变电站五防系统分析与改进

刘连凯，赵迎龙，汤明磊

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063000）

1 变电所五防概念

为了保证高压开关设备可靠运行和操作人员安全，防止最常见的五种电气误操作事故，即“五防”功能。“五防”功能的内容如下:(1)防止带负荷误分、合隔离刀闸;(2)防止误分、误合断路器;(3)防止带接地开关误合断路器;(4)防止在带电时误合接地刀闸;(5)防止误入带电间隔。

实现上述五防的方式主要有3种：机械五防、电气五防、微机五防。

（1）机械五防是在开关柜操作部位之间用互相制约与联动的机械机构来达到闭锁的要求。机械闭锁在操作过程中可以实现随操作顺序的正确进行，自动解锁。在发生违反操作要求时，实现自动闭锁，停止误操作的进行。一般机械闭锁结构随设备制造厂家而来，不易现场改善。

机械闭锁只能在开关柜内部的相关部位之间应用，与电器元件动作间的联系用机械闭锁暂时无法实现。对柜间或开关柜与柜外设备之间的闭锁要求无法实现。所以在开关柜上，只能以机械闭锁为主，还需要以其他闭锁方法辅助。

（2）电气五防是通过导线连接开关、刀闸的辅助触点与防误继电器之间相关联，来开闭被保护开关、刀闸的操作回路，从而实现电气五防的功能。

电气闭锁的优点是操作方便，可以加装，但是在安装使用中也存在以下几个突出问题：（a）作为闭锁元件的电磁锁结构复杂，电磁线圈长期带电运行，易出现故障，导致操作回路断线；（b）需要串入开关、刀闸的辅助触点,依据运行经验，因辅助触点容易产生接触不良，影响动作的可靠性；（c）在开关、断路器的控制上，一般缺少电气闭锁措施。[1]

（3）微机五防采用计算机技术，用于防止电气误操作的装置。微机防误系统通过配置相应的逻辑关系将现场电气五防变为电脑中的五防规则库，实现了五防闭锁的数字化，并可以实现机械联锁和电气联锁不能实现或者是很难实现的防误功能。

每种五防方式都有它的优缺点，下面对出现不同电压等级的电气设备之间或两个变电站之间需要防误功能时五防改造的方法进行总结。

2 变压器高低压侧五防联锁

某钢厂110 kV 变电站在设备试验时发现变压器110 kV侧开关间隔与10 kV侧开关柜间在设计中没有机械联锁和电气联锁功能。将会存在一定安全风险。见图1。

图1 接线示意图

（1）变压器在带电状态时可以打开10 kV 侧开关柜后柜门，存在运维人员误入主变低压间导致高压触电事故。

（2）变压器110 kV 开关间隔接地刀闸在合闸位置、10 kV 侧母线带电，运行人员对变压器10 kV 侧断路器误操作，导致变压器110 kV 侧发生三相接地短路事故。

解决上述问题的方法就是在变压器110 kV 开关间隔与10 kV开关柜间增加电气安全联锁。

（1）主变高压110 kV 侧开关间隔接地刀闸-17在合闸时，主变低压10 kV 断路器在工作时位置无法操作。当10 kV 母线带电、高压110 kV 侧接地刀闸-17 在合闸位置时，防止低压10 kV 开关504 误操作合闸而引起变压器反送电导致高压接地短路的事故。如图2，10 kV 母线为带电母线，-17 接地刀闸在合位。

图2 系统示意图

（2）主变10 kV 开关柜504 断路器在合闸位置时，高压110 kV 侧-17 接地刀闸无法操作。如图3所示。

图3 系统示意图

防止高压110 kV侧的接地刀闸-17误操作合闸而造成的高压接地（短路）事故。

（3）主变在送电状态时，主变低压10 kV 侧的开关柜后门无法打开，如图4。防止了主变在送电状态时误打开主变低压10 kV侧的开关柜后门。

图4 系统示意图

3 两个变电站之间的五防联锁

变电站的电气操作的安全联锁功能只能停留在站内通过硬接线来实现功能，而无法实现站间的五防功能。当需要站间进行组合操作，只能通过人工去确认设备开关状态后，再进行下一步操作。这种情况对人员的依赖程度大，且人员发生疏漏，可能会引起误操作，严重时会导致供电系统的崩溃。可通过微机五防来辅助构建防误功能。[2]

甲、乙变电站操作全部在甲变电站的集控系统中执行，根据提前所设定的开关刀闸逻辑关系来完成两个或多个变电站之间操作的微机五防功能。通过集控系统的微机五防功能特点，我们将涉及两个变电站之间的开关、刀闸操作逻辑提前输入到集控系统中，使微机五防根据开关、刀闸的实际位置去计算当前操作是否具备操作条件。以甲110 kV变电站甲乙（一）线117间隔为例，如图5。

图5 站间示意图

（1）甲变电站线路刀闸117-2合闸条件为：乙变电站111-17接地刀闸在分位。

（2）乙变电站线路刀闸111-2合闸的条件为：甲变电站117线路117-17接地刀闸在分位。

集控系统在合上117-2隔离刀闸前通过以上逻辑关系去判断该刀闸是否具备操作条件。如达到以上条件，则刀闸操作开放；如未达到条件，后台不允许操作执行。这种安全联锁功能降低了变电站之间操作对人员的依赖程度，使操作变得更加智能、安全。

4 结论

机械五防、电气五防、微机五防功能都是不可或缺，相辅相成的。任何一种五防功能都难以单独实现操作、检修安全，只有将几种五防功能糅合至一块，才能大大降低误操作、误入带电间隔的几率，提高供电安全与稳定性。