高港樞紐變電所防誤閉鎖系統(tǒng)改造

徐年根，徐志遠(yuǎn)

（江蘇省泰州引江河管理處，江蘇 泰州 225321）

1 工程概況

江蘇省泰州引江河是國(guó)家南水北調(diào)東線水源工程之一，它南起長(zhǎng)江，北接新通揚(yáng)運(yùn)河，全長(zhǎng)24km，可實(shí)現(xiàn)灌溉、排澇、航運(yùn)、生態(tài)、旅游等多種功能，高港樞紐是泰州引江河的控制性建筑物，它包括泵站、節(jié)制閘、調(diào)度閘、送水閘、船閘以及110kV 專用變電所。工程采用閘站結(jié)合的布置形式，泵站安裝有9 臺(tái)套立式開敞式軸流泵，葉輪直徑3.0 米，配TDL2000-40/3250 型10kV、2000kW 高壓同步電機(jī)，總裝機(jī)容量18000kW。X 型流道，雙向抽排，單機(jī)抽水能力為34 m/s，總抽水能力為300m/s，并可自流引江；樞紐除了抽排里下河地區(qū)澇水外，增加南水北調(diào)的送水量200m/s；每年向里下河以及東部沿海地區(qū)自流引江30 多億立方米，同時(shí)向通南地區(qū)開機(jī)送水，確保該地區(qū)生產(chǎn)生活用水，發(fā)揮了很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

110kV 專用戶外變電所設(shè)有兩路電源供電，110kV和10kV。110kV 供電線路上設(shè)SFZ9-25000/110kV/10kV主變1 臺(tái)，設(shè)SC9-800/10kV/0.4kV 站變1 臺(tái)，另一10kV 供電線路上的所用變與站變型號(hào)相同。這些設(shè)施是變電所的重要組成部分。整個(gè)工程的運(yùn)行都依附于變電所提供電源，變電所是高港樞紐正常運(yùn)行的核心，所以變電所的安全運(yùn)行及可靠性直接關(guān)系到整個(gè)工程所有設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2 改造前的閉鎖系統(tǒng)

高港樞紐110kV 專用戶外變電所于1999年投入運(yùn)行，該專用變電所負(fù)責(zé)整個(gè)高港樞紐的生產(chǎn)生活用電，如圖1所示，它采用雙電源回路供電方式，其中一路電源是110kV 界江933 線（主機(jī)運(yùn)行必須線路），9 臺(tái)機(jī)組和樞紐站變直接掛在10kV 母排上，樞紐站變?cè)俳禐?00V，送到低壓配電柜.Ⅰ段母線。另一路電源由10kV濱江線經(jīng)樞紐所變降為400V（主要用于生活供電），送到低壓配電柜Ⅲ段母線。

圖1 高港樞紐供電系統(tǒng)圖

110KV 進(jìn)線經(jīng)隔離刀閘9333 可以將高港樞紐110kV 專用變電所與110kV 界江933 線之間有一明顯的斷開點(diǎn)，有利于高港樞紐110kV 專用變電所的設(shè)備維護(hù)與檢修。（說(shuō)明：隔離刀閘9333 上段屬于市調(diào)管轄，隔離刀閘9333 下段屬于高港樞紐管轄。）接地刀閘9334 是為界江933 線路檢修做安全防護(hù)措施而設(shè)置的。隔離刀閘7011 是為樞紐1#主變壓器檢修提供的一個(gè)明顯斷開點(diǎn)，斷路器701 可直接分合1#主變壓器。隔離刀閘7015 可以對(duì)變電所PT 進(jìn)行投入與撤出，接地刀閘701514 是為9333 下端至7015 上端的線路檢修做安全防護(hù)設(shè)置的。

根據(jù)五防的要 求，9333、9334、7011、701、7015、701514 之間的防誤操作連鎖原來(lái)是通過(guò)機(jī)械掛鎖和操作票來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)投運(yùn)后，結(jié)合管理需要又進(jìn)行了多次操作票完善和拓展，系統(tǒng)運(yùn)行比較可靠、穩(wěn)定，在幾年的工程管理工作中較好地發(fā)揮了作用。但經(jīng)過(guò)多年來(lái)的運(yùn)行，也逐步暴露出一些弊端，如：缺乏各獨(dú)立操作機(jī)構(gòu)之間相互連鎖的電磁電氣閉鎖。倒閘操作安全得不到保障。

3 改造原因分析

水利是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施。高港樞紐110kV 專用變電所是整個(gè)高港樞紐的控制、管理核心。自1999年建設(shè)完成后，一直使用的是機(jī)械掛鎖防誤操作，嚴(yán)格執(zhí)行操作票制度進(jìn)行解鎖并操作。在歷年的工程運(yùn)行中，高港樞紐變電所總體上運(yùn)行情況良好，但在運(yùn)行和維護(hù)中也暴露出一些設(shè)計(jì)、施工等方面存在的不足，主要表現(xiàn)如下：9333 隔離刀閘、9334 接地刀閘、7011 隔離刀閘、701 開關(guān) 、7015 隔離刀閘、701514 接地刀閘各機(jī)構(gòu)之間沒(méi)有有效防誤操作的電磁電氣閉鎖裝置。但由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)防誤操作技術(shù)尚不成熟，建設(shè)時(shí)對(duì)高壓操作的各刀閘和開關(guān)的防誤操作采用了機(jī)械掛鎖，防誤操作的措施不全面，還使用的是單刀單掛鎖，沒(méi)有連鎖。實(shí)際上未起到防誤操作的作用。當(dāng)進(jìn)行倒閘操作時(shí)，一旦操作人員責(zé)任心不強(qiáng)或者疏忽大意，極易產(chǎn)生誤操作，導(dǎo)致帶負(fù)荷拉合刀閘、帶接地刀合閘、帶電合接地刀等不堪設(shè)想的惡性事故，造成人身和財(cái)產(chǎn)的重大損失。因此，高港樞紐110kV 專用變電所各操作機(jī)構(gòu)之間防誤電磁電氣閉鎖系統(tǒng)的更新改造勢(shì)在必行。

4 改造方案

從以上分析可以得知，造成變電所誤操作的因素既有設(shè)備方面的客觀原因也有操作人員主觀方面的原因。防誤操作閉鎖系統(tǒng)能夠比較有效地降低變電所誤操作事故發(fā)生的概率，關(guān)鍵在于如何設(shè)計(jì)有效的變電所防誤操作方案，充分發(fā)揮防誤系統(tǒng)功能。

經(jīng)過(guò)大量的行業(yè)內(nèi)外調(diào)研，在確保實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的前提下充分考慮節(jié)約成本和工作量、縮短工期等因素，采用電磁防誤閉鎖和電氣防誤閉鎖相結(jié)合的方式。為保證可靠性，采用逆變電源為電磁鎖和各操縱機(jī)構(gòu)供電。

電磁防誤閉鎖是將斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等設(shè)備的輔助接點(diǎn)接入電磁閉鎖電源回路構(gòu)成的閉鎖。電氣防誤閉鎖是將斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等設(shè)備的輔助接點(diǎn)接入電氣操作電源回路構(gòu)成的閉鎖。它們基本原理都是通過(guò)隔離刀閘、斷路器、接地刀閘的輔助接點(diǎn)通過(guò)串并聯(lián)的方式，以“五防”要求為前提，按照一定的邏輯要求接入需要閉鎖設(shè)備的控制回路。

5 改造過(guò)程

系統(tǒng)升級(jí)改造以倒閘操作的五防要求為原則，主要從硬件和軟件兩方面進(jìn)行，并進(jìn)行試運(yùn)行：

5.1 硬件方面

硬件方面主要包括，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備，合理選擇戶外電磁鎖與GW4-110/630 型隔離刀閘操作機(jī)構(gòu)（9333、9334、701514）進(jìn)行配套安裝，通過(guò)實(shí)際論證，最終選定DSW4-Z AC220 型戶外電磁鎖。另外，從7011、7015 操作箱各找出輔助接點(diǎn)接入電氣控制回路，實(shí)現(xiàn)7011 與701、7015 與701514 的連鎖。

5.2 軟件方面

5.2.1 9333、9334、701514 采用電磁防誤閉鎖，電氣回路見(jiàn)圖2

圖2 電磁閉鎖系統(tǒng)接線原理圖

圖2第一回路中只有當(dāng)9334、701514、7011 隔離刀閘都處于分閘狀態(tài)時(shí)9333 隔離刀閘的電磁鎖1DY 解鎖機(jī)構(gòu)才能得電解鎖，并對(duì)9333 實(shí)施合閘操作。有效防止了“五防”中的防帶接地合閘送電和防帶負(fù)荷拉合隔離刀閘等誤操作的發(fā)生。

第二回路中只有當(dāng)隔離刀閘9333 處于分閘狀態(tài)時(shí)接地刀閘9334 的電磁鎖2DY 解鎖機(jī)構(gòu)才能得電解鎖，同時(shí)接到界江933 線路所在供電局調(diào)度操作指令（即將界江933 線路由冷備用變?yōu)闄z修），才可對(duì)9334 實(shí)施合閘操作。有效防止了“五防”中的防帶電合接地刀閘等誤操作的發(fā)生。

第三回路中只有當(dāng)隔離刀閘9333、7015 處于分閘狀態(tài)時(shí)接地刀閘701514 的電磁鎖3DY 解鎖機(jī)構(gòu)才能得電解鎖，并對(duì)701514 實(shí)施合閘操作。有效防止了“五防”中的防帶電合接地刀閘等誤操作的發(fā)生。

5.2.2 7011、7015 采用電氣防誤閉鎖，電氣回路見(jiàn)圖3、圖4

圖3 7011 隔離刀閘操作機(jī)構(gòu)箱電氣閉鎖接線原理圖

圖4 7015 隔離刀閘操作機(jī)構(gòu)箱電氣閉鎖接線原理圖

如圖3所示，將斷路器701 處于分閘狀態(tài)接點(diǎn)串入7011 的操作回路。作為7011 操作回路的閉鎖接點(diǎn)。即只有斷路器701 處于分閘狀態(tài)時(shí)，隔離刀閘7011 才可進(jìn)行分閘操作。有效防止了“五防”中的防帶負(fù)荷拉合隔離刀閘等誤操作的發(fā)生。

如圖4所示，將接地刀閘701514 的狀態(tài)接點(diǎn)串入7015 的操作回路。作為7015 操作回路的閉鎖接點(diǎn)。即只有接地刀閘701514 處于分閘狀態(tài)時(shí)，隔離刀閘7015才可進(jìn)行合閘送電操作。有效防止了“五防”中的防帶接地刀合閘送電等誤操作的發(fā)生。

5.3 系統(tǒng)的投運(yùn)

系統(tǒng)投運(yùn)前，保證變電所模擬屏接線圖設(shè)備狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)保持一致，然后在模擬屏進(jìn)行反復(fù)模擬操作，結(jié)合模擬操作對(duì)操作票進(jìn)行了重新編寫。第二步措施，管理單位聘請(qǐng)了具有專業(yè)水準(zhǔn)和試驗(yàn)資質(zhì)的電氣試驗(yàn)單位江都水利工程管理處試驗(yàn)室對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，試驗(yàn)合格后，系統(tǒng)投入運(yùn)行。

6 改造后的效益

這套系統(tǒng)是通過(guò)實(shí)際運(yùn)行不斷完善、總結(jié)出來(lái)的一種有效的現(xiàn)場(chǎng)防誤閉鎖技術(shù)，系統(tǒng)觀察直觀，邏輯合理、操作方便，能有效防止誤操作的發(fā)生。經(jīng)過(guò)對(duì)變電所電磁電氣閉鎖系統(tǒng)優(yōu)化改造，防誤操作系統(tǒng)在進(jìn)行邏輯判斷時(shí)，不需要專門的通信系統(tǒng)進(jìn)行連接，這樣就減少了中間環(huán)節(jié)，從而閉鎖系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性更強(qiáng)，高港樞紐變電所倒閘操作更加安全可靠。

系統(tǒng)改造后，我們結(jié)合變電所110KV 一次回路圖將變電所的主變由運(yùn)行變?yōu)槔鋫溆谩⒂衫鋫溆米優(yōu)檫\(yùn)行、由冷備用變?yōu)闄z修、110KV 母線受電等倒閘操作票進(jìn)行了重新編寫。改造后經(jīng)過(guò)兩年半的運(yùn)行，情況良好，沒(méi)有發(fā)生過(guò)一起誤操作事故。同時(shí)，加強(qiáng)作業(yè)人員的安全教育，倒閘操作時(shí)嚴(yán)格按操作票操作，杜絕不規(guī)范操作、違章操作和誤操作，實(shí)現(xiàn)了安全化規(guī)范化管理，從而保證了高港樞紐經(jīng)濟(jì)效率和社會(huì)效率的進(jìn)一步發(fā)揮。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)變電所電磁電氣閉鎖系統(tǒng)的改造，解決了以前存在的一些問(wèn)題，提高了倒閘操作的安全性、可靠性，嚴(yán)格做到了倒閘操作的 “五防”要求。防誤閉鎖系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，技術(shù)指標(biāo)合理，操作方便直觀，自動(dòng)化程度高，維護(hù)工作量減少，為整個(gè)高港樞紐用電設(shè)備的安全運(yùn)行，提供了可靠的電力保障。這次更新改造取得了令人滿意的效果，為工程管理的“五化”要求奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為工程效益的充分發(fā)揮提供了更有力的保障。