电力系统防误闭锁几种形式的浅析

摘要：本文对当前电力系统常用的几种防误闭锁形式进行了简单的介绍分析，尤其对于监控闭锁+电气闭锁、机械联锁列举了工程实例说明五防闭锁的具体控制回路设计或逻辑操作程序，对今后的五防设计或选用具有一定的参考作用。

关键字：防误闭锁；微机五防系统；监控闭锁；单元电气闭锁；机械联锁

0 引言

电力系统的安全操作可以说是电力企业的生命线。任何违规或大意操作都可能会造成电力系统的安全事故，轻则小范围意外停电，小型设备损坏等，重则大面积停电，甚至人身伤亡事故等，这些都将对电力企业运营造成负面影响和经济损失。而且随着电力系统计算机控制水平的不断提高，所有变电站或发电厂升压站无一例外的采用综合自动化系统或网络计算机监控系统（NCS），全部实现了“无人值班”或“少人值班”的运行模式，尤其是当前电气设备程序化操作的推行，这对于电气系统防误操作要求更高，防误闭锁系统的可靠性要求更高。

电力系统防误闭锁一般称为“五防闭锁”，主要内容简述为：（1）防止误分、合断路器；（2）防止带负荷分、合隔离开关；（3）防止带电挂（合）接地线（接地开关）；（4）防止带接地线（接地开关）合断路器（隔离开关）；（5）防止误入带电间隔。实现以上的防误闭锁功能，主要有微机五防闭锁、计算机监控逻辑闭锁、单元电气闭锁、以及机械联锁装置等，本文将对这几种防误闭锁功能或装置做简单的分析，以供相关设计单位或建设单位参考。

1 防误闭锁的几种形式

1.1 微机五防闭锁系统

微机五防闭锁系统顾名思义是一种基于计算机控制技术的五防闭锁系统[1]，需要有防误操作软件和一定的计算机硬件支持，就地设备的防误闭锁利用电编码锁或机械编码锁等微机锁具，利用具有操作程序读写功能的电脑钥匙解锁，按照五防逻辑要求对相关的断路器、隔离开关和接地开关等电气设备进行操作。

微机五防逻辑的编制依托于计算机监控系统，如开关位置信息、设备运行状态等信号，需要与计算机监控系统共享数据资源，所以有些微机五防闭锁系统与计算机监控系统共用工作站，未设置独立的微机五防后台。由于目前微机五防系统多是由单独的设备供应商提供，如果要与计算机监控系统共用工作站，需要考虑五防操作系统与计算机监控操作系统的兼容性问题。

1.2 计算机监控逻辑闭锁

微机五防系统的逻辑库信息一般均来自计算机监控系统，利用计算机监控系统自身完成的防误闭锁逻辑与微机五防系统逻辑一致，反而减少了一些中间环节，闭锁效果相对较为可靠，实现起来也相当方便，仅需要在监控系统对软件逻辑加以修改，并增加输出的闭锁端子。目前对于110kV及以上电压等级的变电站或升压站均明确要求综自系统或NCS配置监控闭锁功能。

1.3 电气五防闭锁

电气五防闭锁是利用相关开关的电气辅助接点串并联联接起来，并串入被闭锁的开关控制回路或电源回路之中，可靠实现了五防中的（2）、（3）条内容。广义上的电气五防闭锁应为纵向+横向闭锁回路，即以双母线接线为例，母线接地刀的位置应与该母线上所有隔离开关的操作相联锁；母线倒闸操作时，由母联间隔断路器、母线隔离开关位置与其余间隔母线隔离开关操作相联锁，由此可见，如果母线上进出线回路比较多，母线接地刀和母联隔离开关的闭锁回路所需的连接电缆非常多，二次接线相当复杂，根据《电业安全工作规程》（发电厂及变电站电气部分）以及各网、省公司下达的防误操作系统配置原则的规定或通知要求，防误操作机构力求简单、可靠、操作维护方便，电气闭锁仅需考虑单元电气闭锁，即从设计上仅需实现纵向电气闭锁功能即可[2][3]。

1.4 机械联锁装置

近几年，机械联锁装置[4][5]在发电厂的应用越来越多，机械锁机构技术也越来越成熟，其主要应用范围在发电厂厂用电中低压系统中，实现开关柜与开关柜，开关柜与变压器，以及开关柜自身的五防联锁，其工作原理是利用钥匙交换来确保电气设备只能在预先设定好的程序下工作。该装置简单、可靠、实用，而且由于一般采用不锈钢材质的锁体和钥匙，操作寿命长，并不受使用环境的限制，以下对厂用干式变压器的检修操作为例对机械联锁装置的使用程序做简单的介绍。

如图1所示，如果需要打开低厂变前后门对其进行检修操作，需按照以下程序进行操作：

（1）断开2DL，旋转拔出2DL上机械动力锁A1钥匙，同时2DL被锁定在分闸位置；

（2）用A1钥匙交换出6kV开关柜上01G接地刀机械锁钥匙A2，并使接地刀01G锁定在合闸位置；

（3）用A2钥匙交换出B1，B1钥匙；

（4）用B1，B2钥匙分别打开低厂变前后门的机械锁，对低厂变进行安全检修操作；

（5）检修结束后，通过反向程序操作恢复低厂变送电。

2 综合应用分析

防误闭锁主要有以上介绍的几种形式，理论上所有闭锁系统或装置均配置对于电气设备防误操作更为可靠，但在实际工程应用中，还应考虑闭锁配置的重复性和复杂性给运行维护带来的诸多不便，以及投资的经济性等因素，做到防误系统简单、可靠、实用即可，所以目前各大网、省公司防误闭锁配置原则是首推“计算机监控闭锁+单元间隔电气五防闭锁”串联来实现防误功能。本节将主要结合笔者在实际工程实例详述该防误系统的设计。

以典型的220kV双母线的一条线路为例，其所对应的一次接线示意图和各隔离开关、接地开关电气闭锁回路如图2，图3所示。对于母线隔离开关1G，2G，除了考虑本间隔的电气闭锁外，还需要考虑母线倒闸操作时的电气闭锁，即并接另一个母线刀闸的合位接点。另外对于线路侧接地开关032G，电气闭锁回路应判断线路侧的有压/无压，图2中利用线路侧同期用的单相PT（TV1），其二次侧串入过压继电器YJ（JY-7GB）来进行简单的电压鉴定，在工程设计中应考虑预留一副YJ辅助接点送至综自系统，完善监控闭锁或微机五防闭锁功能。图中JSK为多节转换开关，用于电气五防闭锁的解锁/联锁。

3 结语

微机五防闭锁系统应用范围广泛，所有电气设备电动操作机构、手动操作机构以及与电气设备相关的其他设备如遮拦、网门、柜门等的防误闭锁均可纳入微机五防系统，但由于其对电气设备操作时需要人工手持电脑钥匙逐个解锁，耗时较长，此期间如果其他设备信息改变，该电脑钥匙也无法获得，对操作人员可能存在一定的安全隐患。

计算机监控逻辑闭锁主要适用于电动操作机构的断路器、隔离开关、接地开关等电气设备，其闭锁逻辑可以综合考虑所有相关设备的信息，做到极尽完善，再辅以单元间隔电气硬接线的闭锁逻辑，基本做到简单、可靠、实用的闭锁效果，对现场“非正规”操作的现象具有相当好的遏制作用。目前对于110kV及以上电压等级的变电站或升压站均可按此方案配置五防系统，而不需要单独配置独立的微机五防系统。

机械联锁装置应用面相对较为狭窄，对于35kV及以下的高压成套开关柜设备可以优先采用，能可靠的实现防止误分、合断路器，防止误入带电间隔的五防要求。

总之，电力系统防误闭锁系统的配置应该力求简单、实用、可靠，并依据电网公司的反措要求、相关通知文件要求以及相关规程规范要求进行合理的选择和配置。

参考文献：

[1]朱书梅.传统电气闭锁防误与现代微机“五防”.同煤科技，2002（2）：23-24.

[2]钟远雄，李高标.双母线隔离开关电气闭锁的改进[J].广东输电与变电技术，2009（11）：15-17.

[3]卢颖先，郑瑞春.关于单元电气闭锁的探讨[J].广东输电与变电技术，2007（4）：59-61.

[4]张红光，王玲.KYN44-12型中置柜联锁装置的改进设计[J].工矿自动化，2012（4）：97-101.

[5]吴平，严金城.机械程序锁在10kV中置式开关柜中的应用[J].电工电气，2012（7）：50-53.