厂用电系统“五防”闭锁改造方案及其实施

朱建立，李玉冰(华能嘉祥发电有限公司，山东 济宁 272400)



厂用电系统“五防”闭锁改造方案及其实施

朱建立，李玉冰
(华能嘉祥发电有限公司，山东 济宁 272400)

〔摘 要〕分析了某电厂厂用电系统“五防”闭锁存在的危险点，介绍了“五防”闭锁的改造方案及其具体实施情况。改造后的微机防误闭锁系统将厂用变压器高低压之间、母线工作电源和备用电源之间、刀闸和开关之间等电气倒闸操作中需要闭锁的情况都涵盖其中，通过软硬件闭锁，确保了倒闸操作的安全可靠。

〔关键词〕厂用电；“五防”闭锁；微机防误；改造

0 引言

发电厂高压厂用电系统中单一开关柜的“五防”闭锁措施相对比较完善，6 kV开关柜本体具有防止误分合断路器、防止带负荷分合隔离插头、防止带接地刀送电、防止带电合接地刀、防止误入带电柜内等“五防”功能。但是，作为厂用电整个系统，除了应保证单一设备的安全外，还应该保证整个系统的安全性，如确保各电气设备正确的操作顺序，防止操作人员走错间隔误操作等。而单个设备元件的“五防”闭锁功能无法防止系统性操作的误操作。某发电厂厂用电系统的“五防”闭锁就存在这样的问题，因此迫切需要进行改造。

1 厂用电系统倒闸操作的危险点

该发电厂1，2号机组各设1台高厂变为本机6 kV厂用A，B段提供电源，同时另设1台高压备用变压器作为1，2号机组6 kV厂用A，B段的备用电源。6 kV厂用电系统共10段母线，另有30台厂用低压变压器， 30个PC母线段，49个MCC母线段。厂用电系统配置比较复杂，电气系统性的倒闸操作存在较多的危险点。

(1) 厂用电系统的复杂性对倒闸操作提出了很高的要求，但厂用电系统无整体性“五防”闭锁功能，只能依靠操作人员严格执行相关规定来保证系统安全，无法从技术手段上避免误操作事故的发生，存在一定的安全风险。系统性的停送电倒闸操作，一旦出现误操作，容易造成系统失电、设备损坏或人员伤害。

(2) 对于倒换母线，变压器高、低压侧开关操作等有操作顺序的操作，如果操作人员操作顺序错误，将产生严重后果，造成部分设备失电或损坏。

(3) 机组检修期间，电气倒闸操作量大、现场安全措施多、操作人员工作任务繁重，如果完全靠人来控制，则容易发生误拆除安全措施、误送电、带电装设接地线等误操作事故。

(4) 由于6 kV厂用电系统工作电源进线开关柜和备用电源进线开关柜之间没有装设防误闭锁装置，当开关小车停电拖出时，其间隔内的电源侧因变压器带电而带电；如果此时对开关柜进行检修，则会发生误入带电间隔的事故，造成人身伤害。即使变压器停电，因工作、备用电源开关柜紧邻，并且柜体一样，也可能误入带电间隔。

(5) 对于单一动力开关的停送电操作，因6 kV动力开关柜外观一样，名称相似，操作人员如不细致复核设备名称走错间隔，就会发生误操作，威胁人身安全和机组运行安全。

(6) 励磁变和其他厂用干式变压器柜门都没有装设防误闭锁装置，在运行过程中变压器柜门无带电闭锁功能，若走错间隔、打开运行中的变压器柜门，容易造成设备失电或人身伤害。

(7) 设备检修需合接地刀闸或装设便携式接地线，送电试运前需要拉开接地刀闸或拆除接地线。接地刀闸和接地线的管理全靠人为掌握，容易发生带电装地线(合接地刀闸)或带地线(合接地刀闸)送电的恶性电气误操作事故。

2 “五防”闭锁改造方案的确定及实施

针对厂用电系统倒闸操作中存在的危险点，通过认真分析，总结了需要的防范预控措施，并选择确定了珠海优特电力科技股份有限公司的JOYO卓越型微机防误闭锁系统。该系统具有较完善的“五防”功能，能够较好地解决上述问题。

2.1 “五防”闭锁改造方案

(1) JOYO卓越型微机防误闭锁系统与2台机组的DCS系统进行实时通讯，实时读取电气设备状态。根据该厂配电方式，结合电气操作原则，预先编制闭锁逻辑，将操作逻辑与设备状态相结合，形成闭锁信息。操作人员根据操作票在“五防”系统上进行模拟操作时，只有实时状态符合电气操作条件，才可以模拟；否则无法模拟操作，系统会提醒具体原因，由操作人员去检查操作票是否有问题。若模拟不通过，就不能在DCS系统上或就地进行电气倒闸操作，从而避免电气系统性倒闸误操作的发生。

(2) 加装“五防”闭锁机构及其锁具。6 kV开关柜为中储式开关柜，每一台6 kV动力开关在常规操作时均需要将开关小车推进或拉出，开启柜门操作二次插头，有时还需拉合接地刀闸。在手车开关推入和拉出操作孔、开关柜门、接地刀闸操作孔处均加装“五防”闭锁机构及其锁具。“五防”主机接收到DCS系统通讯传过来的开关在分信号才可以模拟操作；模拟通过后，到现场操作时，电脑钥匙可以按操作步骤依次打开“五防”闭锁机构，进行相应的操作，从而有效防止走错间隔，误操作接地刀闸。

(3) 加装“五防”机械挂锁。在6 kV母线工作电源、备用电源开关柜前后门均加装“五防”机械挂锁。当需要将一路电源停电做安全措施时，在“五防”主机模拟检验通过后，现场操作时只有位置正确，才能将相应柜门的闭锁锁具打开，有效防止操作人员在做安全措施时误入相邻带电间隔。在励磁变、厂用干式变等高压柜门加装“五防”机械挂锁，只有判断出系统停电时，才具备开锁条件，从而有效防止运行中柜门被打开而误入带电间隔。

(4) 加装接地线管理机。在接地线管理柜中加装接地线管理机，通过与“五防”主机通讯，实现接地线的实时管理。平时接地线管理机将每一组接地线锁住，且将配电装置需要加装接地线的位置都加装特殊接地桩并用“五防”锁闭锁。在模拟操作中选择了合适的接地线后，只有模拟装设在满足装设条件的位置，才能将接地线取出，并且只能装设在模拟的指定位置。如果走错位置，则打不开接地桩锁具，从而无法装设接地线，因此能有效避免带电装设接地线。同样，拆接地线也需要通过模拟操作，以避免漏拆接地线造成带接地线送电。

(5) 设置紧急解锁钥匙。当“五防”系统故障或遇到其他紧急情况，需紧急解除“五防”闭锁进行事故处理，或当某“五防”装置故障时，可用紧急解锁钥匙解除“五防”闭锁，进行相关电气操作。

(6) 实现“五防”主机状态与现场电气设备实际状态一致。操作人员按照操作票模拟操作完毕后，将操作信息传输给电脑钥匙，并按照电脑钥匙的步骤进行逐步操作，操作完毕后再将信息回传，实现“五防”主机状态与现场电气设备实际状态一致。

2.2 方案实施

(1) 微机防误闭锁系统主连接如图1所示。设置“五防”模拟操作立屏和“五防”主机、传输适配器，它们之间采用RS485建立通讯连接。“五防”主机与机组DCS工程师站也采用RS485连接，并设置物理通讯隔离。“五防”主机软件中预先绘制电气一次系统接线模拟图，并编辑所有设备的操作规则。系统可通过与机组DCS工程师站的通讯得到现场设备的实际状态。模拟操作可以在“五防”模拟操作监视立屏进行，也可以在“五防”主机进行。传输适配器则负责与电脑钥匙的通讯。

(2) 对开关、刀闸操作机构加装机械闭锁机构。对于6 kV中储式的开关柜，在手车开关推入和拉出操作孔、开关柜门、接地刀闸操作孔处均加装机械闭锁机构，挂“五防”锁闭锁；在电气倒闸操作把手、开关就地分合闸按钮处均加装“五防”闭锁机构，挂“五防”锁闭锁。操作时电脑钥匙可以打开“五防”锁，解除闭锁，进行电气倒闸操作。

(3) 对于可能误入带电间隔的各种开关柜门均加装“五防”闭锁机构；对于可能误入带电间隔的高压柜门、变压器门、高压爬梯，加装“五防”闭锁机构，并挂“五防”锁。只有当系统停电，具备开启条件，且通过模拟操作后，才可以用电脑钥匙开启“五防”锁，打开上述设备柜门等，从而有效避免误入带电间隔。

(4) 加装接地线管理机，如图2所示，实现对便携式接地线的实时管理。将接地线管理机安装在接地线放置柜内，将每一组便携式接地线的接地端更换为带感应的专用接地端，且有唯一的ID编码。在接地线放置处安装在线检测机构，与接地线管理机实时通讯；接地线管理机与“五防”主机实时通讯。另外，在全厂需要装设临时接地线的地方安装专用接地桩，加装“五防”机械挂锁。接地线平时都在接地线放置柜内被检测闭锁机构锁住；需要使用接地线时，通过“五防”主机模拟后，即可从接地线放置柜内取出所模拟的接地线，并且只能安装到模拟的指定接地桩。拆除接地线时也需要模拟后才可以解除闭锁进行拆除操作。接地线放回固定位置后，实现闭环管理，从而实现便携式接地线的实时可控、在控。当“五防”主机得到授权后，可将放回来的接地线闭锁或将已闭锁的接地线解锁，从而实现接地线的闭锁与解锁管理。

图2　接地线管理系统

(5) 装设UT-051微机型钥匙管理机，对紧急解锁钥匙进行管理。当微机“五防”闭锁系统出现故障，或事故处理需要紧急解锁时，可启用紧急解锁钥匙，解除“五防”闭锁，进行相关电气操作。UT-051微机型钥匙管理机既能实现钥匙的实时在线闭锁管理，又能提供全面的使用信息记录。UT-051可以管理电解锁钥匙、跳步钥匙、机械解锁钥匙。钥匙管理机解锁后，能自动识别归还钥匙的个数，当所有解锁时拿出的钥匙归还完毕后自动闭锁管理机。钥匙管理机与“五防”主机保持通讯连接，实现在线管理，设置密码取用，每次使用均有记录。由于取用紧急解锁钥匙可以解除任何“五防”闭锁，因此，对于“五防”紧急解锁钥匙的使用必须实行严格的审批制度，使用时应加大监护力度，确保只在需要使用的步序使用，使用完毕后应及时放还钥匙管理机。

(6) 根据厂用电系统接线方式和电气元件的特性，按照电气倒闸操作的原则、要求，编写闭锁条件，既要有单个元件操作步序的逻辑，又要有不同电气元件之间系统操作步序的逻辑，从而实现电气系统操作“五防”闭锁的目的。将闭锁逻辑输入“五防”主机，“五防”主机读取闭锁逻辑并结合与DCS通讯得到的设备状态及实际操作回传的锁具状态信息，共同形成操作闭锁。

当需要操作时，操作人员按照操作票在“五防”主机进行预演模拟操作，符合电气倒闸操作逻辑的可以正常预演，不符合的会给出原因，提示操作人员进行操作步序检查。预演结束后，将预演操作指令传给电脑钥匙，操作人员依照电脑钥匙提示的设备号依次解锁操作。将电脑钥匙插入相应的编码锁内，若锁码正确，则开放其闭锁机构，运行人员可进行就地操作；若锁码错误，系统则会禁止操作并给出原因，运行人员需检查操作是否正确。操作完毕后，将电脑钥匙放到充电座，即可完成操作信息的回传。“五防”主机根据操作信息及时变更设备状态，使微机设备状态和就地设备状态保持一致，也为下一次操作做好准备。

3 改进与优化效果

厂用电系统“五防”闭锁改造完毕，投入试运行后暴露了一些问题，针对这些问题逐一研究，改进优化。

(1) 因接地线管理机自带的接地线编号与实际接地线编号不一致，造成运行人员选择接地线时比较麻烦。针对这个问题，与“五防”厂家多次沟通，优化“五防”主机管理程序，使接地线管理机能够按照实际编号进行编号；又通过进一步的优化，在“五防”模拟系统图上提前植入各个接地线的规格型号和适用的电气设备。如某母线段悬挂接地线，在模拟操作时会自动显示只适合该母线的所有可用接地线及接地线的类型，以便运行人员选择。

(2) 模拟操作监视立屏投运后，各发光母线是由一个个发光二极管排列而成的发光带，透过带母线颜色的透光塑料片后，仍显示一点一点的光线带，而不是柔和的连续发光带，影响视觉和美观。针对这个问题，和厂家技术人员试用不同的散光材料，最后选择一款既透光又散光的磨砂塑料板，插放在发光二极管与塑料片之间。经过改造后，母线光带发光柔和、连续、清晰，非常美观，使立屏成了集控室的一面窗口。

(3) 在装置试运行期间，充分采纳现场运行人员的合理化建议，优化修改“五防”模拟图，使模拟界面符合运行人员的操作习惯。现场锁具张贴标签，做到标示明确清晰；当模拟条件不允许时，自动弹出提示哪些条件不允许等。通过这些优化与改进，更加方便了运行人员的操作使用。

自2014年2月起，经过半年试运行后，厂用电微机防误闭锁系统正式投入运行，设备运行一直良好，操作方便，闭锁可靠，切实起到了安全防护的作用。因充分采纳了运行人员的建议，“五防”闭锁系统并未增加操作人员的负担。利用接地线管理机实现了接地线的在线管理，使值班员对接地线使用情况一目了然。经过这次改造，厂用电系统“五防”闭锁确保了人员操作的正确性，保障了设备安全稳定运行和人身安全，切实担当起了电气操作安全卫士的作用。

参考文献：

1 杨春光．电气防误闭锁与现代微机五防系统[J]．中小企业管理与科技，2009，18(1)：249．

2 魏 宁，杨 枫．发电厂厂用电系统微机防误闭锁系统的改造[J]．宁夏电力，2011，41(B12)：154-156．

3 邓 鹏，李成煌．新型微机五防系统在武钢系列变电站中的应用[J]．人民长江，2011，42(10)：47-51．

4 杨西银，杨 军，谢正宁，等．集控式微机“五防”的应用探讨[J]．电力安全技术，2013，15(6)：19-21．

朱建立(1973-)，男，工程师，主要从事电气运行管理工作，email：huanengjd@163．com。

李玉冰(1974-)，男，工程师，主要从事发电厂安全管理工作。

春节期间南方电网公司保持安全稳定运行

春节期间，南方电网公司系统保持了总体平稳，电网安全稳定运行，重点基建项目正常进行，员工队伍和谐稳定；全网电力供应正常，城乡居民生活用电、重要单位用电、商业用电、公众聚集场所包括各旅游景点、交通枢纽以及主要生产企业用电正常。

节日期间(2月7日至13日，下同)，公司系统严肃值班纪律，严格执行值班制度，各级单位的值班带班领导，生产、行政值班人员在岗值班。主要城市营业厅正常营业，95598呼叫中心和抢修班组坚持24 h值班。节日期间，南方电网公司安全生产情况平稳，未发生国务院493号令和599号令界定的人身事故、设备事故和电力安全事故。全网统调最高负荷6 706万kW(2月13日，初六)，比去年节日期间增长1．5 %。全网统调累计发受电量82．1亿kWh，比去年节日增长3．0 %。西电送广东最大电力985万kW，累计电量9．5亿kWh；西电送广西最大电力211万kW，累计电量1．8亿kWh。主网频率合格率100 %，全网500 kV厂站平均电压合格率100 %。

（来源：中国南方电网公司网站 2016-02-14）

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收稿日期：2015-09-13。