江蘇太倉地區(qū)變電站五防系統(tǒng)分析

杜 培

（江蘇太倉市供電公司，江蘇 蘇州215400）

0 引言

現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展迅速，尤其在蘇南地區(qū)，電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，但電氣誤操作事故還時(shí)有發(fā)生，因此為了確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免各類誤操作的發(fā)生，還需重視變電站五防系統(tǒng)工作。本文結(jié)合江蘇太倉地區(qū)電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，首先分析了防誤裝置在電力系統(tǒng)中的重要作用，闡述了變電站中五防配置的基本現(xiàn)狀，并分析了閉鎖裝置本身的五防功能和應(yīng)用范圍，指出了各類五防系統(tǒng)都存在一定的問題和不足。最后針對其不足，提出了完善五防裝置功能、規(guī)范管理制度等建議，以達(dá)到減少誤操作、提高安全性的目的。

1 五防的概念

為了有效防止運(yùn)行電氣設(shè)備誤操作引發(fā)的人身和重大設(shè)備事故，我國早在20世紀(jì)90年代就提出了電氣五防的要求，并出臺(tái)了相應(yīng)的電氣防誤管理、運(yùn)行、設(shè)計(jì)和使用原則。按照規(guī)定，凡有可能引起誤操作的高壓電氣設(shè)備，均應(yīng)裝設(shè)防誤裝置和防誤電氣閉鎖回路，并在這個(gè)基礎(chǔ)上提出了五種需防范的惡性事故，即：（1）防止帶負(fù)荷拉、合刀閘；（2）防止誤分、誤合斷路器；（3）防止帶電時(shí)誤合接地開關(guān)、接地線；（4）防止帶地線、接地刀閘送電；（5）防止誤入帶電間隔。

2 防誤裝置的使用現(xiàn)狀

2．1 機(jī)械閉鎖

機(jī)械閉鎖是利用刀閘、開關(guān)等設(shè)備作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分，通過相互限位、相互制約來實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)鎖的閉鎖方式。其特點(diǎn)是閉鎖簡單、可靠，不需要使用開鎖鑰匙。這種閉鎖實(shí)現(xiàn)的要求是一體化設(shè)備，如單一刀閘、接地刀閘、開關(guān)等，如要實(shí)現(xiàn)設(shè)備單元之間的閉鎖就比較困難。因此，該防誤功能的防誤范圍有限。

2．2 程序閉鎖

程序閉鎖是按照一定的操作邏輯順序，通過加裝附屬設(shè)備程序鎖，來實(shí)現(xiàn)倒閘操作的強(qiáng)制性機(jī)械閉鎖方式，即操作時(shí)需通過程序鑰匙按照正確順序操作，否則無法通過。這種閉鎖操作簡單，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)單元設(shè)備的閉鎖功能，同普通機(jī)械閉鎖一樣無法實(shí)現(xiàn)各設(shè)備單元之間的閉鎖。

2．3 電氣閉鎖

電氣閉鎖屬于電氣邏輯閉鎖，它利用開關(guān)、刀閘等設(shè)備的輔助接點(diǎn)串入需要閉鎖設(shè)備的電動(dòng)操作回路中，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的相互閉鎖。其特點(diǎn)是沒有過多的附屬設(shè)備，外觀簡潔，但僅適用于電動(dòng)操作的設(shè)備，且對輔助開關(guān)的要求相對較高，閉鎖功能不夠完善。

2．4 微機(jī)防誤閉鎖

微機(jī)防誤閉鎖裝置由計(jì)算機(jī)、電腦鑰匙、若干電氣編碼鎖、機(jī)械編碼鎖組成，通過設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)的軟件實(shí)現(xiàn)防誤邏輯閉鎖功能。它依靠閉鎖邏輯和現(xiàn)場鎖具實(shí)現(xiàn)對斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、地線、網(wǎng)門或開關(guān)柜門的閉鎖，以達(dá)到防誤操作的目的。現(xiàn)行微機(jī)五防系統(tǒng)通過對一次設(shè)備如開關(guān)、刀閘、地線（接地刀閘）和遮欄網(wǎng)門（開關(guān)柜門）等上加鎖來實(shí)現(xiàn)。操作前，運(yùn)行人員在電腦鑰匙中輸入操作步驟，然后按步驟用電腦鑰匙開鎖操作。其特點(diǎn)是防誤閉鎖邏輯功能由微機(jī)五防系統(tǒng)獨(dú)立完成，能夠?qū)崿F(xiàn)較為復(fù)雜的閉鎖功能，且安裝、維護(hù)較為方便。

2．5 測控閉鎖

相比傳統(tǒng)的電氣閉鎖，測控閉鎖不需要通過相關(guān)設(shè)備的輔助接點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，其主要依托變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，不但具備傳統(tǒng)的電氣閉鎖功能，而且大大簡化了接線方式，并實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)電氣閉鎖無法實(shí)現(xiàn)的功能。它將五防系統(tǒng)的邏輯閉鎖通過計(jì)算機(jī)輸入、編譯傳入測控裝置，并利用設(shè)備狀態(tài)的信號(hào)量和電氣量來判定是否閉鎖或執(zhí)行。

3 太倉電網(wǎng)中變電站五防系統(tǒng)的基本情況

目前太倉電網(wǎng)共有220 k V變電站7座，110 k V變電站21座，35 k V變電站11座。從“五防”配置來看，11座35 k V變電站中10座均采用老式的程序閉鎖和機(jī)械閉鎖，部分加裝了電氣閉鎖，剩下一座2010年五防改造中更換為微機(jī)五防；17座110 k V變電站和5座220 k V變電站均采用了微機(jī)五防、電氣閉鎖和機(jī)械閉鎖相結(jié)合的方式。2010年后投運(yùn)的2座220 k V變電站和4座110 k V變電站均采用測控閉鎖、電氣閉鎖和機(jī)械閉鎖相結(jié)合的方式。

從實(shí)際使用上看，傳統(tǒng)的老式程序閉鎖使用費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的復(fù)雜閉鎖，因此較適用于35 k V接線簡單、設(shè)備較少的變電站。而在110 k V及以上電壓等級中，特別是220 k V系統(tǒng)中，接線復(fù)雜、設(shè)備較多，同時(shí)設(shè)備單元之間還有著眾多的聯(lián)系，因此單個(gè)機(jī)械閉鎖、程序閉鎖和電氣閉鎖均無法滿足要求。微機(jī)五防在110 k V及以上電壓等級中得到了廣泛應(yīng)用，然而隨著電網(wǎng)的發(fā)展，微機(jī)五防需單獨(dú)配合五防設(shè)備，同時(shí)要使用大量掛鎖，增加投資，因此保護(hù)廠家將微機(jī)五防邏輯功能的判定寫入測控保護(hù)裝置，通過自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)測控閉鎖，并配合原有的電氣閉鎖、機(jī)械閉鎖，這一方案得到推廣，目前使用效果良好。

4 各類五防裝置的優(yōu)勢和不足

傳統(tǒng)的機(jī)械閉鎖、程序閉鎖無法適應(yīng)電壓等級較高的電網(wǎng)中復(fù)雜閉鎖的要求，而電氣閉鎖是一種現(xiàn)場電氣聯(lián)鎖技術(shù)，主要通過相關(guān)設(shè)備的輔助接點(diǎn)連接來實(shí)現(xiàn)閉鎖。電氣閉鎖是最基本的形式，它閉鎖可靠，但需要接入大量的二次電纜，接線方式較復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)較困難，經(jīng)常出現(xiàn)電纜接觸不良而造成無法操作的現(xiàn)象。

微機(jī)五防系統(tǒng)一般不直接采用現(xiàn)場設(shè)備的輔助接點(diǎn)，接線簡單，通過五防系統(tǒng)微機(jī)軟件規(guī)則庫和現(xiàn)場鎖具實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖。使用微機(jī)五防系統(tǒng)需首先在微機(jī)防誤裝置后臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬預(yù)演，在滿足操作規(guī)則后方能繼續(xù)下一步，整個(gè)操作在防誤主機(jī)、電腦鑰匙和編碼鎖的嚴(yán)格閉鎖下，強(qiáng)制性地保證了操作的正確性。

測控閉鎖不需要直接采取現(xiàn)場設(shè)備的輔助接點(diǎn)，但需接入大量的二次電纜，利用變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，將防誤閉鎖邏輯通過計(jì)算機(jī)輸入、編譯傳入測控裝置，并利用設(shè)備狀態(tài)的信號(hào)量和電氣量進(jìn)行防誤閉鎖判定，通過現(xiàn)場設(shè)備閉鎖硬接點(diǎn)完成閉鎖，從而實(shí)現(xiàn)就地、遠(yuǎn)方及調(diào)度端閉鎖。這種閉鎖方式完備、不易受到干擾、占地面積小、可靠靈活，成為目前的主流閉鎖裝置。但測控裝置需接入大量的二次電纜，接線方式復(fù)雜，對自動(dòng)化要求較高。

然而，110 k V及220 k V變電站同時(shí)還包括35 k V、20 k V和10 k V等電壓等級的設(shè)備，并且在該電壓等級中大量采用了開關(guān)手車等新一代電氣設(shè)備，雖然在測控閉鎖、微機(jī)閉鎖中設(shè)定了相應(yīng)的邏輯和電氣裝置，但該操作均為手動(dòng)就地操作。因此，在變電站中開關(guān)手車等設(shè)備的操作無法實(shí)現(xiàn)閉鎖。開關(guān)手車內(nèi)部均有獨(dú)立的機(jī)械閉鎖，同時(shí)加裝了可靠的電氣閉鎖以及帶電顯示器等電磁閉鎖裝置，從而完善了整個(gè)變電站的五防系統(tǒng)。

5 改進(jìn)措施

針對平時(shí)工作中對五防裝置的使用和了解，筆者認(rèn)為變電站五防系統(tǒng)還應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：（1）利用機(jī)械閉鎖、電氣閉鎖和微機(jī)五防閉鎖的優(yōu)勢，進(jìn)行優(yōu)化組合，防止五防系統(tǒng)中出現(xiàn)漏洞。（2）加大現(xiàn)有設(shè)備的改造力度，通過改擴(kuò)建、技改工程采用更為先進(jìn)的設(shè)備，提高設(shè)備的可靠性。（3）完善和發(fā)展新一代測控閉鎖，完善測控閉鎖＋電氣閉鎖＋機(jī)械閉鎖這一模式。（4）實(shí)現(xiàn)解鎖鑰匙的一對一功能。目前解鎖鑰匙大部分是通用鑰匙，解鎖鑰匙相當(dāng)于“萬能”鑰匙。盡管有較為嚴(yán)格的制度保障和使用流程，但人為因素難以避免。（5）加強(qiáng)解鎖鑰匙管理的責(zé)任制，加大考核和監(jiān)督力度，規(guī)范和完善科學(xué)有效的管理制度。

［1］劉全亮，黃先明．機(jī)械程序電磁聯(lián)動(dòng)閉鎖裝置的研制及應(yīng)用［J］．電力安全技術(shù)，2000（6）

［2］章衛(wèi)光．防誤閉鎖裝置的應(yīng)用分析探討［J］．華東電力，2006（6）［3］黃益莊．變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)［M］．北京：中國電力出版社，2000

［4］胡秀英，張恩濤．淺談變電所防誤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］．青海電力，2005（2）

［5］周偉，周嵐．微機(jī)測控裝置閉鎖的利與弊［J］．科技咨詢，2012（10）