抽水蓄能電站防誤閉鎖裝置配置研究

蔣春鋼，梁睿光

（遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧 丹東118216）

0 引言

電氣誤操作是電力生產的一大危害。它的發生，直接威脅人身安全、設備安全，威脅電力系統的可靠運行。防誤閉鎖裝置是避免各類誤操作事故發生的重要技術措施。電力行業要求3 000 V 及以上電壓等級電氣設備應有完善的防止電氣誤操作閉鎖裝置。

防誤閉鎖裝置一般分為3 類：第1 類是設備出廠時自帶的，如電磁閉鎖、機械聯鎖和帶電顯示裝置；第2 類是設計階段實現的電氣閉鎖功能，能夠對不同設備之間的操作順序進行控制；第3 類是設備投產時額外安裝的，如微機防誤閉鎖和機械程序鎖，主要是為規范操作人員按正確的順序操作，以及補充完善設備防誤閉鎖功能。

1 一次電氣設備防誤閉鎖裝置配置分析

1.1 主變壓器及GIS 設備

抽水蓄能電站一次主接線形式主要有三角形、四角形、內橋等。GIS 設備主要有線路開關、線路開關兩側刀閘、線路側快速接地刀閘、線路開關兩側接地刀閘、聯絡開關、聯絡開關兩側刀閘、聯絡開關兩側接地刀閘、高壓電纜兩側刀閘、主變高壓側刀閘、主變高壓側接地刀閘等。

需具備的防誤功能：要防止帶負荷拉、合隔離開關（刀閘），要防止帶電合接地刀閘，要防止帶接地刀閘合斷路器（開關）、隔離開關（刀閘）

配置來源：廠家在控制回路中設計電氣閉鎖。監控系統操作流程設計電氣閉鎖邏輯。

1.2 發電機出口母線及啟動母線設備

（1）發電機出口開關、發電機出口開關兩側接地刀閘、換相刀閘、拖動刀閘、被拖動刀閘、主變低壓側接地刀閘等

需具備的防誤功能：要防止帶負荷拉、合隔離開關（刀閘），要防止帶電合接地刀閘，要防止帶接地刀閘合斷路器（開關）、隔離開關（刀閘）。

配置來源：廠家在控制回路中設計電氣閉鎖。監控系統操作流程設計電氣閉鎖邏輯。

（2）機組出口PT 柜門、機組電氣制動開關柜門、機組中性點變壓器柜門

需具備的防誤功能：要防止誤入帶電間隔。

配置來源：額外安裝機械程序鎖或微機程序鎖，見表1。

以ABB 發電機出口母線設備為例，機械程序鎖可利用ABB 刀閘操作機構閉鎖鑰匙，實現閉鎖功能。ABB 刀閘操作機構有3 把閉鎖鑰匙，分別為電動操作□鑰匙、分閘位置閉鎖△鑰匙、合閘位置閉鎖○鑰匙。3 把鑰匙只可取出其中1 把，以分別實現不同閉鎖功能，見表2。

表1 機組出口PT、電氣制動開關、中性點變壓器柜門安裝防誤閉鎖比較

表2 ABB 刀閘操作機構3 把閉鎖鑰匙實現的閉鎖功能表

（3）主變低壓側避雷器PT 柜門、勵磁變壓器柜門、電抗器柜門、勵磁變壓器固定接地樁、電抗器固定接地樁

需具備的防誤功能：柜門要防止誤入帶電間隔；固定接地樁要防止帶電掛接地線，要防止帶接地線合斷路器（開關）、隔離開關（刀閘）。

配置來源：額外安裝機械程序鎖或微機程序鎖，見表3。

表3 主變低壓側避雷器PT、勵磁變壓器、電抗器柜門和固定接地樁安裝防誤閉鎖比較

1.3 SFC 系統設備

1.3.1 SFC 輸入/輸出開關柜

需具備防誤功能：要防止帶負荷進、出手車，要防止帶電合接地刀閘，要防止帶接地線（接地刀閘）合斷路器（開關）、進手車。

配置來源：廠家出廠自帶。

1.3.2 SFC 輸入/輸出開關柜進出線電纜柜門

需具備的防誤功能：要防止誤入帶電間隔。

配置來源：廠家出廠自帶。

1.3.3 直流電抗器網門、直流電抗器固定接地樁

需具備的防誤功能：網門要防止誤入帶電間隔；固定接地樁要防止帶電掛接地線，要防止帶接地線合斷路器（開關）、進手車。

配置來源：額外安裝機械程序鎖或微機程序鎖，見表4。

表4 直流電抗器網門和固定接地樁安裝防誤閉鎖比較

1.3.4 輸出電抗器網門、輸出電抗器固定接地樁

需具備的防誤功能：網門要防止誤入帶電間隔；固定接地樁要防止帶電掛接地線，要防止帶接地線合斷路器（開關）、進手車。

配置來源：額外安裝機械程序鎖或微機程序鎖，見表5。

表5 輸出電抗器網門和固定接地樁安裝防誤閉鎖比較

1.3.5 功率柜柜門

需具備的防誤功能：要防止誤入帶電間隔。配置來源：廠家出廠自帶。

1.4 廠用電系統設備

1.4.1 廠用10 kV 開關柜

需具備防誤功能：要防止帶負荷進、出手車，要防止帶電合接地刀閘，要防止帶接地刀閘合斷路器（開關）、進手車。

配置來源：防止帶負荷進、出手車，防止帶接地刀閘合斷路器（開關）、進手車功能廠家出廠自帶；防止帶電合接地刀閘功能廠家出廠自帶+額外安裝機械程序鎖或微機程序鎖，見表6。

1.4.2 廠用10 kV 開關柜電纜室門

需具備的防誤功能：要防止誤入帶電間隔。

配置來源：廠家出廠自帶。

表6 廠用10 kV 開關柜安裝防誤閉鎖比較

1.4.3 廠用變壓器柜門、廠用變壓器固定接地樁

需具備的防誤功能：柜門要防止誤入帶電間隔；固定接地樁要防止帶電掛接地線，要防止帶接地線合斷路器（開關）、進手車。

配置來源：額外安裝機械程序鎖或微機程序鎖，見表7。

表7 廠用變壓器柜門和固定接地樁安裝防誤閉鎖比較

2 額外安裝機械程序鎖與微機防誤閉鎖的比較

2.1 機械程序鎖優缺點分析

優點：①閉鎖邏輯清晰，結構簡單，可靠性高，不易故障，維護工作量小。②柜門、網門、固定接地樁具備反向閉鎖功能，即柜門、網門不關閉，接地線不拆除，無法取出相應鑰匙去交換，閉鎖刀閘合閘及小車推入工作位置。③不與監控系統通信，完全滿足電力監控系統安全防護要求。

缺點：不能進行模擬操作。

2.2 微機防誤閉鎖優缺點分析

優點：①可進行模擬操作。②具備防誤邏輯實時判斷功能。電腦鑰匙每操作完一步，操作信息通過無線網絡實時上傳至防誤主機，保證防誤主機的設備狀態與現場實際情況保持一致。防誤主機對操作票的每一次操作會根據實時更新的設備狀態，結合監控后臺系統的實時遙信、遙測，對其進行實時的邏輯判斷。當發現不滿足防誤邏輯條件時，防誤主機下發禁止指令，中止電腦鑰匙操作，避免操作過程中，因設備誤動或操作不到位等因素引起的誤操作事故。

缺點：①柜門、網門、固定接地樁使用編碼掛鎖，不具備反向閉鎖功能。若要將電氣設備柜門、網門、接地線懸掛位置等信號通過硬線接入防誤主機以實現反向閉鎖功能，施工難，投資大。②防誤主機、電腦鑰匙為電子產品，使用年限短，故障幾率大，維護工作量大。

3 存在問題

微機防誤閉鎖具備防誤邏輯實時判斷功能需要滿足兩個條件：①防誤裝置主機應具有實時對位功能，通過對受控站電氣設備位置信號采集，實現防誤裝置主機與現場設備狀態的一致性。根據國家或行業關于電力監控系統安全防護規定的要求，需要加裝微機防誤系統與監控系統安全隔離裝置。②防誤裝置主機應與電腦鑰匙有通信功能。根據《國家電網公司十八項電網重大反事故措施（2018 修訂版）》規定：防誤裝置（系統）嚴禁與外部網絡互聯。因為防誤裝置主機與監控系統已有通信，就不能再用4G 公網與電腦鑰匙通信，只能在電腦鑰匙每個使用地點布置硬線與防誤主機通信。設備多、施工工作量大。

若不能同時不滿足以上兩個條件，微機防誤鎖具的操作存在走空程的可能。操作人員如使用電腦鑰匙打開編碼掛鎖而不操作電氣設備，防誤主機不能監視到電氣設備狀態有無變化，不能按照上傳的操作步驟經過判斷后向電腦鑰匙逐步下達操作任務，通過電腦鑰匙接著進行下步操作會發生誤操作事故。

4 結論

機械程序鎖相比于微機防誤閉鎖有著諸多優點，結合設備出廠時自帶的閉鎖功能和廠家設計的電氣閉鎖，基本可以滿足抽水蓄能電站防誤閉鎖功能要求。抽水蓄能電站一次電氣設備防誤閉鎖可進行如下配置：

（1）10 kV 及以上電壓等級手車式開關柜，出廠時應滿足國家規范要求，具備功能齊全的防誤閉鎖功能。

（2）GIS 設備及發電機出口母線設備，廠家應在控制回路中設計電氣閉鎖，監控系統應在操作流程設計電氣閉鎖邏輯。

（3）機組出口PT 柜門、機組電氣制動開關柜門、機組中性點變壓器柜門、主變低壓側避雷器PT 柜門、勵磁變壓器柜門、電抗器柜門、勵磁變壓器固定接地樁、電抗器固定接地樁、SFC 直流電抗器網門、SFC 直流電抗器固定接地樁、SFC 輸出電抗器網門、SFC 輸出電抗器固定接地樁、廠用10 kV 開關柜、廠用變壓器柜門、廠用變壓器固定接地樁等，投產前應安裝各自的機械程序鎖。

（4）在運行值班室配置1 臺外網工作電腦，設計安裝1 套包括電站全部一次電氣設備、具有防誤規則、可進行倒閘模擬操作的軟件。同時該軟件具備地線管理功能。在接地樁上安裝條碼，接地線的接地頭上安裝無線采集裝置，采集裝置能夠識別條碼，用來反映接地線懸掛的具體位置，同時通過4 G 公網將信息上傳至電腦，實現接地線掛、拆狀態實時采集監控。