電氣五防論文.doc

由定電“五防 ”引發(fā)的探討摘 要：本文介紹了電氣“五防”在國(guó)華定洲電廠工程中的使用現(xiàn)狀，闡述了該工程中傳統(tǒng)電氣防誤閉鎖方式和現(xiàn)代微機(jī)防誤閉鎖方式的不同原理和功能，并從運(yùn)行、安全管理等角度進(jìn)行分析和比較，對(duì)“五防”問(wèn)題提出了一些新的見(jiàn)解，可供有關(guān)電氣技術(shù)人員進(jìn)行參考，意在使電氣防誤工作更加完善可靠。關(guān)鍵詞： 五防 誤操作 微機(jī)防誤1引言：國(guó)華定洲電廠2600MW機(jī)組工程為國(guó)家重點(diǎn)大型在建工程，如何高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量完成該施工項(xiàng)目，使機(jī)組能夠早期順利投產(chǎn)？需要先進(jìn)的設(shè)計(jì)，過(guò)硬的設(shè)備。完善的電氣“五防”系統(tǒng)是機(jī)組能夠達(dá)標(biāo)投產(chǎn)的重要保障，是確保機(jī)組的安全運(yùn)行，防止事故發(fā)生的有效手段。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與電力技術(shù)的結(jié)合愈加緊密，微機(jī)防誤技術(shù)在電力系統(tǒng)中正在廣泛應(yīng)用和發(fā)展。新建機(jī)組和電站大部分都裝配了微機(jī)五防系統(tǒng)，一些老機(jī)組和老電站也在進(jìn)行微機(jī)五防系統(tǒng)的加裝或改造。目前微機(jī)五防系統(tǒng)是否能夠完全取代傳統(tǒng)五防系統(tǒng)?配置微機(jī)五防系統(tǒng)后, 是否可以考慮不設(shè)計(jì)電氣回路閉鎖? 針對(duì)這些問(wèn)題，本文結(jié)合定電工程電氣“五防”現(xiàn)狀，從安全管理、五防技術(shù)、功能等方面進(jìn)行了比較，對(duì)安裝過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并由此提出定電工程防誤較為可行的解決方案。2. 國(guó)華定電 “五防”現(xiàn)狀：國(guó)華定洲電廠2600MW機(jī)組為在建工程，其電氣設(shè)備“五防”系統(tǒng)既有傳統(tǒng)的機(jī)械式、電磁式防誤方式，又有現(xiàn)代微機(jī)防誤方式。根據(jù)不同的電壓等級(jí)，其防誤方式、防誤功能各不相同，下面分系統(tǒng)加以介紹。主廠房低壓廠用0.38kV配電系統(tǒng)采用了GCS型和MLS型低壓抽屜柜。其“五防”系統(tǒng)為機(jī)械程序閉鎖裝置，主要功能為斷路器在試驗(yàn)位置合閘后不能推進(jìn)工作位置，在工作位置合閘后，斷路器不能拉出。防誤閉鎖裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能單一，在安裝和調(diào)整過(guò)程中，故障率較高，經(jīng)常出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。主廠房高壓廠用6kV配電系統(tǒng)采用的是廈門ABB生產(chǎn)的ZS1型鎧裝式金屬封閉高壓柜。其“五防”系統(tǒng)由傳統(tǒng)的機(jī)械程序閉鎖裝置和電磁閉鎖裝置構(gòu)成。其中機(jī)械閉鎖裝置的功能為：當(dāng)接地開(kāi)關(guān)及斷路器在分閘位置時(shí)，手車才能從“試驗(yàn)/隔離”位置移至“工作”位置。只有手車處于“試驗(yàn)/隔離”或移開(kāi)位置時(shí)，接地開(kāi)關(guān)才能操作。斷路器只有在斷路器手車已正確處于“試驗(yàn)/隔離”位置或“工作”位置時(shí)才能進(jìn)行合閘操作。斷路器手車在“試驗(yàn)/隔離”位置或“工作”位置時(shí)，但沒(méi)有控制電壓時(shí)，斷路器僅能手動(dòng)分閘，不能合閘。手車在“工作”位置，二次插頭被鎖定，不能被拔除。其原理為靠開(kāi)關(guān)行程位置中的機(jī)械傳動(dòng)裝置來(lái)完成閉鎖，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可靠性較強(qiáng)，但操作比較煩瑣。電磁閉鎖裝置的功能為：斷路器在分?jǐn)酄顟B(tài)，在該回路上的鄰柜隔離手車或電流互感器手車才能搖動(dòng)。隔離手車或電流互感器手車在“工作“位置時(shí)，在該回路的鄰柜，斷路器才能合閘。母線帶電時(shí)，隔離手車或電流互感器手車不能拉出推進(jìn)。母線帶電時(shí)，接地開(kāi)關(guān)不能進(jìn)行操作。當(dāng)接地開(kāi)關(guān)合閘后，電纜室才允許被打開(kāi)，只有關(guān)閉電纜室門后，接地開(kāi)關(guān)才允許被分閘。其原理為將相關(guān)設(shè)備的輔助接點(diǎn)串入二次回路，通過(guò)電磁裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)閉鎖。與機(jī)械防誤閉鎖相比功能較多，可靠性較強(qiáng)，但需要接入大量二次電纜，接線方式比較復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)比較困難。升壓站220kV配電系統(tǒng)采用了杭州西門子生產(chǎn)的3AQ1EE型柱式六氟化硫高壓斷路器和沈陽(yáng)高開(kāi)生產(chǎn)的GW6型、GW7型高壓隔離開(kāi)關(guān)。其“五防”系統(tǒng)由傳統(tǒng)的機(jī)械閉鎖裝置和微機(jī)防誤裝置構(gòu)成。其中機(jī)械閉鎖裝置的功能為高壓隔離開(kāi)關(guān)合閘后，不能合接地開(kāi)關(guān)，接地開(kāi)關(guān)在合閘狀態(tài)，不能合高壓隔離開(kāi)關(guān)。其結(jié)構(gòu)為在隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)軸上分別加裝半月形凸輪，靠位置行程相互咬合完成閉鎖。其微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)的功能除具有“五防”功能外，還具有監(jiān)視、控制、防真培訓(xùn)等功能。其動(dòng)作原理為將相關(guān)電氣設(shè)備的狀態(tài)信息上傳至微機(jī)防誤系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)微機(jī)軟件規(guī)則庫(kù)操作程序進(jìn)行邏輯判斷后，向現(xiàn)場(chǎng)鎖具發(fā)出指令，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。與傳統(tǒng)防誤裝置比較功能較多，操作直觀，軟件出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，但也存在著發(fā)生機(jī)械故障時(shí)難以發(fā)現(xiàn)，維護(hù)難度大，對(duì)運(yùn)行、維護(hù)人員的操作水平、技術(shù)水平要求較高等問(wèn)題。在設(shè)備安裝調(diào)試階段，由于微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)尚未具備運(yùn)行條件，曾發(fā)生過(guò)因工作人員的操作失誤，接地開(kāi)關(guān)和隔離開(kāi)關(guān)同時(shí)合閘，致使隔離開(kāi)關(guān)底座損壞的事故，如運(yùn)行時(shí)發(fā)生此類事故，后果將不堪設(shè)想。3. 電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行對(duì)防誤工作提出的要求：電力部門歷來(lái)十分重視電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，然而每年仍發(fā)生許多因操作而導(dǎo)致的重大事故，造成人員傷亡，設(shè)備損壞，大面積停電，甚至引起電網(wǎng)的振蕩和瓦解，經(jīng)濟(jì)損失慘重。為此水利電力部于1980年將防止電氣誤操作事故列為電力生產(chǎn)急需解決的重大技術(shù)問(wèn)題，并在硬件、軟件方面采取了措施。1990年國(guó)家能源部對(duì)電氣設(shè)備提出了 “五防”要求，并以法規(guī)形式（能源安保1990 1110號(hào)文）行文規(guī)定了電氣防誤的管理、運(yùn)行、設(shè)計(jì)和使用原則。按“規(guī)定”凡有可能引起誤操作的高壓或低壓電氣設(shè)備，均應(yīng)裝設(shè)防誤裝置和相應(yīng)的防誤電氣閉鎖回路。從這個(gè)原則出發(fā)，提出了“五防”規(guī)定。其中明確規(guī)定110kV及以上電壓等級(jí)的電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先采用電氣防誤聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)原則。 4. 微機(jī)五防與傳統(tǒng)電氣防誤技術(shù)比較：（1）傳統(tǒng)機(jī)械防誤閉鎖主要依靠在電氣設(shè)備行程位置上加裝機(jī)械鎖具，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置完成閉鎖。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能比較單一，開(kāi)關(guān)故障率較高，主要應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)。（2）傳統(tǒng)電磁防誤閉鎖是一種現(xiàn)場(chǎng)電氣聯(lián)鎖技術(shù), 主要通過(guò)相關(guān)設(shè)備的輔助接點(diǎn)聯(lián)接，串入二次回路，通過(guò)電磁裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)閉鎖。閉鎖可靠，是電氣閉鎖最基本的形式，但需要接入大量二次電纜，接線方式比較復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)比較困難。其功能也比較少，一般只能防止開(kāi)關(guān)、隔刀和地刀的誤操作，對(duì)誤入帶電間隔、接地線的掛接（拆除）等則無(wú)能為力。不能實(shí)現(xiàn)完整的“五防“。（3）微機(jī)“五防”系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中一種新型防誤技術(shù)，其動(dòng)作原理為將相關(guān)電氣設(shè)備的二次控制回路及開(kāi)關(guān)狀態(tài)接點(diǎn)接入NCS（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)），由計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)微機(jī)軟件規(guī)則庫(kù)操作程序進(jìn)行邏輯判斷后，向現(xiàn)場(chǎng)鎖具發(fā)出指令，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。微機(jī)防誤閉鎖裝置通常由主機(jī)、模擬屏、電腦鑰匙、機(jī)械編碼鎖、電氣編碼鎖等功能元件組成。其中微機(jī)模擬屏是微機(jī)防誤閉鎖裝置核心設(shè)備，在微機(jī)模擬屏工控機(jī)內(nèi),預(yù)存了所有設(shè)備的倒閘操作程序。當(dāng)運(yùn)行人員打開(kāi)電源進(jìn)行模擬操作時(shí)，工檢機(jī)就根據(jù)預(yù)存的倒閘程序?qū)γ恳徊僮鬟M(jìn)行判斷，通過(guò)顯示器閃爍，指出錯(cuò)誤操作項(xiàng)的設(shè)備編號(hào),并發(fā)出報(bào)警，直至錯(cuò)誤項(xiàng)消失。預(yù)演結(jié)束后, 按“傳票”按鈕，即可將正確的操作內(nèi)容傳輸出來(lái)，通過(guò)顯示窗口逐個(gè)顯示要操作的開(kāi)關(guān)及刀閘編號(hào)，以及通過(guò)電腦鑰匙的顯示窗顯示要操作的地刀編號(hào)，運(yùn)行人員根據(jù)顯示的設(shè)備編號(hào)進(jìn)行操作。一項(xiàng)操作結(jié)束后，顯示屏將自動(dòng)顯示下一項(xiàng)操作內(nèi)容。若走錯(cuò)問(wèn)隔，電腦鑰匙檢測(cè)出設(shè)備編碼與待操作項(xiàng)不符，則不能開(kāi)啟地刀機(jī)械鎖，同時(shí)發(fā)出連續(xù)報(bào)警聲，提醒操作人員在操作中有錯(cuò)誤，達(dá)到強(qiáng)制閉鎖的目的。與傳統(tǒng)防誤裝置比較。功能較多，操作直觀，軟件出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，編寫相應(yīng)的“五防”規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)較為完整的“五防“功能。但也存在著如發(fā)生機(jī)械故障時(shí)難以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)故障解除閉鎖時(shí)，五防功能完全喪失，系統(tǒng) “走空程”（操作過(guò)程中漏項(xiàng)）導(dǎo)致誤操作等問(wèn)題，另外其技術(shù)含量較高，對(duì)運(yùn)行、維護(hù)人員的操作水平、技術(shù)水平要求較高。5. 誤操作來(lái)源及所適用的防誤方式分析：一般情況下，機(jī)組或電站運(yùn)行發(fā)生誤操作主要來(lái)源于：運(yùn)行值班人員、檢修人員以及其它人員的誤操作造成。 運(yùn)行人員的誤操作主要表現(xiàn)在誤拉、誤合刀閘和開(kāi)關(guān)，誤入間隔等容易造成惡性事故。微機(jī)防誤就是防止這類事故而采取的一種積極措施，它是在變電站專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)刀閘操作的防誤要求的。但是它是在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)的，是虛擬的。它只能滿足運(yùn)行值班人員的操作要求，并不能完全解決檢修人員和其它人員的誤操作問(wèn)題。 檢修人員，誤操作主要發(fā)生在檢修、試驗(yàn)過(guò)程中，這時(shí)運(yùn)行人員并不作任何操作。由于微機(jī)防誤系統(tǒng)并不能包含所有變電站的操作，特別是檢修人員的操作，故檢修人員的誤操作的防止就顯得非常重要。在這種情況下，在不能完全依賴微機(jī)防誤的前提下，電氣回路閉鎖成了最后一道防線。 針對(duì)其他人員的誤操作行為，主要是指對(duì)正常操作無(wú)關(guān)的人員。這類情況相對(duì)較少，但也時(shí)常發(fā)生。當(dāng)無(wú)關(guān)人員處于操作臺(tái)或機(jī)構(gòu)箱等附近時(shí)，很有可能發(fā)生誤碰從而導(dǎo)致誤操作事故。這個(gè)問(wèn)題微機(jī)防誤是不能很好地解決的。 總之，僅僅只依靠微機(jī)防誤裝置而忽略了電氣回路閉鎖的設(shè)計(jì)，是不能有效實(shí)現(xiàn)“五防”的。6.完善的防誤解決方案 綜上所述，片面地認(rèn)為電氣閉鎖回路可靠和不可或缺，認(rèn)為微機(jī)五防萬(wàn)能，可以徹底取消電氣閉鎖回路，都是不可取的。 電氣閉鎖回路是電力系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中經(jīng)過(guò)不斷完善和總結(jié)，發(fā)展起來(lái)的一套行之有效的防誤閉鎖方法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便、可靠，但回路復(fù)雜，對(duì)于間隔多的電站或機(jī)組實(shí)現(xiàn)起來(lái)需耗費(fèi)大量電纜，且在運(yùn)行中存在刀閘輔助接點(diǎn)不可靠、戶外電磁鎖機(jī)構(gòu)易損壞等問(wèn)題，再者其防誤功能隨二次接線而定，不易增加和修改，不能實(shí)現(xiàn)完全的五防。 微機(jī)五防系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化的結(jié)果。微機(jī)五防系統(tǒng)通過(guò)軟件將現(xiàn)場(chǎng)大量的二次閉鎖回路變?yōu)殡娔X中的五防閉鎖規(guī)則庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了防誤閉鎖的數(shù)字化，并且可以實(shí)現(xiàn)以往不能實(shí)現(xiàn)或者是很難實(shí)現(xiàn)的防誤功能，是電氣設(shè)備防誤閉鎖技術(shù)的飛躍。但微機(jī)五防系統(tǒng)的漏洞和其致命的弱點(diǎn)在于，其五防功能以操作邏輯為核心，對(duì)于無(wú)票操作和誤碰（主要是檢修人員）則有可能防不住。另外，微機(jī)五防系統(tǒng)的“走空程”問(wèn)題，也是微機(jī)五防系統(tǒng)在使用過(guò)程中不可忽視的一大問(wèn)題。因此，在現(xiàn)階段僅設(shè)計(jì)微機(jī)防誤系統(tǒng)，而拋棄傳統(tǒng)電氣閉鎖回路是不現(xiàn)實(shí)的。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)電氣閉鎖回路和現(xiàn)代微機(jī)五防系統(tǒng)各自的特點(diǎn)分析，針對(duì)定電工程“五防”應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出以下解決方案，可供電氣相關(guān)人員進(jìn)行參考。方案一針對(duì)0.38kV低壓配電系統(tǒng)：對(duì)于0.38kV低壓配電系統(tǒng)，適當(dāng)增加電磁閉鎖裝置，同時(shí)將機(jī)械閉鎖裝置加以改造，這樣不僅能增加防誤功能，還可以降低故障率，提高防誤可靠性。方案二針對(duì)6 kV高壓配電系統(tǒng)：對(duì)于6 kV高壓配電系統(tǒng)，應(yīng)部分設(shè)置微機(jī)防誤裝置，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)電氣防誤裝置的固有缺點(diǎn)（不能實(shí)現(xiàn)完全五防），同時(shí)完善電氣防誤系統(tǒng)。這樣即可以增強(qiáng)防誤功能，又增加了監(jiān)控功能，可以共享實(shí)時(shí)信息。方案三針對(duì)220kV升壓站高壓配電系統(tǒng)：對(duì)于站內(nèi)所有開(kāi)關(guān)和刀閘的位置為實(shí)遙信，且微機(jī)五防與變電站監(jiān)控系統(tǒng)共享一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的，可以考慮不設(shè)計(jì)或取消電氣回路閉鎖，所有防誤功能由微機(jī)五防系統(tǒng)獨(dú)立完成，且要求微機(jī)五防系統(tǒng)有防空程措施。對(duì)于站內(nèi)所有開(kāi)關(guān)和刀閘的位置為虛遙信，且微機(jī)五防與變電站監(jiān)控系統(tǒng)共享一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的，可以考慮部分不設(shè)計(jì)或部分取消電氣回路閉鎖（主要是指地刀電磁鎖和綜合閉鎖），防誤功能由微機(jī)五防系統(tǒng)和間隔電氣閉鎖回路共同完成。要求微機(jī)五防系統(tǒng)有防空程措施。 無(wú)論站內(nèi)所有開(kāi)關(guān)和刀閘的位置為虛遙信還是實(shí)遙信，也無(wú)論微機(jī)五防與變電站監(jiān)控系統(tǒng)是否共享一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，不設(shè)計(jì)或取消電氣回路閉鎖，但在電動(dòng)操作的刀閘或