变电站防误闭锁装置的应用与规范化管理

郑荫钦，朱光地（福建水口发电集团有限公司，福建 福州 350000）



变电站防误闭锁装置的应用与规范化管理

郑荫钦，朱光地
（福建水口发电集团有限公司，福建 福州 350000）

〔摘 要〕在电力系统中，为防止发生运行电气设备误操作而引发人身、电网和重大设备事故，各类防误闭锁装置被广泛采用。根据几种常用防误闭锁装置的特点，依据优势互补的配置原则，对某电站防误闭锁装置的配置和设计逻辑进行了分析；同时，针对特殊情况下的解锁操作，对防误闭锁装置的规范化管理进行了探讨。

〔关键词〕变电站；防误闭锁；闭锁逻辑；规范化

0 引言

在电厂设备操作过程中，为防止5种误操作而设计的防误闭锁装置，由最初的机械闭锁、电磁闭锁、电气逻辑闭锁，到如今的微机闭锁，其功能越来越强大，应用越来越人性化。防误闭锁装置已成为现代变电站防误操作不可或缺的技术手段。面对繁杂多样的防误闭锁装置，电厂不仅要根据现场实际情况采用合适的类型，还要制定一套行之有效的管理制度，实现防误闭锁装置的规范化应用。

1 防误闭锁装置的原理及特点

1.1 机械闭锁

机械闭锁是靠机械结构相互制约，从而达到相互联锁的闭锁方式。该装置具有结构简单直观、运行可靠、不易发生错误操作等优点。但这种闭锁实现的前提是隔离刀闸和对应接地刀闸是一体化设备，要实现同其他回路隔离刀闸或接地刀闸的闭锁就非常困难，一般采用电气闭锁或其他跨间隔的闭锁方式来实现。

1.2 电磁闭锁

电磁闭锁是利用开关、隔离刀闸、设备柜门等的辅助接点，接通或断开隔离刀闸、柜门等电磁锁电源，使其操作机构无法动作，从而实现设备之间的相互闭锁。该装置原理简单，可实现非一体化的开关设备间闭锁，缺点是没有双向功能、需外部电源供电、不宜在潮湿环境中使用、可靠性较差。

1.3 电气逻辑闭锁

在开关、隔离刀闸、接地刀闸的电动操作控制回路中，依据正确的操作规则串入其位置辅助接点，实现电气逻辑闭锁。当违反操作规范时，由相应设备的辅助接点切断该操作设备的控制回路，禁止操作，从而达到防误操作的目的。电气逻辑闭锁结构严谨、可靠，但需要接入大量的二次电缆，接线方式较为复杂，安装、维护工作量大。此外，同上述2种闭锁方式一样，电气逻辑闭锁对误入带电间隔、接地线的装设与拆除等也不起作用。

1.4 微机闭锁

微机防误闭锁装置是一种采用计算机技术，防止高压开关设备电气误操作的装置。微机闭锁的操作规则程序可按照实际情况，尽可能编写得详细具体，不仅能实现开关、隔离刀闸与接地刀闸之间的闭锁，还可通过机械挂锁实现对接地线及网门的防误闭锁，一定程度上实现防止带电挂接地线、带接地线合隔离刀闸、误入带电间隔等功能。此外，当一次设备名称、编号改变或设备发生增减时，只需修改程序即可，维护量小。缺点是相较于传统闭锁装置，微机闭锁在正式操作前需进行核对性模拟预演及现场解锁等，延长了操作时间；由于与监控系统通信异常及个别操作人员贪图方便采用人工对位等原因，存在误操作风险。

2 防误闭锁装置的应用

某电站微机防误闭锁装置采用珠海共创电力安全技术股份有限公司的FY-2000型微机防误系统，其作为监控系统（RTU）的一个重要组成部分，与监控系统实时通信，并共享监控系统的变电站遥信采集数据信息。如图1所示，该系统主要由后台管理机、防误主机、电脑钥匙、机械编码锁组成。在进行电气倒闸操作时，利用电脑程序将模拟通过的操作步骤传输到电脑钥匙上，由电脑钥匙依次对设备进行开锁操作，并具备语音及液晶显示方式对错误操作进行警示，实现逻辑闭锁功能。

根据不同闭锁装置的特点，该电站在实际应用中以微机闭锁为主要防误手段，并配备必要的机械闭锁、电磁闭锁和电气逻辑闭锁，实现几种闭锁装置的优势互补，达到更加可靠防误操作的目的。

图1 某电站FY-2000微机防误系统示意

2.1 机械闭锁的配置

（1） 220 kV系统隔离刀闸与接地刀闸间装设机械闭锁装置，在机械行程的特定部位，形成“挡”和“卡”的制动关系以保证操作顺序的正确性。

（2） 左、右端10 kV开关柜开关、隔离刀闸与接地刀闸间设机械闭锁，开关在合闸时，隔离刀闸、接地刀闸操作孔无法打开；隔离刀闸合上，接地刀闸操作孔也无法打开。只有当隔离刀闸操作到位，并抽出操作手柄后才可操作开关。此外，对于右端10 kV开关柜进出线柜柜门，只有当接地刀闸合上，锁杆向上抬起时方可打开。

（3） 400 V手车或抽屉式开关未到试验或工作位置时，由联锁装置扣住合闸轴上的销子，防止开关合闸；合闸后由连锁装置滚轮压住推进机构锁板，同时操作摇柄插孔也无法打开，或将连锁装置锁杆弹出限制锁定机构把手的转动，使手车无法移动。

2.2 电磁闭锁的配置

按照电磁闭锁的特点，其主要应用于刀闸操动机构、封闭高压设备柜门等处。如在该电站220 kV开关站水越Ⅱ线出线隔离刀闸2233与线路接地刀闸2236丁操动机构间闭锁的应用。利用2233隔离刀闸常闭辅助接点2233QS、线路电压互感器二次空开QA2、线路有电闭锁继电器KL常闭接点与装设在2236丁接地刀闸操作机构上的电磁锁构成回路。当2233隔离刀闸断开，QA2在合位且线路检定无压时，方能打开电磁锁进行合接地刀闸操作。线路2236丁接地刀闸电磁闭锁如图2所示。

图2 某电站2236丁线路接地刀闸电磁闭锁回路

2.3 电气逻辑闭锁的配置

加装电气逻辑闭锁主要以防止发生带负荷拉合隔离刀闸、带接地刀闸合开关（隔离刀闸）、带电合接地刀闸为主。当微机闭锁发生故障时，电气闭锁就成了防止人为误操作的一道可靠后备防线。

2.3.1 防止带负荷拉合隔离刀闸

在隔离刀闸的操作回路中，接入相应开关的常闭辅助接点，当开关在分闸状态时，才能操作隔离刀闸。

2.3.2 防止带接地刀闸合隔离刀闸

在隔离刀闸操作回路中接入相应接地刀闸的常闭辅助接点，当接地刀闸在分闸状态时，才能操作隔离刀闸。

2.3.3 防止带电合接地刀闸

在接地刀闸的操作回路中接入开关、隔离刀闸的常闭辅助接点，当开关、隔离刀闸在分位时，才能操作接地刀闸。图3为该电站1号机变单元接线，在1号主变低压侧6016甲接地刀闸合闸的操作回路中，接入601开关、6011，6081，2213隔离刀闸的常闭辅助接点。6016甲接地刀闸合闸回路如图4所示。

2.4 微机闭锁的逻辑

2.4.1 操作闭锁逻辑

设计原则：从人身安全和该电站实际需求等方面考虑，确定基本的闭锁原则为隔离刀闸与开关间具有闭锁关系，隔离刀闸和接地刀闸（接地线）之间具有闭锁关系，网门的闭锁逻辑受该间隔刀闸位置状态闭锁。特殊情况下的操作逻辑若与正常的操作逻辑冲突，如开关拒跳，需拉开两侧隔离刀闸时，就需要用万能钥匙对其进行解锁操作。

图3 某电站1号机变单元接线

图4 某电站6016甲接地刀闸合闸回路

下面以较为常用的3/2接线方式为例，来说明对设备进行操作时应遵循的一些基本操作逻辑。

2.4.1.1 开关操作逻辑

在实际工作中，除了正常停、送电操作（此时，开关两侧隔离刀闸在合，接地刀闸在分）需对开关进行分、合外，还存在大量停电检修时（开关两侧隔离刀闸在分，接地刀闸在合）需对开关进行分、合试验的情况。因此，对开关的操作不做任何逻辑限制，只需在防误主机上进行模拟操作。

2.4.1.2 隔离刀闸操作逻辑

（1） 与母线相关联的隔离刀闸合闸。需与其串联的开关、母线接地刀闸及串联开关母线侧接地刀闸均在分位。

（2） 与进出线相关联的隔离刀闸合闸。需串联开关、与串联开关间接地刀闸及与线路（主变）侧隔离刀闸间的接地刀闸均在分位。

（3） 为防止发生弧光短路，减小停电范围，母线侧隔离刀闸与线路侧隔离刀闸按下列原则操作：须先拉开线路侧隔离刀闸，后拉开母线侧隔离开关；在合上操作中，须先合上母线侧隔离刀闸，后合上线路侧隔离刀闸。

（4） 进出线隔离刀闸合闸。需串联开关及该隔离刀闸两侧引线上所有接地刀闸在分位。

2.4.1.3 接地刀闸合闸操作逻辑

（1） 开关两侧接地刀闸。需串联开关两侧隔离刀闸在分位。

（2） 进出线侧接地刀闸。需该接地刀闸两侧所有隔离刀闸在分位。

（3） 母线接地刀闸。需连接在母线上的所有隔离刀闸均在分位。

2.4.1.4 打开柜（网）门操作逻辑

对于装设柜（网）门的间隔，机械挂锁的开锁逻辑为：该间隔内隔离刀闸为分位。

2.4.1.5 接地线操作逻辑

装设接地线按照先打开接地线存放位置接地端挂锁取接地线，再打开设备网门，最后打开接地桩挂锁装设接地线的操作逻辑进行设计，恢复时顺序相反。

2.4.2 锁具安装

微机闭锁和其他闭锁的一个不同之处在于，其在设备操作回路中加装了锁具，在对设备操作前均需开锁。该电站采用机械挂锁与闭锁盒2种锁具。

2.4.2.1 开关锁具安装位置

在开关控制箱操作把手处装闭锁盒或在操作回路箱门处装机械挂锁。

2.4.2.2 隔离刀闸、接地刀闸锁具安装位置

（1） 电动操作。对于隔离刀闸、接地刀闸的操作装置，在操作箱内带电气闭锁功能的，锁具设计为在操作把手上装闭锁盒，实现对隔离开关、接地刀闸微机闭锁和电气闭锁的双保险。

（2） 手动操作。需对隔离刀闸、接地刀闸进行纯手动操作时，依靠安装在现地手动操作机构箱上的机械挂锁实现防误闭锁。

2.4.2.3 接地线、柜（网）门锁具安装位置

对于接地线上的锁具，在接地线存放点及现地接地桩上装设机械挂锁；对于装设柜（网）门的间隔，在柜（网）门上加装机械挂锁。

3 防误闭锁装置解锁规范化管理

3.1 特殊情况解锁的规定

当发生下列某种情况时，才能用万能钥匙对设备进行解锁操作。

（1） 防误装置及电气设备出现异常，要求个别步骤解锁操作。

（2） 运行操作中防误装置发生异常，并确认操作无误。

（3） 需打开带电设备的网门、柜门让专业人员进行带电检测工作，如热红外测温等，且事先已办理电气第二种工作票并做好安全措施者。

（4） 遇到危及人身、电网和设备安全且确需解锁的紧急情况。

其中，第1，2点必须履行解锁审批制度。

3.2 解锁的执行管理

（1） 微机防误万能钥匙及电磁锁解锁钥匙应存放在明显位置的专门钥匙盒内，由运行值长负责保管，供紧急或特殊情况时使用。

（2） 对于必须履行审批制度的情况，应由防误装置运行管理专职到现场核实无误，确认需要解锁操作，并在解锁钥匙使用记录本上签名批准后，由值班员报告当班值长，省调管辖设备还应由当班值长报告省调当值调度员后，方可解锁操作。如防误装置运行管理专职确实无法到达现场，则运行部门当日值班负责人应到现场替代防误装置运行管理专职履行其职责，并报各单位当日值班负责人同意后，方可进行解锁操作。以上解锁操作过程中必须实行双重监护。使用解锁钥匙均需记录使用原因、日期、时间、使用人及批准人姓名。

（3） 对于特殊情况需解锁的检修工作，由当班值长和防误装置运行管理专职批准后进行现场解锁操作。检修工作应在值班人员监护下进行，在解锁钥匙使用记录本上做好相关记录，并由防误装置运行管理专职签名。

（4） 对于危及人身、电网和设备安全且确需解锁的紧急情况，可由当班值长下令紧急使用解锁钥匙，但事后应汇报，并在解锁钥匙使用记录本上补填记录、签名。

（5） 任何情况下使用万能钥匙解锁，都应由运行值班人员亲自操作，严禁将万能钥匙借给检修人员或其他人员使用。

4 结束语

防误闭锁作为有效解决人为误操作的方法，是确保电力系统正常运行不可或缺的一部分。针对目前常用的4种防误闭锁装置，指出了各自的优势和不足，并结合其在某电站的配置和设计，从技术层面对如何充分发挥各种闭锁装置的效用进行了分析，从管理层面详细说明了解锁钥匙的安全使用标准，最大限度地减少人为误操作，以达到全面“五防”的要求。

参考文献：

1 林 繁，何有良，王 杰，等.浅谈各类防误闭锁装置的优缺点及其在紫坪铺电厂的应用［J］.四川水力发电，2009，28（3）：37.

2 朱维政.微机防误闭锁装置在设计、安装调试应用中的若干问题［J］.电力安全技术，2000，2（2）：25-27.

收稿日期：2015-10-08；修回日期：2016-01-26。

作者简介：

郑荫钦（1987-），男，助理工程师，主要从事大型水电厂发电运行工作，email：zgdlh6080@sina.com。

朱光地（1971-），男，高级工程师，主要从事公司安全监督及防误工作。