一种电气化铁路盘柜五防快速操作电气锁具

张 浩



一种电气化铁路盘柜五防快速操作电气锁具

张 浩

电气化铁路变电所电气误操作危害较大，传统的五防装置操作繁琐、耗时长。本文介绍一种电气化铁路盘柜五防快速操作电气锁具，该锁具独有的电气结构使操作快速精准、安全，解决了五防装置在电气化铁路推广应用的瓶颈问题。

电气化铁路；五防装置；倒闸操作

0 引言

在电气化铁路中，电气误操作对铁路运行安全影响重大。电气化铁路五防装置是防止电气误操作的有效手段。但是目前电气化铁路五防操作仍沿用电力五防技术，而电气化铁路的倒闸操作与电力倒闸操作有很大区别，电力倒闸的频率为每两三个月一次，电气化铁路每天都需要进行倒闸停送电2次，每次平均操作10个开关左右。2次倒闸间隔时间比较紧迫，需要为检修作业预留足够时间，同时送电工作要在规定时段内完成，否则影响行车造成严重后果。现有的电力倒闸装置操作繁琐，耗时长，不适用于电气化铁路，使得电气化铁路五防装置普及率低，也未形成相应的标准规范和制度。

1 电气化铁路传统五防闭锁方式

电气化铁路盘控开关五防操作基本采用机械闭锁和电气联锁2种传统闭锁方式。

1.1 机械闭锁方式

机械防误闭锁采用加装机械闭锁盒，利用机械机构的有机联系，在相关操作部位之间实现联动，具有闭锁动作可靠、结构简单、无辅助操作、抗污染等优点[1]。机械闭锁盒的闭锁步骤：操作开关上罩盒封闭，操作开关时用锁具开锁，将闭锁盒取下，对开关进行操作，操作完成后再将闭锁盒罩在开关上，上锁。可见，机械闭锁的操作十分繁琐，并不适用于时间紧迫的电气化铁路倒闸操作，且还存在易导致机构卡死故障，不能防止断路器误分、误合，带电合接地刀闸以及误入带电间隔等缺陷。

1.2 电气联锁方式

电气联锁方式主要利用设备辅助节点间的联接实现电气闭锁，可靠性较高，但需要引入大量二次电缆，运行维护工作量增加。且由于该方式是由电气设备的辅助接点、电气连线及电磁锁按一定防误逻辑组合而成的一种闭锁电路，操作时，锁具插入电气连线中，确认后锁具接通电气线路，然后人工进行开关操作。该方法操作也较繁琐，且运行中存在机构易损坏、刀闸辅助节点不可靠等问题[2]。

2 铁路盘柜五防快速电气锁

为解决传统锁具操作繁琐、可靠性不高的问题，设计一种适用于铁路倒闸操作的盘柜五防快速电气锁。在断路器和隔离开关的分合回路中，将电气锁两端分别置于开关两端，锁具一侧锁孔接入公共端，另一侧锁孔跨过开关接入分合控制线，与原有手动开关线路并联。电脑钥匙在公共端与开关分合回路线路之间的锁孔插入，读取芯片信息并进行操作票校验，确认无误后通过继电器连通整个分合回路，自动进行分合闸操作。其原理如图1所示。

图中1中，2处为传统电气锁锁孔结构，插入电气锁将1、2处在5处导通，然后手动进行开关操作。3、4处为开锁孔，电脑钥匙插入1、3和1、4分别在6、7处导通接通分合控制回路。为解决防误问题，在公共端1、2处设置电气隔离锁将公共端切断，防止违规直接操作开关。

图1 五防快速电气锁电气原理

用电脑钥匙进行倒闸操作时，直接接通回路不受影响，在紧急情况或五防撤出时，公共端的电气隔离锁通过电气解锁钥匙连通公共端1、2，在5处导通，解锁进行直接开关操作。在该方案下进行操作票倒闸操作时，按语音提示将电脑钥匙插入指定开关分合回路，电脑钥匙自动识别电气锁芯片，验证开关及分合后立即自动驱动继电器联动操作回路，进行分合闸操作；完成后拨出电脑钥匙，进行下一开关操作。整个开关操作过程在1～2 s内可完成，过程中不需要人工干预和操作。

图2为快速五防电气锁具的具体实施接线图。图中1、2、3、4锁孔零件对应图1的1、2、3、4处，每个柱形空心锁具有2个互联接线端子与柱形内芯互通，用螺丝从盘体面板正面固定。6、7分别为分合回路电子识别芯片，8为断路器手动分合开关。图2右侧为接线端子图。

图2 五防电气锁背面接线图

图3为快速五防电气锁设计正面布置图，图中1、2、3、4电气锁孔分别对应图1的1、2、3、4处。盘面开孔将锁具固定到面板，7、6分别为分、合控制回路的电子识别芯片。在进行倒闸操作时，将电脑钥匙的2个插针插入分闸回路锁孔或合闸回路锁孔进行防误操作，插入后电脑钥匙识别感应6、7处的电子芯片，与电脑钥匙中的操作票进行对应确认，匹配后自动驱动继电器接通回路，进行分合闸操作。设计中，插电脑钥匙的锁孔1、4和1、3之间的间距与电脑钥匙的探针距离等长，不同于1、2间距，以区分不同锁具的使用。1、2间距与解锁钥匙的探针距离等长。

图3 五防电气锁正面布置图

与传统的机械锁和电气锁相比，快速五防电气锁的电气结构大大简化了防误操作的步骤，且更精确。原有所有的防误验证只确认到开关的名称正确性，新的电气结构可以精确到操作开关的分合动作，且确认后直接自动进行开关的分合操作，验证和操作同步完成，电脑钥匙插入后最多2 s即可完成全部动作。在公共端加装电气锁，相当于为开关加装了闭锁盒，无电脑钥匙及解锁工具将无法对开关进行任何操作，实现了防误目标。

3 结语

快速五防电气锁电气结构可以满足电气化铁路的倒闸操作要求，快速精准，不增加额外成本，操作安全。与传统人工操作相比，在缩短操作时间的前提下，该五防电气锁确保了操作的可靠性，从根本上解决了五防系统在电气化铁路推广的瓶颈问题。随着国家对电气化铁路的大规模规划和对安全可靠运行重视程度的提高，新式快速电气联锁装置的应用将具有较好的经济效益和社会效益。

[1] 贺家勉. 电力五防系统自动化技术应用[J]. 科学导报，2014（4）：215.

[2] 邓荣辉. 变电站五防式在线系统的研究与应用[D]. 淮南理工大学，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

张 浩.天津凯发电气股份有限公司，工程师。