桐柏电站防误闭锁装置的应用和现状分析

赵锋

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

桐柏电站防误闭锁装置的应用和现状分析

赵锋

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

介绍了机械防误、电气防误、微机防误装置等几种常规防误闭锁装置在桐柏抽水蓄能电站的应用，并对几种防误闭锁装置进行横向比较，对防误装置在抽水蓄能电站的配置做了分析和建议。

防误闭锁；五防；微机防误；机械防误

1　概述

桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县境内，距天台县城7 km，与杭州直线距离为150 km。电站装机共4台，单机容量为30万kW，总装机容量120 万kW，电站采用“一机一变”单元接线，以两回500 kV线路接入华东电网，在华东电网中承担调峰填谷、调频调相及紧急事故备用。自2005年第1台机并网运行以来，电站运行安全、稳定、可靠，未发生一起违反“五防”导致的误操作事故。10余年的安全稳定运行，其配备的各种防误闭锁装置功不可没。

防误闭锁装置是指为防止工作人员发生误操作而装设的对设备操作流程、操作回路、操作位置等进行闭锁和提示的装置，具体的防误装置一般包括：机械闭锁装置、电磁闭锁装置、电气闭锁、微机防误装置等。这几种防误装置类型桐柏抽水蓄能电站均有装设，侧重不同，功能各有千秋，相互配合，达到“五防”功能。

2　几种防误闭锁装置在桐柏电站的应用

2.1机械防误闭锁

利用电气设备的机械联动部件对相应电气设备操作构成的闭锁。

桐柏电站机械防误闭锁主要运用于500 kV系统各闸刀、地刀操作机械结构，发电机机端母线18 kV各闸刀、地刀操作机械结构。主要形式有3种：

（1）操作机构闭锁钥匙

此种类型的机械闭锁主要运用于发电机机端母线18 kV出线的刀闸、地刀和500 kV出线、桥引线的刀闸、地刀。通过不同钥匙的替换，实现刀闸或地刀的电动操作、手动操作各种工况下的允许或闭锁，实现防误闭锁功能。

机端18 kV刀闸、地刀的机械防误装置：刀闸操作机构设置有3把闭锁钥匙，通过3把钥匙的插入和取出配合实现各种情况下的防误闭锁功能。

以机组开关线路侧地刀为例，闭锁原理见图1。

具体闭锁功能：

1）地刀在分闸位置时，“○”形和“□”形钥匙插入、“Δ”形钥匙取出，手动及电动无法操作；

2）地刀在合闸位置时，“Δ”形和“□”形钥匙插入、“○”形钥匙取出，手动及电动无法操作；

3）“○”形和“Δ”形钥匙插入、“□”形钥匙取出，可电动操作不可手动操作；

4）“Δ”形“○”形“□”形钥匙全部插入可手动操作而不可电动操作。

500 kV出线桥引线的刀闸、地刀的机械防误装置：通过刀闸操作机构中的闭锁钥匙位置实现，刀闸操作机构中设置1枚闭锁钥匙，钥匙有两位置可选择：“service”和“revision”。正常运行时，500 kV闸刀、地刀机械机构闭锁钥匙放“service”位置，操作机构可以电动操作；当闭锁钥匙放“revision”时，500 kV闸刀、地刀操作机构被锁上，闭锁操作；当闭锁钥匙取出（“service”位置可取出），手动操作插口打开。

（2）闭锁选择把手

此种类型的闭锁主要运用于机组18 kV启动母线回路的刀闸、地刀。

闭锁把手有3个选择位置：“OUTOF USE”、“MANUAL”和“ELECTRICAL OPERATION”即“停用”、“手动”和“电气”位置。

当把手选择“OUTOFUSE”位置，电气回路接线断开，手动操作孔关闭，操作机构闭锁操作；当把手处于“MANUAL”位置，电气回路断开，手动操作孔打开，操作机构只可以进行手动操作；当把手选择“ELECTRICALOPERATION”位置时，电气回路接通，手动操作孔关闭，操作机构只能电动操作。

（3）手车开关可移开闭锁

此种类型的机械闭锁主要运用于厂用10 kV母线和备用变10 kV母线，主要的闭锁有3个功能：

1）操作机构高压室门与可移开部分的联锁：只有当可移开部分在试验位置时（即主触头脱离电气回路），高压门才能打开；只有当二次插头插好且可移开部分在试验位置时，高压门才能关上；只有当高压门关闭时，可移开部分才能从试验位置摇到工作位置（即手车触头连接电气回路）。

2）进线开关与母线地刀的联锁：只有当进线开关可移开部分处于试验位置（即手车触头脱离电气回路）后，母线地刀操作孔才可以打开，否则操作孔被闭锁。同时，若地刀机构装有电磁锁时，操作孔上会有附加的封盖板。只有当有带电显示运行正常且显示一次电缆头没电时，才能通过钥匙打开这另一层封盖板。

3）开关可移开部分从工作位置摇到试验位置的闭锁：只有当开关处于分闸状态，才能通过钥匙打开摇柄的操作孔，否则操作孔被闭锁。

2.2电气防误闭锁

此种闭锁主要通过将断路器、隔离开关、接地刀闸等设备的辅助接点接入电气操作电源回路构成闭锁。

桐柏电站电气防误闭锁功能主要由两部分实现：远方上位机逻辑防误和现地电气接线硬布线。一方面，通过相关设备的辅助接点接入本设备的电气操作回路，作为电气操作的先决条件，实现部分“五防”功能；另一方面，当设备通过远方操作时，远方操作软件本身先通过逻辑判断此次操作是否满足防误要求，软件逻辑闭锁满足后再通过现场电气接线操作设备机构，实现部分“五防”闭锁功能。主要实现的功能有：

（1）刀闸分、合操作必须相关开关在分闸、相关地刀在分闸，防止带负荷拉（合）刀闸。

（2）地刀合闸操作前相关的开关必须在分闸，防止带电合地刀。

（3）刀闸、地刀若位置处于中间态或位置反馈丢失时，闭锁相关回路的开关、刀闸、地刀的操作，避免位置错误引起的违反“五防”操作。

2.3电磁防误闭锁

电磁防误闭锁是指将断路器、隔离开关、隔离网门等设备的辅助接点接入电磁闭锁电源回路构成的闭锁。

桐柏电站电磁防误闭锁主要运用于厂用10 kV母线和备用变电所35 kV母线，主要采用带电检测装置，实现以下功能：

（1）当开关带电检测装置检测到开关带电时，通过电磁锁，闭锁打开开关柜柜门；

（2）当开关带电检测装置检测到开关带电时，通过电磁锁，闭锁合上开关馈线侧地刀；

（3）当线路带电检测装置检测到线路带电时，通过电磁锁，闭锁合上线路侧地刀。

2.4微机防误闭锁

微机防误闭锁由主计算机、电脑钥匙、电气编码锁、机械编码锁等功能元件组成，将设备操作程序（规则）或闭锁逻辑通过软件系统输入程序锁具，通过微机编码锁具实现的闭锁。

桐柏微机防误系统采用离线式微机防误闭锁系统，采用计算机屏幕显示器为操作界面，通过显示屏模拟预演操作。根据主接线图，定义与修改五防闭锁关系程序。通过与监控系统通讯接口，实现一次设备的自动对位功能，并将正确的操作内容传输至电脑钥匙中。同时配置操作票专家系统，具有打印、显示、存储、删除操作票和操作权限分级管理等功能。

操作时先在防误主机上进行模拟预演，然后将预演后的正确操作步骤传输到电脑钥匙上，其后的操作以电脑钥匙为主，完成闭锁锁具的解锁工作。具体实现以下功能：

（1）强制性五防闭锁

通过对一次设备加装锁具，对其操作实施强制闭锁，只有在微机防误系统中模拟通过后以正确顺序进行的操作方可解锁操作，从而达到五防的目的。实现五防要求。

（2）设备对位

通过显示器上的模拟元件直观地反映系统的工作状态，且通过记忆对位的方式或通过与监控系统通讯接收实时遥信，检测显示器上各元件的状态是否与实际设备的运行状态一致，若不一致时则自动刷新对位。

（3）五防模拟操作

模拟操作时，在防误装置主机上，按变电站一次主接线图设备防误操作画面及各种功能菜单，检验操作票是否正确，若操作错误，则在显示器上显示相应信息并同时发出音响报警，达到了防止各种误操作的目的，同时也起到了仿真培训的作用。

（4）发送和存储操作票

模拟预演结束后，微机五防系统将正确的操作内容（一次操作票）自动存贮并传输到电脑钥匙中，该操作票中所列内容为所涉及的一次设备及二次操作部分。

（5）五防闭锁操作

运行人员依据电脑钥匙所显示的设备号，进行倒闸操作，电脑钥匙对违反五防规定或与操作票不符的操作实现强制闭锁，通过其内部固化的闭锁逻辑来判断错误操作的类型，并以语音提示及液晶显示方式警告操作人员。

3　现状分析

目前，桐柏电站几种防误闭锁装置都有装设，功能各有侧重。

（1）机械防误闭锁装置主要依靠在电气设备行程位置或操作机构上加装机械锁具，通过机械传动装置完成闭锁。多用于成套高、低压开关柜和组合电气设备，大多为厂家出厂时自带。结构简单，可靠性较高，能够实现基本的检修隔离或临时措施的防止误操作，但没有与其他设备的逻辑关联或者关联较少。

（2）电气防误闭锁装置主要利用开关、刀闸等设备的位置辅助接点接入需要闭锁的设备的电动操作回路上，从而实现相关设备之间相互闭锁。可以实现一系列设备操作时的相互关联，满足需要相互闭锁的设备的防误需要，但是二次回路复杂，安装维护工作量大，同时在投产后由于二次接线已经确定，增加或者修改比较困难。

（3）电磁防误闭锁主要是通过相关设备的辅助接点联接，串入二次回路，通过电磁装置来实现闭锁。闭锁较为可靠，但需要接入大量二次电缆，接线方式比较复杂，安装维护工作量大。其功能也比较少，一般只能防止开关、隔刀和地刀的误操作，对误入带电间隔、接地线的挂接（拆除）等则无能为力。

（4）微机防误闭锁主要通过软件将现场大量的二次闭锁回路变为计算机中的五防闭锁规则库，实现了防误闭锁的数字化。硬件组成主要由计算机、电脑钥匙、五防编码锁等功能元件组成。将开关、刀闸、接地刀、高压设备柜门等的辅助接点（或结合一次主接线模拟图板），通过五防编码锁具来实现闭锁。

与传统电气五防相比，微机具有以下特点：

1）微机五防系统一般不直接采用现场设备的辅助接点，接线简单，通过五防系统微机软件规则库和现场编码锁具实现防误闭锁。

2）微机五防系统可以根据现场实际情况，编写相应的规则，使用较为灵活，可以实现较为完全的“五防”功能。

同时，微机五防系统也存在一定的缺点。①存在“走空程”的风险，为防止走空程，需要设计试验繁多的固定锁或是锁具附件，且通用性差；②在操作期间，防误主机不能跟踪实际操作的执行情况，只有在电脑钥匙回传后，才可以获得相关的操作信息。在操

作切换频繁的情况下，电脑钥匙需要多次回传，操作较频繁。

4　结论

电气闭锁回路是电力系统发展过程中经过不断完善和总结，发展起来的一套行之有效的防误闭锁方法，实现起来方便、可靠，但回路复杂，对于间隔多的电站或机组实现起来需耗费大量电缆，且在运行中存在刀闸辅助接点不可靠、户外电磁锁机构易损坏等问题，再者其防误功能随二次接线而定，不易增加和修改，不能实现完全的五防。

但是，仅仅只依靠微机防误装置而忽略了电气回路闭锁或机械回路闭锁的设计，是不能有效实现“五防”的，必须多种防误闭锁装置综合配置。

综上所述，片面地认为机械闭锁、电气闭锁回路可靠和不可或缺，或者认为微机五防万能，可以彻底取消电气闭锁回路，都是不可取的，应根据现场实际需要综合配置。

[1]中华人民共和国能源部环保司.防止电气误操作装置管理规定[S].北京：中国电力出版社，1991:2-4,7-9.

[2]孙亚辉.变电站防误闭锁现场应用技术[M].北京：中国电力出版社，2011.

[3]李坚.变电运行及管理技术问答[M].北京：中国电力出版社，2006

赵锋（1982-），男，工程师，从事水电站运行维护工作。

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10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.005

2015-07-31