抽水蓄能电站防误闭锁装置配置研究

蒋春钢，梁睿光

（辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司，辽宁 丹东118216）

0 引言

电气误操作是电力生产的一大危害。它的发生，直接威胁人身安全、设备安全，威胁电力系统的可靠运行。防误闭锁装置是避免各类误操作事故发生的重要技术措施。电力行业要求3 000 V 及以上电压等级电气设备应有完善的防止电气误操作闭锁装置。

防误闭锁装置一般分为3 类：第1 类是设备出厂时自带的，如电磁闭锁、机械联锁和带电显示装置；第2 类是设计阶段实现的电气闭锁功能，能够对不同设备之间的操作顺序进行控制；第3 类是设备投产时额外安装的，如微机防误闭锁和机械程序锁，主要是为规范操作人员按正确的顺序操作，以及补充完善设备防误闭锁功能。

1 一次电气设备防误闭锁装置配置分析

1.1 主变压器及GIS 设备

抽水蓄能电站一次主接线形式主要有三角形、四角形、内桥等。GIS 设备主要有线路开关、线路开关两侧刀闸、线路侧快速接地刀闸、线路开关两侧接地刀闸、联络开关、联络开关两侧刀闸、联络开关两侧接地刀闸、高压电缆两侧刀闸、主变高压侧刀闸、主变高压侧接地刀闸等。

需具备的防误功能：要防止带负荷拉、合隔离开关（刀闸），要防止带电合接地刀闸，要防止带接地刀闸合断路器（开关）、隔离开关（刀闸）

配置来源：厂家在控制回路中设计电气闭锁。监控系统操作流程设计电气闭锁逻辑。

1.2 发电机出口母线及启动母线设备

（1）发电机出口开关、发电机出口开关两侧接地刀闸、换相刀闸、拖动刀闸、被拖动刀闸、主变低压侧接地刀闸等

需具备的防误功能：要防止带负荷拉、合隔离开关（刀闸），要防止带电合接地刀闸，要防止带接地刀闸合断路器（开关）、隔离开关（刀闸）。

配置来源：厂家在控制回路中设计电气闭锁。监控系统操作流程设计电气闭锁逻辑。

（2）机组出口PT 柜门、机组电气制动开关柜门、机组中性点变压器柜门

需具备的防误功能：要防止误入带电间隔。

配置来源：额外安装机械程序锁或微机程序锁，见表1。

以ABB 发电机出口母线设备为例，机械程序锁可利用ABB 刀闸操作机构闭锁钥匙，实现闭锁功能。ABB 刀闸操作机构有3 把闭锁钥匙，分别为电动操作□钥匙、分闸位置闭锁△钥匙、合闸位置闭锁○钥匙。3 把钥匙只可取出其中1 把，以分别实现不同闭锁功能，见表2。

表1 机组出口PT、电气制动开关、中性点变压器柜门安装防误闭锁比较

表2 ABB 刀闸操作机构3 把闭锁钥匙实现的闭锁功能表

（3）主变低压侧避雷器PT 柜门、励磁变压器柜门、电抗器柜门、励磁变压器固定接地桩、电抗器固定接地桩

需具备的防误功能：柜门要防止误入带电间隔；固定接地桩要防止带电挂接地线，要防止带接地线合断路器（开关）、隔离开关（刀闸）。

配置来源：额外安装机械程序锁或微机程序锁，见表3。

表3 主变低压侧避雷器PT、励磁变压器、电抗器柜门和固定接地桩安装防误闭锁比较

1.3 SFC 系统设备

1.3.1 SFC 输入/输出开关柜

需具备防误功能：要防止带负荷进、出手车，要防止带电合接地刀闸，要防止带接地线（接地刀闸）合断路器（开关）、进手车。

配置来源：厂家出厂自带。

1.3.2 SFC 输入/输出开关柜进出线电缆柜门

需具备的防误功能：要防止误入带电间隔。

配置来源：厂家出厂自带。

1.3.3 直流电抗器网门、直流电抗器固定接地桩

需具备的防误功能：网门要防止误入带电间隔；固定接地桩要防止带电挂接地线，要防止带接地线合断路器（开关）、进手车。

配置来源：额外安装机械程序锁或微机程序锁，见表4。

表4 直流电抗器网门和固定接地桩安装防误闭锁比较

1.3.4 输出电抗器网门、输出电抗器固定接地桩

需具备的防误功能：网门要防止误入带电间隔；固定接地桩要防止带电挂接地线，要防止带接地线合断路器（开关）、进手车。

配置来源：额外安装机械程序锁或微机程序锁，见表5。

表5 输出电抗器网门和固定接地桩安装防误闭锁比较

1.3.5 功率柜柜门

需具备的防误功能：要防止误入带电间隔。配置来源：厂家出厂自带。

1.4 厂用电系统设备

1.4.1 厂用10 kV 开关柜

需具备防误功能：要防止带负荷进、出手车，要防止带电合接地刀闸，要防止带接地刀闸合断路器（开关）、进手车。

配置来源：防止带负荷进、出手车，防止带接地刀闸合断路器（开关）、进手车功能厂家出厂自带；防止带电合接地刀闸功能厂家出厂自带+额外安装机械程序锁或微机程序锁，见表6。

1.4.2 厂用10 kV 开关柜电缆室门

需具备的防误功能：要防止误入带电间隔。

配置来源：厂家出厂自带。

表6 厂用10 kV 开关柜安装防误闭锁比较

1.4.3 厂用变压器柜门、厂用变压器固定接地桩

需具备的防误功能：柜门要防止误入带电间隔；固定接地桩要防止带电挂接地线，要防止带接地线合断路器（开关）、进手车。

配置来源：额外安装机械程序锁或微机程序锁，见表7。

表7 厂用变压器柜门和固定接地桩安装防误闭锁比较

2 额外安装机械程序锁与微机防误闭锁的比较

2.1 机械程序锁优缺点分析

优点：①闭锁逻辑清晰，结构简单，可靠性高，不易故障，维护工作量小。②柜门、网门、固定接地桩具备反向闭锁功能，即柜门、网门不关闭，接地线不拆除，无法取出相应钥匙去交换，闭锁刀闸合闸及小车推入工作位置。③不与监控系统通信，完全满足电力监控系统安全防护要求。

缺点：不能进行模拟操作。

2.2 微机防误闭锁优缺点分析

优点：①可进行模拟操作。②具备防误逻辑实时判断功能。电脑钥匙每操作完一步，操作信息通过无线网络实时上传至防误主机，保证防误主机的设备状态与现场实际情况保持一致。防误主机对操作票的每一次操作会根据实时更新的设备状态，结合监控后台系统的实时遥信、遥测，对其进行实时的逻辑判断。当发现不满足防误逻辑条件时，防误主机下发禁止指令，中止电脑钥匙操作，避免操作过程中，因设备误动或操作不到位等因素引起的误操作事故。

缺点：①柜门、网门、固定接地桩使用编码挂锁，不具备反向闭锁功能。若要将电气设备柜门、网门、接地线悬挂位置等信号通过硬线接入防误主机以实现反向闭锁功能，施工难，投资大。②防误主机、电脑钥匙为电子产品，使用年限短，故障几率大，维护工作量大。

3 存在问题

微机防误闭锁具备防误逻辑实时判断功能需要满足两个条件：①防误装置主机应具有实时对位功能，通过对受控站电气设备位置信号采集，实现防误装置主机与现场设备状态的一致性。根据国家或行业关于电力监控系统安全防护规定的要求，需要加装微机防误系统与监控系统安全隔离装置。②防误装置主机应与电脑钥匙有通信功能。根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（2018 修订版）》规定：防误装置（系统）严禁与外部网络互联。因为防误装置主机与监控系统已有通信，就不能再用4G 公网与电脑钥匙通信，只能在电脑钥匙每个使用地点布置硬线与防误主机通信。设备多、施工工作量大。

若不能同时不满足以上两个条件，微机防误锁具的操作存在走空程的可能。操作人员如使用电脑钥匙打开编码挂锁而不操作电气设备，防误主机不能监视到电气设备状态有无变化，不能按照上传的操作步骤经过判断后向电脑钥匙逐步下达操作任务，通过电脑钥匙接着进行下步操作会发生误操作事故。

4 结论

机械程序锁相比于微机防误闭锁有着诸多优点，结合设备出厂时自带的闭锁功能和厂家设计的电气闭锁，基本可以满足抽水蓄能电站防误闭锁功能要求。抽水蓄能电站一次电气设备防误闭锁可进行如下配置：

（1）10 kV 及以上电压等级手车式开关柜，出厂时应满足国家规范要求，具备功能齐全的防误闭锁功能。

（2）GIS 设备及发电机出口母线设备，厂家应在控制回路中设计电气闭锁，监控系统应在操作流程设计电气闭锁逻辑。

（3）机组出口PT 柜门、机组电气制动开关柜门、机组中性点变压器柜门、主变低压侧避雷器PT 柜门、励磁变压器柜门、电抗器柜门、励磁变压器固定接地桩、电抗器固定接地桩、SFC 直流电抗器网门、SFC 直流电抗器固定接地桩、SFC 输出电抗器网门、SFC 输出电抗器固定接地桩、厂用10 kV 开关柜、厂用变压器柜门、厂用变压器固定接地桩等，投产前应安装各自的机械程序锁。

（4）在运行值班室配置1 台外网工作电脑，设计安装1 套包括电站全部一次电气设备、具有防误规则、可进行倒闸模拟操作的软件。同时该软件具备地线管理功能。在接地桩上安装条码，接地线的接地头上安装无线采集装置，采集装置能够识别条码，用来反映接地线悬挂的具体位置，同时通过4 G 公网将信息上传至电脑，实现接地线挂、拆状态实时采集监控。