、帶接地刀閘合開關（隔離刀閘）、帶電合接地刀閘為主。當微機閉鎖發生故障時，電氣閉鎖就成了防止人為誤操作的一道可靠后備防線。

2.3.1 防止帶負荷拉合隔離刀閘

在隔離刀閘的操作回路中，接入相應開關的常閉輔助接點，當開關在分閘狀態時，才能操作隔離刀閘。

2.3.2 防止帶接地刀閘合隔離刀閘

在隔離刀閘操作回路中接入相應接地刀閘的常閉輔助接點，當接地刀閘在分閘狀態時，才能操作隔離刀閘。

2.3.3 防止帶電合接地刀閘

在接地刀閘的操作回路中接入開關、隔離刀閘的常閉輔助接點，當開關、隔離刀閘在分位時，才能操作接地刀閘。圖3為該電站1號機變單元接線，在1號主變低壓側6016甲接地刀閘合閘的操作回路中，接入601開關、6011，6081，2213隔離刀閘的常閉輔助接點。6016甲接地刀閘合閘回路如圖4所示。

2.4 微機閉鎖的邏輯

2.4.1 操作閉鎖邏輯

設計原則：從人身安全和該電站實際需求等方面考慮，確定基本的閉鎖原則為隔離刀閘與開關間具有閉鎖關系，隔離刀閘和接地刀閘（接地線）之間具有閉鎖關系，網門的閉鎖邏輯受該間隔刀閘位置狀態閉鎖。特殊情況下的操作邏輯若與正常的操作邏輯沖突，如開關拒跳，需拉開兩側隔離刀閘時，就需要用萬能鑰匙對其進行解鎖操作。

圖3 某電站1號機變單元接線

圖4 某電站6016甲接地刀閘合閘回路

下面以較為常用的3/2接線方式為例，來說明對設備進行操作時應遵循的一些基本操作邏輯。

2.4.1.1 開關操作邏輯

在實際工作中，除了正常停、送電操作（此時，開關兩側隔離刀閘在合，接地刀閘在分）需對開關進行分、合外，還存在大量停電檢修時（開關兩側隔離刀閘在分，接地刀閘在合）需對開關進行分、合試驗的情況。因此，對開關的操作不做任何邏輯限制，只需在防誤主機上進行模擬操作。

2.4.1.2 隔離刀閘操作邏輯

（1） 與母線相關聯的隔離刀閘合閘。需與其串聯的開關、母線接地刀閘及串聯開關母線側接地刀閘均在分位。

（2） 與進出線相關聯的隔離刀閘合閘。需串聯開關、與串聯開關間接地刀閘及與線路（主變）側隔離刀閘間的接地刀閘均在分位。

（3） 為防止發生弧光短路，減小停電范圍，母線側隔離刀閘與線路側隔離刀閘按下列原則操作：須先拉開線路側隔離刀閘，后拉開母線側隔離開關；在合上操作中，須先合上母線側隔離刀閘，后合上線路側隔離刀閘。

（4） 進出線隔離刀閘合閘。需串聯開關及該隔離刀閘兩側引線上所有接地刀閘在分位。

2.4.1.3 接地刀閘合閘操作邏輯

（1） 開關兩側接地刀閘。需串聯開關兩側隔離刀閘在分位。

（2） 進出線側接地刀閘。需該接地刀閘兩側所有隔離刀閘在分位。

（3） 母線接地刀閘。需連接在母線上的所有隔離刀閘均在分位。

2.4.1.4 打開柜（網）門操作邏輯

對于裝設柜（網）門的間隔，機械掛鎖的開鎖邏輯為：該間隔內隔離刀閘為分位。

2.4.1.5 接地線操作邏輯

裝設接地線按照先打開接地線存放位置接地端掛鎖取接地線，再打開設備網門，最后打開接地樁掛鎖裝設接地線的操作邏輯進行設計，恢復時順序相反。

2.4.2 鎖具安裝

微機閉鎖和其他閉鎖的一個不同之處在于，其在設備操作回路中加裝了鎖具，在對設備操作前均需開鎖。該電站采用機械掛鎖與閉鎖盒2種鎖具。

2.4.2.1 開關鎖具安裝位置

在開關控制箱操作把手處裝閉鎖盒或在操作回路箱門處裝機械掛鎖。

2.4.2.2 隔離刀閘、接地刀閘鎖具安裝位置

（1） 電動操作。對于隔離刀閘、接地刀閘的操作裝置，在操作箱內帶電氣閉鎖功能的，鎖具設計為在操作把手上裝閉鎖盒，實現對隔離開關、接地刀閘微機閉鎖和電氣閉鎖的雙保險。

（2） 手動操作。需對隔離刀閘、接地刀閘進行純手動操作時，依靠安裝在現地手動操作機構箱上的機械掛鎖實現防誤閉鎖。

2.4.2.3 接地線、柜（網）門鎖具安裝位置

對于接地線上的鎖具，在接地線存放點及現地接地樁上裝設機械掛鎖；對于裝設柜（網）門的間隔，在柜（網）門上加裝機械掛鎖。

3 防誤閉鎖裝置解鎖規范化管理

3.1 特殊情況解鎖的規定

當發生下列某種情況時，才能用萬能鑰匙對設備進行解鎖操作。

（1） 防誤裝置及電氣設備出現異常，要求個別步驟解鎖操作。

（2） 運行操作中防誤裝置發生異常，并確認操作無誤。

（3） 需打開帶電設備的網門、柜門讓專業人員進行帶電檢測工作，如熱紅外測溫等，且事先已辦理電氣第二種工作票并做好安全措施者。

（4） 遇到危及人身、電網和設備安全且確需解鎖的緊急情況。

其中，第1，2點必須履行解鎖審批制度。

3.2 解鎖的執行管理

（1） 微機防誤萬能鑰匙及電磁鎖解鎖鑰匙應存放在明顯位置的專門鑰匙盒內，由運行值長負責保管，供緊急或特殊情況時使用。

（2） 對于必須履行審批制度的情況，應由防誤裝置運行管理專職到現場核實無誤，確認需要解鎖操作，并在解鎖鑰匙使用記錄本上簽名批準后，由值班員報告當班值長，省調管轄設備還應由當班值長報告省調當值調度員后，方可解鎖操作。如防誤裝置運行管理專職確實無法到達現場，則運行部門當日值班負責人應到現場替代防誤裝置運行管理專職履行其職責，并報各單位當日值班負責人同意后，方可進行解鎖操作。以上解鎖操作過程中必須實行雙重監護。使用解鎖鑰匙均需記錄使用原因、日期、時間、使用人及批準人姓名。

（3） 對于特殊情況需解鎖的檢修工作，由當班值長和防誤裝置運行管理專職批準后進行現場解鎖操作。檢修工作應在值班人員監護下進行，在解鎖鑰匙使用記錄本上做好相關記錄，并由防誤裝置運行管理專職簽名。

（4） 對于危及人身、電網和設備安全且確需解鎖的緊急情況，可由當班值長下令緊急使用解鎖鑰匙，但事后應匯報，并在解鎖鑰匙使用記錄本上補填記錄、簽名。

（5） 任何情況下使用萬能鑰匙解鎖，都應由運行值班人員親自操作，嚴禁將萬能鑰匙借給檢修人員或其他人員使用。

4 結束語

防誤閉鎖作為有效解決人為誤操作的方法，是確保電力系統正常運行不可或缺的一部分。針對目前常用的4種防誤閉鎖裝置，指出了各自的優勢和不足，并結合其在某電站的配置和設計，從技術層面對如何充分發揮各種閉鎖裝置的效用進行了分析，從管理層面詳細說明了解鎖鑰匙的安全使用標準，最大限度地減少人為誤操作，以達到全面“五防”的要求。

參考文獻：

1 林 繁，何有良，王 杰，等.淺談各類防誤閉鎖裝置的優缺點及其在紫坪鋪電廠的應用［J］.四川水力發電，2009，28（3）：37.

2 朱維政.微機防誤閉鎖裝置在設計、安裝調試應用中的若干問題［J］.電力安全技術，2000，2（2）：25-27.

收稿日期：2015-10-08；修回日期：2016-01-26。

作者簡介：

鄭蔭欽（1987-），男，助理工程師，主要從事大型水電廠發電運行工作，email：zgdlh6080@sina.com。

朱光地（1971-），男，高級工程師，主要從事公司安全監督及防誤工作。