220kV大型變電站戶外高壓配電裝置實(shí)施系統(tǒng)防誤的探討

全國第三次五防工作會(huì)議通過的《防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定》中規(guī)定：“戶外110kV及以上復(fù)雜結(jié)線，應(yīng)優(yōu)先采用電氣聯(lián)鎖和電磁鎖方案?！钡姶沛i在實(shí)施中卻存在許多問題。

(1)作為閉鎖執(zhí)行元件的電磁鎖(例如DW1型)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電磁線圈在戶外易受潮霉壞，絕緣性能降低，增加了直流系統(tǒng)的故障率。

(2)老式電磁鎖品種單一，作為接地防誤鎖使用時(shí)需增加行程開關(guān)，且需敷設(shè)電纜，施工比較麻煩，致使一些變電站缺少接地防誤閉鎖裝置。

(3)在斷路器的控制開關(guān)上，一般都缺少閉鎖措施。

程序鎖在110kV以上變電站戶外裝置上的使用也存在以下問題：

(1)某些程序鎖閉鎖功能簡單，只能在極簡單的結(jié)線方式下應(yīng)用，由于不具備橫向閉鎖功能，在復(fù)雜的結(jié)線方式特別是在雙母線帶旁路的變電站中，根本不能使用。

(2)具有較靈活閉鎖方式的程序鎖雖然能夠滿足復(fù)雜結(jié)線方式(如雙母線帶旁路)的閉鎖要求，但由于閉鎖方案中必須設(shè)置母線倒排鎖，使得操作過程中鑰匙的傳遞和轉(zhuǎn)換十分麻煩。加之老式鎖易發(fā)生卡澀和銹蝕，延長了操作時(shí)間，所以也不受管理和運(yùn)行人員的歡迎。

(3)在大容量的變電站中，隔離開關(guān)分合閘的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)采用按鈕控制，而老式的程序鎖對按鈕無法進(jìn)行程序控制。

與程序鎖相比，微機(jī)閉鎖與程序鎖的功能相似，但微機(jī)閉鎖采用高新技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智能控制，用一個(gè)電腦鑰匙便可代替數(shù)量眾多的程序鑰匙，避免了在復(fù)雜結(jié)線方式操作時(shí)的鑰匙轉(zhuǎn)換，大大方便了運(yùn)行人員的倒閘操作，縮短了操作時(shí)間。

但由于目前國內(nèi)微機(jī)閉鎖的執(zhí)行元件主要是采用機(jī)械編碼掛鎖，而掛鎖是不具有強(qiáng)制閉鎖功能的，因而存在著可能走空程的問題，且沒有反向閉鎖功能，不能防止反送電。盡管如此，微機(jī)閉鎖仍將是今后閉鎖發(fā)展的主要方向。

2220kV變電站戶外配電裝置閉鎖方式的新思路

淄博電業(yè)局和淄博通用電器研究所通過對各種閉鎖方式的深入研究，研制成功幾種新型閉鎖裝置：

(1)新型抗腐、防雨、耐潮濕戶外電磁鎖

這種電磁鎖采用電磁線圈與鎖體分離的結(jié)構(gòu)。平時(shí)線圈不裝在戶外，而是保存在控制室內(nèi)，作為全站通用的電磁鑰匙，只有在進(jìn)行操作時(shí)才由操作人員將其插入鎖體的插孔，按動(dòng)其端頭上的按鈕(由延時(shí)斷開觸點(diǎn)自鎖，使其符合間吸式原理)，進(jìn)行解鎖操作。防止了電磁線圈發(fā)生潮濕霉壞以及絕緣降低的問題，電磁鎖的結(jié)構(gòu)也變得極為簡單。鎖體由鋁合金壓鑄的鐘形防雨罩密封，具有良好的抗腐、防雨、耐潮性能。

(2)新的程序鎖和按鈕程序鎖

新研制的程序鎖保留了原有程序鎖鑰匙編程靈活的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，操作更靈活，并解決了操作中可能出現(xiàn)的卡澀問題。戶外鎖全面采用了抗腐、防雨、耐潮材料，并加以密封，提高了防護(hù)水平。

新研制的按鈕程序鎖，使長期以來不能進(jìn)行強(qiáng)制閉鎖的按鈕操作運(yùn)用了程序控制，為程序鎖在大容量變電站中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

(3)給刀閘程序鎖復(fù)合了電磁鎖的功能，研制出一種新鎖——電磁程序轉(zhuǎn)換鎖。這種鎖可以在同一把鎖上當(dāng)電磁鎖操作之后，取出程序鑰匙，變?yōu)槌绦蜴i進(jìn)行控制和操作，實(shí)現(xiàn)了不同閉鎖方式在操作過程中的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，充分發(fā)揮了兩種閉鎖方式的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)勢互補(bǔ)，使得閉鎖功能更臻完善，閉鎖方式更為靈活。

新的程序鎖在閉鎖方案設(shè)計(jì)和應(yīng)用上也取得了重大突破。

例如雙母線倒閘操作時(shí)為防止誤走操作程序，必須增設(shè)一把母線倒排鎖，數(shù)把鑰匙在母線倒排鎖上倒來倒去，令人眼花繚亂，復(fù)雜的操作手續(xù)和過多的鑰匙轉(zhuǎn)換，限制了程序鎖在大型變電站中的應(yīng)用。

淄博通用電器研究所通過對該方案深入研究和分析，創(chuàng)立了一種新的操作方法：去掉了母線倒排鎖，使得雙母線倒排操作變得簡單方便，此種操作方法被譽(yù)為“林?！辈僮鞣ā?/p>

又如旁路刀閘的操作，由于在新的刀閘程序鎖上設(shè)計(jì)了活位鑰匙孔，使得鑰匙在操作前后均能插入撥出，將操作方式變得靈活簡單。

再如分段開關(guān)兼旁路這一復(fù)雜的運(yùn)行方式，只是在鑰匙的編程上稍作變化，即能使程序鎖適用于此等復(fù)雜的運(yùn)行方式，達(dá)到既簡練又完善的閉鎖要求。

電磁程序轉(zhuǎn)換鎖問世后，打破了原先只采用一種閉鎖方式的作法，采用多種閉鎖方式綜合使用，揚(yáng)長避短，以達(dá)到最佳的閉鎖效果。具體的作法是：

(1)在隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)上安裝新的電磁鎖，隔離開關(guān)與斷路器之間以及隔離開關(guān)之間的閉鎖要求，通過由斷路器和隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的輔助開關(guān)觸點(diǎn)組成的電氣聯(lián)鎖電路中控制電磁鎖線圈電源的接通與否來實(shí)現(xiàn)。

(2)在斷路器和接地防誤環(huán)節(jié)、不便于敷設(shè)電纜及不便實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖的環(huán)節(jié)，采用新的程序鎖以實(shí)現(xiàn)其閉鎖要求。

(3)在兩種閉鎖方式的接合處(例如在采用電磁鎖的最后一個(gè)隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)上)安裝電磁程序轉(zhuǎn)換鎖，以實(shí)現(xiàn)在操作過程中閉鎖方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

(4)如果遇到隔離開關(guān)的電動(dòng)操作，則可采用雙按鈕程序鎖以實(shí)現(xiàn)按鈕的強(qiáng)制性程序操作。

3新型閉鎖裝置在220kV變電站的典型應(yīng)用方案

3.1戶外雙母線帶旁路結(jié)構(gòu)的一次結(jié)線

戶外雙母線帶旁路結(jié)構(gòu)的一次結(jié)線如圖1所示。

圖1戶外雙母線帶旁路結(jié)構(gòu)的一次結(jié)線圖

3.2采用電磁程序轉(zhuǎn)換鎖的閉鎖方案

在隔離開關(guān)上安裝電磁鎖和電磁程序轉(zhuǎn)換鎖。接地防誤環(huán)節(jié)和防止斷路器的誤分誤合，則需安裝程序鎖，其鎖具配置及操作順序框圖如圖2所示。

圖2鎖具配置和操作順序框圖

圖2中，MN101為模擬盤鎖；KK211為控制開關(guān)鎖；WG211為戶外刀閘程序鎖；WD211為戶外接地控制鎖；WGD為戶外電磁刀閘鎖；WGD101為戶外電磁程序轉(zhuǎn)換鎖，分閘后出一把鑰匙；×符號(hào)為3G與DG間的機(jī)械閉鎖；D為調(diào)度命令鑰匙。

各回路電磁鎖、電磁程序轉(zhuǎn)換鎖的二次電氣聯(lián)鎖電路如圖3所示。

圖3各回路電磁鎖、電磁程序轉(zhuǎn)換鎖

二次電氣聯(lián)鎖電路

圖3中：DL-F，DLM-F，DLP-F為各斷路器操作機(jī)構(gòu)輔助開關(guān)的常閉和常開觸點(diǎn)；1G-F，2G-F，1GM-F，2GM-F，1GP-F，2GP-F，3GP-F為隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)輔助開關(guān)的常閉及常開觸點(diǎn)。

分析上述電路的閉鎖關(guān)系時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)各回路隔離開關(guān)的正常操作需在斷路器分閘狀態(tài)下才能進(jìn)行；

(2)出線回路的倒母線操作條件是：本回路已處于合閘運(yùn)行狀態(tài)，母聯(lián)回路投入運(yùn)行(LDM-F，1GM-F，2GM-F等輔助接點(diǎn)閉合)后，方能進(jìn)行倒閘操作。

(3)旁路隔離開關(guān)4G的分合閘條件是：旁路回路及要帶的出線回路均處于合閘運(yùn)行狀態(tài)。

本閉鎖方案中，在不便于敷設(shè)電纜和實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖的接地防誤環(huán)節(jié)上采用程序鎖，鑰匙數(shù)量極少，且直來直去，在不增加太多輔助操作的情況下，完善了防誤功能。

本閉鎖方案在變電站實(shí)現(xiàn)由微機(jī)控制的綜合自動(dòng)化后仍然適用。如果斷路器沒有手動(dòng)控制，MN101和KK211可去掉；如果仍有手動(dòng)控制(如用鈕子開關(guān)控制)，則可以改為按鈕操作，用雙按鈕程序鎖NAS211實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖。

3.3母線倒閘采用“林?！辈僮鞣ǎ?/p>

以程序鎖為主的閉鎖方案如圖4所示(設(shè)定隔離開關(guān)電動(dòng)操作，線路出端有線路PT)。圖4中：NAS211和NAS312為雙按鈕程序鎖，安裝于戶外配電控制箱內(nèi)；NAS312中·(M14)的意義為：母聯(lián)回路的1號(hào)鑰匙M1和本回路的4號(hào)鑰匙均能插入此孔，且該孔為活位孔，鑰匙插入操作后即可拔出。XJ為顯示繼電器接受PT次級(jí)100V信號(hào)電壓，控制電磁程序轉(zhuǎn)換鎖WGD101的電源通斷，操作電壓為?220V；WG313安裝于旁路刀閘4P上，·(1)孔為活位孔，該鎖有三把鑰匙，合閘時(shí)三進(jìn)一出。箭頭→表示由前向后的停電操作順序方向；←表示由后向前的送電操作順序方向。圖中母聯(lián)、線路、旁路各回路均處于接于Ⅰ母線的合閘運(yùn)行狀態(tài)。

現(xiàn)分析其倒母線及旁路轉(zhuǎn)帶的操作方法：

(1)倒母線操作圖4中1G合閘，Ⅰ母線工作，現(xiàn)倒至Ⅱ母工作時(shí)，只需自母聯(lián)回路的模擬盤鎖上取出M1號(hào)鑰匙(母聯(lián)投入運(yùn)行后方能取出)，插入2G的NAS312中·(M14)孔中，當(dāng)另一4號(hào)鑰匙在位時(shí)即可按合閘按鈕，將2G合閘，之后M1仍可自·(M14)中拔出，去合其他回路的2G。也可將3號(hào)鑰匙拔出，與M1同時(shí)插入1G的NAS312中·(M14)及③孔中，按分閘按鈕，使1G分閘，之后再拔出M1，去其他回路進(jìn)行倒合閘操作。出線回路的停送電正常操作是靠兩把4號(hào)鑰匙進(jìn)行的，這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)程序時(shí)，使4號(hào)鑰匙可以插入·(M14)孔，所以正常停送電操作時(shí)，兩把4號(hào)鑰匙同時(shí)進(jìn)入NAS312(送電操作)或WD321(停電操作)。

圖4采用“林海”操作方法進(jìn)行母線倒閘時(shí)

以程序鎖為主的閉鎖方案

“林?！辈僮鞣ㄅc傳統(tǒng)的采用母線倒排鎖的方法相比，省去了中間倒鑰匙環(huán)節(jié)，使原來復(fù)雜的倒母線操作變得簡單、可靠、方便。

線路側(cè)接地刀閘的合閘條件有三：一是3G分閘，其與DG間的機(jī)械閉鎖已經(jīng)解鎖；二是線路上已無高壓電存在(通過線路PT次級(jí)有無100V電壓驗(yàn)得)，由顯示繼電器XJ接通電磁程序轉(zhuǎn)換鎖的電源，插入電磁線圈；三是旁路刀閘處于分閘狀態(tài)，7號(hào)鑰匙已返回WGD101按動(dòng)按鈕即可進(jìn)行合閘操作。

當(dāng)各隔離開關(guān)為手動(dòng)操作時(shí)，只需將NAS211、NAS312相應(yīng)更換為WG211、WG312即可。操作分析完全相同。

(2)旁路轉(zhuǎn)帶操作此方案為等電位操作法。旁路刀閘4G的合分閘條件是所帶線路及旁路回路均處于合閘運(yùn)行而且線路接地刀閘DG處于分閘狀態(tài)時(shí)方能進(jìn)行。

代表A回路已處于合閘運(yùn)行的1號(hào)鑰匙，代表P回路已合閘運(yùn)行的1P號(hào)鑰匙以及線路接地刀閘已分閘的7號(hào)鑰匙均已插入4G的WG313中后，4G即可合閘。合閘后1號(hào)鑰匙又可自①中拔出返回本回路進(jìn)行A回路的停電操作，從而線路改由旁路刀閘轉(zhuǎn)代。當(dāng)A回路檢修完畢恢復(fù)送電之后再將1號(hào)鑰匙插入4G、WG313的①孔中，4G作分閘操作后，三把鑰匙均可拔出返回原回路，其中1P可以對P回路作停電操作。

通過以上分析可以看出，用電磁程序聯(lián)動(dòng)鎖和用程序鎖時(shí)的“林?！辈僮鞣?，均可以將最復(fù)雜的雙母線帶旁路結(jié)線方式的倒母線、帶旁路轉(zhuǎn)代的操作達(dá)到最簡單、最方便的地步。220kV以上的大容量變電站若采用電磁程序聯(lián)動(dòng)鎖較之采用其他閉鎖方式，則將顯示出更多的優(yōu)越性。