廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖改造方案及其實(shí)施

朱建立，李玉冰(華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)寧 272400)

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廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖改造方案及其實(shí)施

朱建立，李玉冰
(華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)寧 272400)

〔摘 要〕分析了某電廠廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖存在的危險(xiǎn)點(diǎn)，介紹了“五防”閉鎖的改造方案及其具體實(shí)施情況。改造后的微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)將廠用變壓器高低壓之間、母線工作電源和備用電源之間、刀閘和開關(guān)之間等電氣倒閘操作中需要閉鎖的情況都涵蓋其中，通過軟硬件閉鎖，確保了倒閘操作的安全可靠。

〔關(guān)鍵詞〕廠用電；“五防”閉鎖；微機(jī)防誤；改造

0 引言

發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)中單一開關(guān)柜的“五防”閉鎖措施相對(duì)比較完善，6 kV開關(guān)柜本體具有防止誤分合斷路器、防止帶負(fù)荷分合隔離插頭、防止帶接地刀送電、防止帶電合接地刀、防止誤入帶電柜內(nèi)等“五防”功能。但是，作為廠用電整個(gè)系統(tǒng)，除了應(yīng)保證單一設(shè)備的安全外，還應(yīng)該保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性，如確保各電氣設(shè)備正確的操作順序，防止操作人員走錯(cuò)間隔誤操作等。而單個(gè)設(shè)備元件的“五防”閉鎖功能無法防止系統(tǒng)性操作的誤操作。某發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)的“五防”閉鎖就存在這樣的問題，因此迫切需要進(jìn)行改造。

1 廠用電系統(tǒng)倒閘操作的危險(xiǎn)點(diǎn)

該發(fā)電廠1，2號(hào)機(jī)組各設(shè)1臺(tái)高廠變?yōu)楸緳C(jī)6 kV廠用A，B段提供電源，同時(shí)另設(shè)1臺(tái)高壓備用變壓器作為1，2號(hào)機(jī)組6 kV廠用A，B段的備用電源。6 kV廠用電系統(tǒng)共10段母線，另有30臺(tái)廠用低壓變壓器， 30個(gè)PC母線段，49個(gè)MCC母線段。廠用電系統(tǒng)配置比較復(fù)雜，電氣系統(tǒng)性的倒閘操作存在較多的危險(xiǎn)點(diǎn)。

(1) 廠用電系統(tǒng)的復(fù)雜性對(duì)倒閘操作提出了很高的要求，但廠用電系統(tǒng)無整體性“五防”閉鎖功能，只能依靠操作人員嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定來保證系統(tǒng)安全，無法從技術(shù)手段上避免誤操作事故的發(fā)生，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)性的停送電倒閘操作，一旦出現(xiàn)誤操作，容易造成系統(tǒng)失電、設(shè)備損壞或人員傷害。

(2) 對(duì)于倒換母線，變壓器高、低壓側(cè)開關(guān)操作等有操作順序的操作，如果操作人員操作順序錯(cuò)誤，將產(chǎn)生嚴(yán)重后果，造成部分設(shè)備失電或損壞。

(3) 機(jī)組檢修期間，電氣倒閘操作量大、現(xiàn)場安全措施多、操作人員工作任務(wù)繁重，如果完全靠人來控制，則容易發(fā)生誤拆除安全措施、誤送電、帶電裝設(shè)接地線等誤操作事故。

(4) 由于6 kV廠用電系統(tǒng)工作電源進(jìn)線開關(guān)柜和備用電源進(jìn)線開關(guān)柜之間沒有裝設(shè)防誤閉鎖裝置，當(dāng)開關(guān)小車停電拖出時(shí)，其間隔內(nèi)的電源側(cè)因變壓器帶電而帶電；如果此時(shí)對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行檢修，則會(huì)發(fā)生誤入帶電間隔的事故，造成人身傷害。即使變壓器停電，因工作、備用電源開關(guān)柜緊鄰，并且柜體一樣，也可能誤入帶電間隔。

(5) 對(duì)于單一動(dòng)力開關(guān)的停送電操作，因6 kV動(dòng)力開關(guān)柜外觀一樣，名稱相似，操作人員如不細(xì)致復(fù)核設(shè)備名稱走錯(cuò)間隔，就會(huì)發(fā)生誤操作，威脅人身安全和機(jī)組運(yùn)行安全。

(6) 勵(lì)磁變和其他廠用干式變壓器柜門都沒有裝設(shè)防誤閉鎖裝置，在運(yùn)行過程中變壓器柜門無帶電閉鎖功能，若走錯(cuò)間隔、打開運(yùn)行中的變壓器柜門，容易造成設(shè)備失電或人身傷害。

(7) 設(shè)備檢修需合接地刀閘或裝設(shè)便攜式接地線，送電試運(yùn)前需要拉開接地刀閘或拆除接地線。接地刀閘和接地線的管理全靠人為掌握，容易發(fā)生帶電裝地線(合接地刀閘)或帶地線(合接地刀閘)送電的惡性電氣誤操作事故。

2 “五防”閉鎖改造方案的確定及實(shí)施

針對(duì)廠用電系統(tǒng)倒閘操作中存在的危險(xiǎn)點(diǎn)，通過認(rèn)真分析，總結(jié)了需要的防范預(yù)控措施，并選擇確定了珠海優(yōu)特電力科技股份有限公司的JOYO卓越型微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較完善的“五防”功能，能夠較好地解決上述問題。

2.1 “五防”閉鎖改造方案

(1) JOYO卓越型微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)與2臺(tái)機(jī)組的DCS系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，實(shí)時(shí)讀取電氣設(shè)備狀態(tài)。根據(jù)該廠配電方式，結(jié)合電氣操作原則，預(yù)先編制閉鎖邏輯，將操作邏輯與設(shè)備狀態(tài)相結(jié)合，形成閉鎖信息。操作人員根據(jù)操作票在“五防”系統(tǒng)上進(jìn)行模擬操作時(shí)，只有實(shí)時(shí)狀態(tài)符合電氣操作條件，才可以模擬；否則無法模擬操作，系統(tǒng)會(huì)提醒具體原因，由操作人員去檢查操作票是否有問題。若模擬不通過，就不能在DCS系統(tǒng)上或就地進(jìn)行電氣倒閘操作，從而避免電氣系統(tǒng)性倒閘誤操作的發(fā)生。

(2) 加裝“五防”閉鎖機(jī)構(gòu)及其鎖具。6 kV開關(guān)柜為中儲(chǔ)式開關(guān)柜，每一臺(tái)6 kV動(dòng)力開關(guān)在常規(guī)操作時(shí)均需要將開關(guān)小車推進(jìn)或拉出，開啟柜門操作二次插頭，有時(shí)還需拉合接地刀閘。在手車開關(guān)推入和拉出操作孔、開關(guān)柜門、接地刀閘操作孔處均加裝“五防”閉鎖機(jī)構(gòu)及其鎖具。“五防”主機(jī)接收到DCS系統(tǒng)通訊傳過來的開關(guān)在分信號(hào)才可以模擬操作；模擬通過后，到現(xiàn)場操作時(shí)，電腦鑰匙可以按操作步驟依次打開“五防”閉鎖機(jī)構(gòu)，進(jìn)行相應(yīng)的操作，從而有效防止走錯(cuò)間隔，誤操作接地刀閘。

(3) 加裝“五防”機(jī)械掛鎖。在6 kV母線工作電源、備用電源開關(guān)柜前后門均加裝“五防”機(jī)械掛鎖。當(dāng)需要將一路電源停電做安全措施時(shí)，在“五防”主機(jī)模擬檢驗(yàn)通過后，現(xiàn)場操作時(shí)只有位置正確，才能將相應(yīng)柜門的閉鎖鎖具打開，有效防止操作人員在做安全措施時(shí)誤入相鄰帶電間隔。在勵(lì)磁變、廠用干式變等高壓柜門加裝“五防”機(jī)械掛鎖，只有判斷出系統(tǒng)停電時(shí)，才具備開鎖條件，從而有效防止運(yùn)行中柜門被打開而誤入帶電間隔。

(4) 加裝接地線管理機(jī)。在接地線管理柜中加裝接地線管理機(jī)，通過與“五防”主機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)接地線的實(shí)時(shí)管理。平時(shí)接地線管理機(jī)將每一組接地線鎖住，且將配電裝置需要加裝接地線的位置都加裝特殊接地樁并用“五防”鎖閉鎖。在模擬操作中選擇了合適的接地線后，只有模擬裝設(shè)在滿足裝設(shè)條件的位置，才能將接地線取出，并且只能裝設(shè)在模擬的指定位置。如果走錯(cuò)位置，則打不開接地樁鎖具，從而無法裝設(shè)接地線，因此能有效避免帶電裝設(shè)接地線。同樣，拆接地線也需要通過模擬操作，以避免漏拆接地線造成帶接地線送電。

(5) 設(shè)置緊急解鎖鑰匙。當(dāng)“五防”系統(tǒng)故障或遇到其他緊急情況，需緊急解除“五防”閉鎖進(jìn)行事故處理，或當(dāng)某“五防”裝置故障時(shí)，可用緊急解鎖鑰匙解除“五防”閉鎖，進(jìn)行相關(guān)電氣操作。

(6) 實(shí)現(xiàn)“五防”主機(jī)狀態(tài)與現(xiàn)場電氣設(shè)備實(shí)際狀態(tài)一致。操作人員按照操作票模擬操作完畢后，將操作信息傳輸給電腦鑰匙，并按照電腦鑰匙的步驟進(jìn)行逐步操作，操作完畢后再將信息回傳，實(shí)現(xiàn)“五防”主機(jī)狀態(tài)與現(xiàn)場電氣設(shè)備實(shí)際狀態(tài)一致。

2.2 方案實(shí)施

(1) 微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)主連接如圖1所示。設(shè)置“五防”模擬操作立屏和“五防”主機(jī)、傳輸適配器，它們之間采用RS485建立通訊連接。“五防”主機(jī)與機(jī)組DCS工程師站也采用RS485連接，并設(shè)置物理通訊隔離。“五防”主機(jī)軟件中預(yù)先繪制電氣一次系統(tǒng)接線模擬圖，并編輯所有設(shè)備的操作規(guī)則。系統(tǒng)可通過與機(jī)組DCS工程師站的通訊得到現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)。模擬操作可以在“五防”模擬操作監(jiān)視立屏進(jìn)行，也可以在“五防”主機(jī)進(jìn)行。傳輸適配器則負(fù)責(zé)與電腦鑰匙的通訊。

(2) 對(duì)開關(guān)、刀閘操作機(jī)構(gòu)加裝機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)。對(duì)于6 kV中儲(chǔ)式的開關(guān)柜，在手車開關(guān)推入和拉出操作孔、開關(guān)柜門、接地刀閘操作孔處均加裝機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)，掛“五防”鎖閉鎖；在電氣倒閘操作把手、開關(guān)就地分合閘按鈕處均加裝“五防”閉鎖機(jī)構(gòu)，掛“五防”鎖閉鎖。操作時(shí)電腦鑰匙可以打開“五防”鎖，解除閉鎖，進(jìn)行電氣倒閘操作。

(3) 對(duì)于可能誤入帶電間隔的各種開關(guān)柜門均加裝“五防”閉鎖機(jī)構(gòu)；對(duì)于可能誤入帶電間隔的高壓柜門、變壓器門、高壓爬梯，加裝“五防”閉鎖機(jī)構(gòu)，并掛“五防”鎖。只有當(dāng)系統(tǒng)停電，具備開啟條件，且通過模擬操作后，才可以用電腦鑰匙開啟“五防”鎖，打開上述設(shè)備柜門等，從而有效避免誤入帶電間隔。

(4) 加裝接地線管理機(jī)，如圖2所示，實(shí)現(xiàn)對(duì)便攜式接地線的實(shí)時(shí)管理。將接地線管理機(jī)安裝在接地線放置柜內(nèi)，將每一組便攜式接地線的接地端更換為帶感應(yīng)的專用接地端，且有唯一的ID編碼。在接地線放置處安裝在線檢測機(jī)構(gòu)，與接地線管理機(jī)實(shí)時(shí)通訊；接地線管理機(jī)與“五防”主機(jī)實(shí)時(shí)通訊。另外，在全廠需要裝設(shè)臨時(shí)接地線的地方安裝專用接地樁，加裝“五防”機(jī)械掛鎖。接地線平時(shí)都在接地線放置柜內(nèi)被檢測閉鎖機(jī)構(gòu)鎖住；需要使用接地線時(shí)，通過“五防”主機(jī)模擬后，即可從接地線放置柜內(nèi)取出所模擬的接地線，并且只能安裝到模擬的指定接地樁。拆除接地線時(shí)也需要模擬后才可以解除閉鎖進(jìn)行拆除操作。接地線放回固定位置后，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理，從而實(shí)現(xiàn)便攜式接地線的實(shí)時(shí)可控、在控。當(dāng)“五防”主機(jī)得到授權(quán)后，可將放回來的接地線閉鎖或?qū)⒁验]鎖的接地線解鎖，從而實(shí)現(xiàn)接地線的閉鎖與解鎖管理。

圖2　接地線管理系統(tǒng)

(5) 裝設(shè)UT-051微機(jī)型鑰匙管理機(jī)，對(duì)緊急解鎖鑰匙進(jìn)行管理。當(dāng)微機(jī)“五防”閉鎖系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或事故處理需要緊急解鎖時(shí)，可啟用緊急解鎖鑰匙，解除“五防”閉鎖，進(jìn)行相關(guān)電氣操作。UT-051微機(jī)型鑰匙管理機(jī)既能實(shí)現(xiàn)鑰匙的實(shí)時(shí)在線閉鎖管理，又能提供全面的使用信息記錄。UT-051可以管理電解鎖鑰匙、跳步鑰匙、機(jī)械解鎖鑰匙。鑰匙管理機(jī)解鎖后，能自動(dòng)識(shí)別歸還鑰匙的個(gè)數(shù)，當(dāng)所有解鎖時(shí)拿出的鑰匙歸還完畢后自動(dòng)閉鎖管理機(jī)。鑰匙管理機(jī)與“五防”主機(jī)保持通訊連接，實(shí)現(xiàn)在線管理，設(shè)置密碼取用，每次使用均有記錄。由于取用緊急解鎖鑰匙可以解除任何“五防”閉鎖，因此，對(duì)于“五防”緊急解鎖鑰匙的使用必須實(shí)行嚴(yán)格的審批制度，使用時(shí)應(yīng)加大監(jiān)護(hù)力度，確保只在需要使用的步序使用，使用完畢后應(yīng)及時(shí)放還鑰匙管理機(jī)。

(6) 根據(jù)廠用電系統(tǒng)接線方式和電氣元件的特性，按照電氣倒閘操作的原則、要求，編寫閉鎖條件，既要有單個(gè)元件操作步序的邏輯，又要有不同電氣元件之間系統(tǒng)操作步序的邏輯，從而實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)操作“五防”閉鎖的目的。將閉鎖邏輯輸入“五防”主機(jī)，“五防”主機(jī)讀取閉鎖邏輯并結(jié)合與DCS通訊得到的設(shè)備狀態(tài)及實(shí)際操作回傳的鎖具狀態(tài)信息，共同形成操作閉鎖。

當(dāng)需要操作時(shí)，操作人員按照操作票在“五防”主機(jī)進(jìn)行預(yù)演模擬操作，符合電氣倒閘操作邏輯的可以正常預(yù)演，不符合的會(huì)給出原因，提示操作人員進(jìn)行操作步序檢查。預(yù)演結(jié)束后，將預(yù)演操作指令傳給電腦鑰匙，操作人員依照電腦鑰匙提示的設(shè)備號(hào)依次解鎖操作。將電腦鑰匙插入相應(yīng)的編碼鎖內(nèi)，若鎖碼正確，則開放其閉鎖機(jī)構(gòu)，運(yùn)行人員可進(jìn)行就地操作；若鎖碼錯(cuò)誤，系統(tǒng)則會(huì)禁止操作并給出原因，運(yùn)行人員需檢查操作是否正確。操作完畢后，將電腦鑰匙放到充電座，即可完成操作信息的回傳。“五防”主機(jī)根據(jù)操作信息及時(shí)變更設(shè)備狀態(tài)，使微機(jī)設(shè)備狀態(tài)和就地設(shè)備狀態(tài)保持一致，也為下一次操作做好準(zhǔn)備。

3 改進(jìn)與優(yōu)化效果

廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖改造完畢，投入試運(yùn)行后暴露了一些問題，針對(duì)這些問題逐一研究，改進(jìn)優(yōu)化。

(1) 因接地線管理機(jī)自帶的接地線編號(hào)與實(shí)際接地線編號(hào)不一致，造成運(yùn)行人員選擇接地線時(shí)比較麻煩。針對(duì)這個(gè)問題，與“五防”廠家多次溝通，優(yōu)化“五防”主機(jī)管理程序，使接地線管理機(jī)能夠按照實(shí)際編號(hào)進(jìn)行編號(hào)；又通過進(jìn)一步的優(yōu)化，在“五防”模擬系統(tǒng)圖上提前植入各個(gè)接地線的規(guī)格型號(hào)和適用的電氣設(shè)備。如某母線段懸掛接地線，在模擬操作時(shí)會(huì)自動(dòng)顯示只適合該母線的所有可用接地線及接地線的類型，以便運(yùn)行人員選擇。

(2) 模擬操作監(jiān)視立屏投運(yùn)后，各發(fā)光母線是由一個(gè)個(gè)發(fā)光二極管排列而成的發(fā)光帶，透過帶母線顏色的透光塑料片后，仍顯示一點(diǎn)一點(diǎn)的光線帶，而不是柔和的連續(xù)發(fā)光帶，影響視覺和美觀。針對(duì)這個(gè)問題，和廠家技術(shù)人員試用不同的散光材料，最后選擇一款既透光又散光的磨砂塑料板，插放在發(fā)光二極管與塑料片之間。經(jīng)過改造后，母線光帶發(fā)光柔和、連續(xù)、清晰，非常美觀，使立屏成了集控室的一面窗口。

(3) 在裝置試運(yùn)行期間，充分采納現(xiàn)場運(yùn)行人員的合理化建議，優(yōu)化修改“五防”模擬圖，使模擬界面符合運(yùn)行人員的操作習(xí)慣。現(xiàn)場鎖具張貼標(biāo)簽，做到標(biāo)示明確清晰；當(dāng)模擬條件不允許時(shí)，自動(dòng)彈出提示哪些條件不允許等。通過這些優(yōu)化與改進(jìn)，更加方便了運(yùn)行人員的操作使用。

自2014年2月起，經(jīng)過半年試運(yùn)行后，廠用電微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)正式投入運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行一直良好，操作方便，閉鎖可靠，切實(shí)起到了安全防護(hù)的作用。因充分采納了運(yùn)行人員的建議，“五防”閉鎖系統(tǒng)并未增加操作人員的負(fù)擔(dān)。利用接地線管理機(jī)實(shí)現(xiàn)了接地線的在線管理，使值班員對(duì)接地線使用情況一目了然。經(jīng)過這次改造，廠用電系統(tǒng)“五防”閉鎖確保了人員操作的正確性，保障了設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行和人身安全，切實(shí)擔(dān)當(dāng)起了電氣操作安全衛(wèi)士的作用。

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朱建立(1973-)，男，工程師，主要從事電氣運(yùn)行管理工作，email：huanengjd@163．com。

李玉冰(1974-)，男，工程師，主要從事發(fā)電廠安全管理工作。

春節(jié)期間南方電網(wǎng)公司保持安全穩(wěn)定運(yùn)行

春節(jié)期間，南方電網(wǎng)公司系統(tǒng)保持了總體平穩(wěn)，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，重點(diǎn)基建項(xiàng)目正常進(jìn)行，員工隊(duì)伍和諧穩(wěn)定；全網(wǎng)電力供應(yīng)正常，城鄉(xiāng)居民生活用電、重要單位用電、商業(yè)用電、公眾聚集場所包括各旅游景點(diǎn)、交通樞紐以及主要生產(chǎn)企業(yè)用電正常。

節(jié)日期間(2月7日至13日，下同)，公司系統(tǒng)嚴(yán)肅值班紀(jì)律，嚴(yán)格執(zhí)行值班制度，各級(jí)單位的值班帶班領(lǐng)導(dǎo)，生產(chǎn)、行政值班人員在崗值班。主要城市營業(yè)廳正常營業(yè)，95598呼叫中心和搶修班組堅(jiān)持24 h值班。節(jié)日期間，南方電網(wǎng)公司安全生產(chǎn)情況平穩(wěn)，未發(fā)生國務(wù)院493號(hào)令和599號(hào)令界定的人身事故、設(shè)備事故和電力安全事故。全網(wǎng)統(tǒng)調(diào)最高負(fù)荷6 706萬kW(2月13日，初六)，比去年節(jié)日期間增長1．5 %。全網(wǎng)統(tǒng)調(diào)累計(jì)發(fā)受電量82．1億kWh，比去年節(jié)日增長3．0 %。西電送廣東最大電力985萬kW，累計(jì)電量9．5億kWh；西電送廣西最大電力211萬kW，累計(jì)電量1．8億kWh。主網(wǎng)頻率合格率100 %，全網(wǎng)500 kV廠站平均電壓合格率100 %。

（來源：中國南方電網(wǎng)公司網(wǎng)站 2016-02-14）

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收稿日期：2015-09-13。