一種電氣化鐵路盤柜五防快速操作電氣鎖具

張 浩

?

一種電氣化鐵路盤柜五防快速操作電氣鎖具

張 浩

電氣化鐵路變電所電氣誤操作危害較大，傳統(tǒng)的五防裝置操作繁瑣、耗時長。本文介紹一種電氣化鐵路盤柜五防快速操作電氣鎖具，該鎖具獨有的電氣結(jié)構(gòu)使操作快速精準(zhǔn)、安全，解決了五防裝置在電氣化鐵路推廣應(yīng)用的瓶頸問題。

電氣化鐵路；五防裝置；倒閘操作

0 引言

在電氣化鐵路中，電氣誤操作對鐵路運行安全影響重大。電氣化鐵路五防裝置是防止電氣誤操作的有效手段。但是目前電氣化鐵路五防操作仍沿用電力五防技術(shù)，而電氣化鐵路的倒閘操作與電力倒閘操作有很大區(qū)別，電力倒閘的頻率為每兩三個月一次，電氣化鐵路每天都需要進(jìn)行倒閘停送電2次，每次平均操作10個開關(guān)左右。2次倒閘間隔時間比較緊迫，需要為檢修作業(yè)預(yù)留足夠時間，同時送電工作要在規(guī)定時段內(nèi)完成，否則影響行車造成嚴(yán)重后果。現(xiàn)有的電力倒閘裝置操作繁瑣，耗時長，不適用于電氣化鐵路，使得電氣化鐵路五防裝置普及率低，也未形成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和制度。

1 電氣化鐵路傳統(tǒng)五防閉鎖方式

電氣化鐵路盤控開關(guān)五防操作基本采用機(jī)械閉鎖和電氣聯(lián)鎖2種傳統(tǒng)閉鎖方式。

1.1 機(jī)械閉鎖方式

機(jī)械防誤閉鎖采用加裝機(jī)械閉鎖盒，利用機(jī)械機(jī)構(gòu)的有機(jī)聯(lián)系，在相關(guān)操作部位之間實現(xiàn)聯(lián)動，具有閉鎖動作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、無輔助操作、抗污染等優(yōu)點[1]。機(jī)械閉鎖盒的閉鎖步驟：操作開關(guān)上罩盒封閉，操作開關(guān)時用鎖具開鎖，將閉鎖盒取下，對開關(guān)進(jìn)行操作，操作完成后再將閉鎖盒罩在開關(guān)上，上鎖。可見，機(jī)械閉鎖的操作十分繁瑣，并不適用于時間緊迫的電氣化鐵路倒閘操作，且還存在易導(dǎo)致機(jī)構(gòu)卡死故障，不能防止斷路器誤分、誤合，帶電合接地刀閘以及誤入帶電間隔等缺陷。

1.2 電氣聯(lián)鎖方式

電氣聯(lián)鎖方式主要利用設(shè)備輔助節(jié)點間的聯(lián)接實現(xiàn)電氣閉鎖，可靠性較高，但需要引入大量二次電纜，運行維護(hù)工作量增加。且由于該方式是由電氣設(shè)備的輔助接點、電氣連線及電磁鎖按一定防誤邏輯組合而成的一種閉鎖電路，操作時，鎖具插入電氣連線中，確認(rèn)后鎖具接通電氣線路，然后人工進(jìn)行開關(guān)操作。該方法操作也較繁瑣，且運行中存在機(jī)構(gòu)易損壞、刀閘輔助節(jié)點不可靠等問題[2]。

2 鐵路盤柜五防快速電氣鎖

為解決傳統(tǒng)鎖具操作繁瑣、可靠性不高的問題，設(shè)計一種適用于鐵路倒閘操作的盤柜五防快速電氣鎖。在斷路器和隔離開關(guān)的分合回路中，將電氣鎖兩端分別置于開關(guān)兩端，鎖具一側(cè)鎖孔接入公共端，另一側(cè)鎖孔跨過開關(guān)接入分合控制線，與原有手動開關(guān)線路并聯(lián)。電腦鑰匙在公共端與開關(guān)分合回路線路之間的鎖孔插入，讀取芯片信息并進(jìn)行操作票校驗，確認(rèn)無誤后通過繼電器連通整個分合回路，自動進(jìn)行分合閘操作。其原理如圖1所示。

圖中1中，2處為傳統(tǒng)電氣鎖鎖孔結(jié)構(gòu)，插入電氣鎖將1、2處在5處導(dǎo)通，然后手動進(jìn)行開關(guān)操作。3、4處為開鎖孔，電腦鑰匙插入1、3和1、4分別在6、7處導(dǎo)通接通分合控制回路。為解決防誤問題，在公共端1、2處設(shè)置電氣隔離鎖將公共端切斷，防止違規(guī)直接操作開關(guān)。

圖1 五防快速電氣鎖電氣原理

用電腦鑰匙進(jìn)行倒閘操作時，直接接通回路不受影響，在緊急情況或五防撤出時，公共端的電氣隔離鎖通過電氣解鎖鑰匙連通公共端1、2，在5處導(dǎo)通，解鎖進(jìn)行直接開關(guān)操作。在該方案下進(jìn)行操作票倒閘操作時，按語音提示將電腦鑰匙插入指定開關(guān)分合回路，電腦鑰匙自動識別電氣鎖芯片，驗證開關(guān)及分合后立即自動驅(qū)動繼電器聯(lián)動操作回路，進(jìn)行分合閘操作；完成后撥出電腦鑰匙，進(jìn)行下一開關(guān)操作。整個開關(guān)操作過程在1～2 s內(nèi)可完成，過程中不需要人工干預(yù)和操作。

圖2為快速五防電氣鎖具的具體實施接線圖。圖中1、2、3、4鎖孔零件對應(yīng)圖1的1、2、3、4處，每個柱形空心鎖具有2個互聯(lián)接線端子與柱形內(nèi)芯互通，用螺絲從盤體面板正面固定。6、7分別為分合回路電子識別芯片，8為斷路器手動分合開關(guān)。圖2右側(cè)為接線端子圖。

圖2 五防電氣鎖背面接線圖

圖3為快速五防電氣鎖設(shè)計正面布置圖，圖中1、2、3、4電氣鎖孔分別對應(yīng)圖1的1、2、3、4處。盤面開孔將鎖具固定到面板，7、6分別為分、合控制回路的電子識別芯片。在進(jìn)行倒閘操作時，將電腦鑰匙的2個插針插入分閘回路鎖孔或合閘回路鎖孔進(jìn)行防誤操作，插入后電腦鑰匙識別感應(yīng)6、7處的電子芯片，與電腦鑰匙中的操作票進(jìn)行對應(yīng)確認(rèn)，匹配后自動驅(qū)動繼電器接通回路，進(jìn)行分合閘操作。設(shè)計中，插電腦鑰匙的鎖孔1、4和1、3之間的間距與電腦鑰匙的探針距離等長，不同于1、2間距，以區(qū)分不同鎖具的使用。1、2間距與解鎖鑰匙的探針距離等長。

圖3 五防電氣鎖正面布置圖

與傳統(tǒng)的機(jī)械鎖和電氣鎖相比，快速五防電氣鎖的電氣結(jié)構(gòu)大大簡化了防誤操作的步驟，且更精確。原有所有的防誤驗證只確認(rèn)到開關(guān)的名稱正確性，新的電氣結(jié)構(gòu)可以精確到操作開關(guān)的分合動作，且確認(rèn)后直接自動進(jìn)行開關(guān)的分合操作，驗證和操作同步完成，電腦鑰匙插入后最多2 s即可完成全部動作。在公共端加裝電氣鎖，相當(dāng)于為開關(guān)加裝了閉鎖盒，無電腦鑰匙及解鎖工具將無法對開關(guān)進(jìn)行任何操作，實現(xiàn)了防誤目標(biāo)。

3 結(jié)語

快速五防電氣鎖電氣結(jié)構(gòu)可以滿足電氣化鐵路的倒閘操作要求，快速精準(zhǔn)，不增加額外成本，操作安全。與傳統(tǒng)人工操作相比，在縮短操作時間的前提下，該五防電氣鎖確保了操作的可靠性，從根本上解決了五防系統(tǒng)在電氣化鐵路推廣的瓶頸問題。隨著國家對電氣化鐵路的大規(guī)模規(guī)劃和對安全可靠運行重視程度的提高，新式快速電氣聯(lián)鎖裝置的應(yīng)用將具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1] 賀家勉. 電力五防系統(tǒng)自動化技術(shù)應(yīng)用[J]. 科學(xué)導(dǎo)報，2014（4）：215.

[2] 鄧榮輝. 變電站五防式在線系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D]. 淮南理工大學(xué)，2013.

Electric miss operation occurred at substation will cause great dangers to electrified railways, the traditional five-prevention device is complicated for operation and its operating time is long. The paper introduces a type of quick operational five-prevention electric lock, which has unique electrical structure, making the operation to be quick and safe, and is able to solve the knotty problems on promoting and application of five-prevention devices on electrified railways.

Electrified railway; five-prevention device; switching operation

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.06.029

U224.3

B

1007-936X(2018)06-0115-02

2018-04-26

張 浩.天津凱發(fā)電氣股份有限公司，工程師。