1、由定电“五防 ”引发的探讨摘 要：本文介绍了电气“五防”在国华定洲电厂工程中的使用现状，阐述了该工程中传统电气防误闭锁方式和现代微机防误闭锁方式的不同原理和功能，并从运行、安全管理等角度进行分析和比较，对“五防”问题提出了一些新的见解，可供有关电气技术人员进行参考，意在使电气防误工作更加完善可靠。关键词： 五防 误操作 微机防误1引言：国华定洲电厂 2600MW 机组工程为国家重点大型在建工程，如何高标准、高质量完成该施工项目，使机组能够早期顺利投产？需要先进的设计，过硬的设备。完善的电气“五防”系统是机组能够达标投产的重要保障，是确保机组的安全运行，防止事故发生的有效手段。近年来，随着科学技
2、术的日益发展，网络信息技术与电力技术的结合愈加紧密，微机防误技术在电力系统中正在广泛应用和发展。新建机组和电站大部分都装配了微机五防系统，一些老机组和老电站也在进行微机五防系统的加装或改造。目前微机五防系统是否能够完全取代传统五防系统?配置微机五防系统后, 是否可以考虑不设计电气回路闭锁? 针对这些问题，本文结合定电工程电气“五防”现状，从安全管理、五防技术、功能等方面进行了比较，对安装过程中存在的问题进行了分析，并由此提出定电工程防误较为可行的解决方案。2. 国华定电 “五防”现状：国华定洲电厂 2600MW 机组为在建工程，其电气设备“五防”系统既有传统的机械式、电磁式防误方式，又有现代微
3、机防误方式。根据不同的电压等级，其防误方式、防误功能各不相同，下面分系统加以介绍。主厂房低压厂用 0.38kV 配电系统采用了 GCS 型和 MLS 型低压抽屉柜。其“五防”系统为机械程序闭锁装置，主要功能为断路器在试验位置合闸后不能推进工作位置，在工作位置合闸后，断路器不能拉出。防误闭锁装置结构简单，功能单一，在安装和调整过程中，故障率较高，经常出现卡阻现象。主厂房高压厂用 6kV 配电系统采用的是厦门 ABB 生产的 ZS1 型铠装式金属封闭高压柜。其“五防”系统由传统的机械程序闭锁装置和电磁闭锁装置构成。其中机械闭锁装置的功能为：当接地开关及断路器在分闸位置时，手车才能从“试验/隔离”位
4、置移至“工作”位置。只有手车处于“试验/隔离”或移开位置时，接地开关才能操作。断路器只有在断路器手车已正确处于“试验/隔离”位置或“工作”位置时才能进行合闸操作。断路器手车在“试验/隔离”位置或“工作”位置时，但没有控制电压时，断路器仅能手动分闸，不能合闸。手车在“工作”位置，二次插头被锁定，不能被拔除。其原理为靠开关行程位置中的机械传动装置来完成闭锁，结构比较复杂，可靠性较强，但操作比较烦琐。电磁闭锁装置的功能为：断路器在分断状态，在该回路上的邻柜隔离手车或电流互感器手车才能摇动。隔离手车或电流互感器手车在“工作“位置时，在该回路的邻柜，断路器才能合闸。母线带电时，隔离手车或电流互感器手车不
5、能拉出推进。母线带电时，接地开关不能进行操作。当接地开关合闸后，电缆室才允许被打开，只有关闭电缆室门后，接地开关才允许被分闸。其原理为将相关设备的辅助接点串入二次回路，通过电磁装置来实现闭锁。与机械防误闭锁相比功能较多，可靠性较强，但需要接入大量二次电缆，接线方式比较复杂，运行维护比较困难。升压站 220kV 配电系统采用了杭州西门子生产的 3AQ1EE 型柱式六氟化硫高压断路器和沈阳高开生产的 GW6 型、GW7 型高压隔离开关。其“五防”系统由传统的机械闭锁装置和微机防误装置构成。其中机械闭锁装置的功能为高压隔离开关合闸后，不能合接地开关，接地开关在合闸状态，不能合高压隔离开关。其结构为在
6、隔离开关和接地开关的传动轴上分别加装半月形凸轮，靠位置行程相互咬合完成闭锁。其微机防误闭锁系统的功能除具有“五防”功能外，还具有监视、控制、防真培训等功能。其动作原理为将相关电气设备的状态信息上传至微机防误系统，由计算机对系统微机软件规则库操作程序进行逻辑判断后，向现场锁具发出指令，从而实现远程控制。与传统防误装置比较功能较多，操作直观，软件出现故障时会自动报警，但也存在着发生机械故障时难以发现，维护难度大，对运行、维护人员的操作水平、技术水平要求较高等问题。在设备安装调试阶段，由于微机防误闭锁系统尚未具备运行条件，曾发生过因工作人员的操作失误，接地开关和隔离开关同时合闸，致使隔离开关底座损坏
7、的事故，如运行时发生此类事故，后果将不堪设想。3. 电力系统的安全运行对防误工作提出的要求：电力部门历来十分重视电力系统的安全运行，然而每年仍发生许多因操作而导致的重大事故，造成人员伤亡，设备损坏，大面积停电，甚至引起电网的振荡和瓦解，经济损失惨重。为此水利电力部于 1980 年将防止电气误操作事故列为电力生产急需解决的重大技术问题，并在硬件、软件方面采取了措施。1990 年国家能源部对电气设备提出了 “五防”要求，并以法规形式（能源安保1990 1110 号文）行文规定了电气防误的管理、运行、设计和使用原则。按“规定”凡有可能引起误操作的高压或低压电气设备，均应装设防误装置和相应的防误电气闭
8、锁回路。从这个原则出发，提出了“五防”规定。其中明确规定 110kV 及以上电压等级的电气设备应优先采用电气防误联锁的设计原则。 4. 微机五防与传统电气防误技术比较：（1）传统机械防误闭锁主要依靠在电气设备行程位置上加装机械锁具，通过机械传动装置完成闭锁。结构简单，功能比较单一，开关故障率较高，主要应用于低压配电系统。（2）传统电磁防误闭锁是一种现场电气联锁技术, 主要通过相关设备的辅助接点联接，串入二次回路，通过电磁装置来实现闭锁。闭锁可靠，是电气闭锁最基本的形式，但需要接入大量二次电缆，接线方式比较复杂，运行维护比较困难。其功能也比较少，一般只能防止开关、隔刀和地刀的误操作，对误入带电间
9、隔、接地线的挂接（拆除）等则无能为力。不能实现完整的“五防“ 。（3）微机“五防”系统是电力系统中一种新型防误技术，其动作原理为将相关电气设备的二次控制回路及开关状态接点接入 NCS（计算机网络控制系统） ，由计算机对系统微机软件规则库操作程序进行逻辑判断后，向现场锁具发出指令，从而实现远程控制。微机防误闭锁装置通常由主机、模拟屏、电脑钥匙、机械编码锁、电气编码锁等功能元件组成。其中微机模拟屏是微机防误闭锁装置核心设备，在微机模拟屏工控机内,预存了所有设备的倒闸操作程序。当运行人员打开电源进行模拟操作时，工检机就根据预存的倒闸程序对每一操作进行判断，通过显示器闪烁，指出错误操作项的设备编号,并
10、发出报警，直至错误项消失。预演结束后, 按“传票”按钮，即可将正确的操作内容传输出来，通过显示窗口逐个显示要操作的开关及刀闸编号，以及通过电脑钥匙的显示窗显示要操作的地刀编号，运行人员根据显示的设备编号进行操作。一项操作结束后，显示屏将自动显示下一项操作内容。若走错问隔，电脑钥匙检测出设备编码与待操作项不符，则不能开启地刀机械锁，同时发出连续报警声，提醒操作人员在操作中有错误，达到强制闭锁的目的。与传统防误装置比较。功能较多，操作直观，软件出现故障时会自动报警，可根据现场实际情况，编写相应的“五防”规则，可以实现较为完整的 “五防“功能。但也存在着如发生机械故障时难以发现，系统故障解除闭锁时，
11、五防功能完全丧失，系统 “走空程” （操作过程中漏项）导致误操作等问题，另外其技术含量较高，对运行、维护人员的操作水平、技术水平要求较高。5. 误操作来源及所适用的防误方式分析：一般情况下，机组或电站运行发生误操作主要来源于：运行值班人员、检修人员以及其它人员的误操作造成。 运行人员的误操作主要表现在误拉、误合刀闸和开关，误入间隔等容易造成恶性事故。微机防误就是防止这类事故而采取的一种积极措施，它是在变电站专家系统的基础上实现刀闸操作的防误要求的。但是它是在微机上实现的，是虚拟的。它只能满足运行值班人员的操作要求，并不能完全解决检修人员和其它人员的误操作问题。 检修人员，误操作主要发生在检修、
12、试验过程中，这时运行人员并不作任何操作。由于微机防误系统并不能包含所有变电站的操作，特别是检修人员的操作，故检修人员的误操作的防止就显得非常重要。在这种情况下，在不能完全依赖微机防误的前提下，电气回路闭锁成了最后一道防线。 针对其他人员的误操作行为，主要是指对正常操作无关的人员。这类情况相对较少，但也时常发生。当无关人员处于操作台或机构箱等附近时，很有可能发生误碰从而导致误操作事故。这个问题微机防误是不能很好地解决的。 总之，仅仅只依靠微机防误装置而忽略了电气回路闭锁的设计，是不能有效实现“五防”的。 6.完善的防误解决方案 综上所述，片面地认为电气闭锁回路可靠和不可或缺，认为微机五防万能，可
13、以彻底取消电气闭锁回路，都是不可取的。 电气闭锁回路是电力系统发展过程中经过不断完善和总结，发展起来的一套行之有效的防误闭锁方法，实现起来方便、可靠，但回路复杂，对于间隔多的电站或机组实现起来需耗费大量电缆，且在运行中存在刀闸辅助接点不可靠、户外电磁锁机构易损坏等问题，再者其防误功能随二次接线而定，不易增加和修改，不能实现完全的五防。 微机五防系统是计算机及网络通信技术应用于电力系统自动化的结果。微机五防系统通过软件将现场大量的二次闭锁回路变为电脑中的五防闭锁规则库，实现了防误闭锁的数字化，并且可以实现以往不能实现或者是很难实现的防误功能，是电气设备防误闭锁技术的飞跃。但微机五防系统的漏洞和其
14、致命的弱点在于，其五防功能以操作逻辑为核心，对于无票操作和误碰（主要是检修人员）则有可能防不住。另外，微机五防系统的“走空程”问题，也是微机五防系统在使用过程中不可忽视的一大问题。因此，在现阶段仅设计微机防误系统，而抛弃传统电气闭锁回路是不现实的。通过对传统电气闭锁回路和现代微机五防系统各自的特点分析，针对定电工程“五防”应用中出现的问题，提出以下解决方案，可供电气相关人员进行参考。方案一 针对 0.38kV 低压配电系统：对于 0.38kV 低压配电系统，适当增加电磁闭锁装置，同时将机械闭锁装置加以改造，这样不仅能增加防误功能，还可以降低故障率，提高防误可靠性。方案二 针对 6 kV 高压配
15、电系统：对于 6 kV 高压配电系统，应部分设置微机防误装置，以弥补传统电气防误装置的固有缺点（不能实现完全五防），同时完善电气防误系统。这样即可以增强防误功能，又增加了监控功能，可以共享实时信息。方案三 针对 220kV 升压站高压配电系统：对于站内所有开关和刀闸的位置为实遥信，且微机五防与变电站监控系统共享一个数据库的，可以考虑不设计或取消电气回路闭锁，所有防误功能由微机五防系统独立完成，且要求微机五防系统有防空程措施。对于站内所有开关和刀闸的位置为虚遥信，且微机五防与变电站监控系统共享一个数据库的，可以考虑部分不设计或部分取消电气回路闭锁（主要是指地刀电磁锁和综合闭锁），防误功能由微机五
16、防系统和间隔电气闭锁回路共同完成。要求微机五防系统有防空程措施。 无论站内所有开关和刀闸的位置为虚遥信还是实遥信，也无论微机五防与变电站监控系统是否共享一个数据库，不设计或取消电气回路闭锁，但在电动操作的刀闸或地刀机构箱的操作电源回路中加入微机五防接点，防误功能由微机五防系统独立完成。要求微机五防系统有防空程措施。 结论： 随着计算机及网络通信技术的发展，变电站自动化技术对电气五防系统的要求进一步提高，传统电气防误闭锁方式已不能满足要求，而作为变电站自动化运用发展方向的微机五防系统，在功能是还有待进一步完善和提高，从目前的运行情况来看，为了安全可靠起见，在大力推广应用微机五防系统的同时，适度保留间隔的电气闭锁回路或将五防系统接点引入到电动操作回路中，应该是比较有效的防误闭锁措施。
