變電站五防系統(tǒng)分析與改進(jìn)

劉連凱，趙迎龍，湯明磊

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北唐山 063000）

1 變電所五防概念

為了保證高壓開關(guān)設(shè)備可靠運(yùn)行和操作人員安全，防止最常見的五種電氣誤操作事故，即“五防”功能?！拔宸馈惫δ艿膬?nèi)容如下:(1)防止帶負(fù)荷誤分、合隔離刀閘;(2)防止誤分、誤合斷路器;(3)防止帶接地開關(guān)誤合斷路器;(4)防止在帶電時誤合接地刀閘;(5)防止誤入帶電間隔。

實(shí)現(xiàn)上述五防的方式主要有3種：機(jī)械五防、電氣五防、微機(jī)五防。

（1）機(jī)械五防是在開關(guān)柜操作部位之間用互相制約與聯(lián)動的機(jī)械機(jī)構(gòu)來達(dá)到閉鎖的要求。機(jī)械閉鎖在操作過程中可以實(shí)現(xiàn)隨操作順序的正確進(jìn)行，自動解鎖。在發(fā)生違反操作要求時，實(shí)現(xiàn)自動閉鎖，停止誤操作的進(jìn)行。一般機(jī)械閉鎖結(jié)構(gòu)隨設(shè)備制造廠家而來，不易現(xiàn)場改善。

機(jī)械閉鎖只能在開關(guān)柜內(nèi)部的相關(guān)部位之間應(yīng)用，與電器元件動作間的聯(lián)系用機(jī)械閉鎖暫時無法實(shí)現(xiàn)。對柜間或開關(guān)柜與柜外設(shè)備之間的閉鎖要求無法實(shí)現(xiàn)。所以在開關(guān)柜上，只能以機(jī)械閉鎖為主，還需要以其他閉鎖方法輔助。

（2）電氣五防是通過導(dǎo)線連接開關(guān)、刀閘的輔助觸點(diǎn)與防誤繼電器之間相關(guān)聯(lián)，來開閉被保護(hù)開關(guān)、刀閘的操作回路，從而實(shí)現(xiàn)電氣五防的功能。

電氣閉鎖的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，可以加裝，但是在安裝使用中也存在以下幾個突出問題：（a）作為閉鎖元件的電磁鎖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電磁線圈長期帶電運(yùn)行，易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致操作回路斷線；（b）需要串入開關(guān)、刀閘的輔助觸點(diǎn),依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因輔助觸點(diǎn)容易產(chǎn)生接觸不良，影響動作的可靠性；（c）在開關(guān)、斷路器的控制上，一般缺少電氣閉鎖措施。[1]

（3）微機(jī)五防采用計算機(jī)技術(shù)，用于防止電氣誤操作的裝置。微機(jī)防誤系統(tǒng)通過配置相應(yīng)的邏輯關(guān)系將現(xiàn)場電氣五防變?yōu)殡娔X中的五防規(guī)則庫，實(shí)現(xiàn)了五防閉鎖的數(shù)字化，并可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖不能實(shí)現(xiàn)或者是很難實(shí)現(xiàn)的防誤功能。

每種五防方式都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，下面對出現(xiàn)不同電壓等級的電氣設(shè)備之間或兩個變電站之間需要防誤功能時五防改造的方法進(jìn)行總結(jié)。

2 變壓器高低壓側(cè)五防聯(lián)鎖

某鋼廠110 kV 變電站在設(shè)備試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)變壓器110 kV側(cè)開關(guān)間隔與10 kV側(cè)開關(guān)柜間在設(shè)計中沒有機(jī)械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖功能。將會存在一定安全風(fēng)險。見圖1。

圖1 接線示意圖

（1）變壓器在帶電狀態(tài)時可以打開10 kV 側(cè)開關(guān)柜后柜門，存在運(yùn)維人員誤入主變低壓間導(dǎo)致高壓觸電事故。

（2）變壓器110 kV 開關(guān)間隔接地刀閘在合閘位置、10 kV 側(cè)母線帶電，運(yùn)行人員對變壓器10 kV 側(cè)斷路器誤操作，導(dǎo)致變壓器110 kV 側(cè)發(fā)生三相接地短路事故。

解決上述問題的方法就是在變壓器110 kV 開關(guān)間隔與10 kV開關(guān)柜間增加電氣安全聯(lián)鎖。

（1）主變高壓110 kV 側(cè)開關(guān)間隔接地刀閘-17在合閘時，主變低壓10 kV 斷路器在工作時位置無法操作。當(dāng)10 kV 母線帶電、高壓110 kV 側(cè)接地刀閘-17 在合閘位置時，防止低壓10 kV 開關(guān)504 誤操作合閘而引起變壓器反送電導(dǎo)致高壓接地短路的事故。如圖2，10 kV 母線為帶電母線，-17 接地刀閘在合位。

圖2 系統(tǒng)示意圖

（2）主變10 kV 開關(guān)柜504 斷路器在合閘位置時，高壓110 kV 側(cè)-17 接地刀閘無法操作。如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)示意圖

防止高壓110 kV側(cè)的接地刀閘-17誤操作合閘而造成的高壓接地（短路）事故。

（3）主變在送電狀態(tài)時，主變低壓10 kV 側(cè)的開關(guān)柜后門無法打開，如圖4。防止了主變在送電狀態(tài)時誤打開主變低壓10 kV側(cè)的開關(guān)柜后門。

圖4 系統(tǒng)示意圖

3 兩個變電站之間的五防聯(lián)鎖

變電站的電氣操作的安全聯(lián)鎖功能只能停留在站內(nèi)通過硬接線來實(shí)現(xiàn)功能，而無法實(shí)現(xiàn)站間的五防功能。當(dāng)需要站間進(jìn)行組合操作，只能通過人工去確認(rèn)設(shè)備開關(guān)狀態(tài)后，再進(jìn)行下一步操作。這種情況對人員的依賴程度大，且人員發(fā)生疏漏，可能會引起誤操作，嚴(yán)重時會導(dǎo)致供電系統(tǒng)的崩潰?？赏ㄟ^微機(jī)五防來輔助構(gòu)建防誤功能。[2]

甲、乙變電站操作全部在甲變電站的集控系統(tǒng)中執(zhí)行，根據(jù)提前所設(shè)定的開關(guān)刀閘邏輯關(guān)系來完成兩個或多個變電站之間操作的微機(jī)五防功能。通過集控系統(tǒng)的微機(jī)五防功能特點(diǎn)，我們將涉及兩個變電站之間的開關(guān)、刀閘操作邏輯提前輸入到集控系統(tǒng)中，使微機(jī)五防根據(jù)開關(guān)、刀閘的實(shí)際位置去計算當(dāng)前操作是否具備操作條件。以甲110 kV變電站甲乙（一）線117間隔為例，如圖5。

圖5 站間示意圖

（1）甲變電站線路刀閘117-2合閘條件為：乙變電站111-17接地刀閘在分位。

（2）乙變電站線路刀閘111-2合閘的條件為：甲變電站117線路117-17接地刀閘在分位。

集控系統(tǒng)在合上117-2隔離刀閘前通過以上邏輯關(guān)系去判斷該刀閘是否具備操作條件。如達(dá)到以上條件，則刀閘操作開放；如未達(dá)到條件，后臺不允許操作執(zhí)行。這種安全聯(lián)鎖功能降低了變電站之間操作對人員的依賴程度，使操作變得更加智能、安全。

4 結(jié)論

機(jī)械五防、電氣五防、微機(jī)五防功能都是不可或缺，相輔相成的。任何一種五防功能都難以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)操作、檢修安全，只有將幾種五防功能糅合至一塊，才能大大降低誤操作、誤入帶電間隔的幾率，提高供電安全與穩(wěn)定性。