五防联锁

2024-07-25

五防联锁（通用3篇）

五防联锁篇1

1 高压开关柜的分类

高压开关柜又称高压成套开关或高压成套配电装置, 它是指生产厂家根据电气一次主接线图的要求, 将有关的高低压电器 (包括控制电器、保护电器、测量电器) 以及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内, 作为电力系统中接受和分配电能的装置, 一般电压等级为3~35k V。它是以断路器为主的电气设备, 因此, 按断路器安装方式可分为移开式 (手车式) 和固定式。

(1) 移开式或手车式 (用Y表示) 。表示柜内的主体元件 (如断路器) 是安装在可抽出的手车上的, 由于手车柜有很好的互换性, 因此可以大大提高供电可靠性。常用的手车类型有隔离手车、计量手车、断路器手车、TV手车、电容器手车和站用变压器手车等。 KYN型高压开关柜由于具有体积小、防爆性能好等优点, 广泛应用于发、供电系统。KYN型高压开关柜是由柜体和手车两大部分构成。柜体由金属隔板分隔成4 个独立的隔室:母线室、断路器手车室、电缆室和继电器仪表室。手车在柜内有试验位置和工作位置, 每一位置都分别设有到位装置, 以保证联锁可靠。 KYN开关柜结构示意图如图1 所示。

(2) 固定式 (用G表示) 。表示柜内所有的电器元件 (如断路器或负荷开关) 均为固定式安装的, 这是与移开式的主要区别。固定式开关柜结构较为简单经济, 如GG-1A型等。

2 “五防”联锁功能实现

DL404-2007 《3.6~40.5k V交流金属封闭开关设备和控制设备》标准中对交流金属封闭开关设备作了明确补充规定:“为了保证安全和便于操作, 金属封闭开关设备和控制设备中, 不同元件之间应装设联锁, 并应优先采用机械联锁”。无论是手车式开关柜还是固定式开关柜, 其基本要求都是要能实现“五防”联锁。

在35k V及以下的开关柜配电装置中, 通常在其操动机构上加装受断路器操动机构控制的机械机构, 来达到先后动作的闭锁要求。例如, 手车式开关柜体, 其闭锁功能包括以下方面。

(1) 防止带电合接地刀闸。当手车在工作位置时, 不能合接地刀闸;当手车拉出至试验位置时, 才能合接地刀闸。

(2) 防止带接地刀闸合闸。当接地刀闸合上后, 手车被闭锁在试验位置, 只有打开接地刀闸后, 才能将手车操作至工作位置。

(3) 防止误入带电间隔。在接地刀闸与开关柜后门之间实现闭锁, 即只有当接地刀闸合上后, 才能把开关柜后门打开, 反之, 不关上后门, 则接地刀闸不能分闸, 从而防止误入带电间隔。

(4) 防止带负荷拉、合隔离开关。若小车在试验或工作位置, 而断路器却在合闸位置, 则机械联锁自动将小车开关锁住, 此时小车不能自行移动, 只有断路器处在分闸位置时手车才能从试验位置推向工作位置, 或者从工作位置拉到试验位置。

(5) 手车二次插件只有在试验位置才能插入或拔出, 在工作位置被锁定不能拔出。

3 现场应用

某变电站现安装有一台KYN28A-12 型高压开关柜, 开关柜内装有高压带电显示装置。

(1) 防止误分、误合断路器。通过安装在面板上的防误型转换开关, 可以防止误分、误合断路器。

(2) 防止误入带电间隔。断路器手车从工作位置移至试验位置后, 活动隔板自动将静触头盒隔开, 防止误入带电间隔; 对于电缆进线柜、母线分段柜和站用变压器方案, 由于进线电缆侧带电, 在下门上装电磁锁, 以确保在电缆侧带电时不能进入电缆室。

(3) 防止带负荷误拉断路器手车。当断路器手车在柜体的工作位置且断路器合闸后, 在底盘车内部的闭锁电磁铁被锁定在丝杠上, 而断路器手车不会被拉动。

(4) 防止带接地刀闸操作断路器手车。当接地刀闸处于合闸位置时, 其主轴联锁机构中的推杆被推入柜中的手车导轨上, 于是断路器手车不能被推进柜内。

(5) 防止带电合接地刀闸。断路器手车在工作位置且断路器合闸后, 出线侧带电, 此时接地刀闸不能合闸。接地刀闸主轴联锁机构中的推杆被阻止, 其操作手柄无法操作接地刀闸主轴。

在高压开关柜中, 虽以机械闭锁为主, 还需辅以其他闭锁方法, 才能全部达到防误要求。比如, 在高压开关柜出线电缆侧装设高压带电显示装置和验电器, 用于对线路侧接地刀闸操作的有电闭锁; 对断路器的就地操作按钮加装闭锁盒以防止误分合断路器;对GGI-A型这类不具备机械联锁功能的开关柜需装设防误锁具等。尽管不同的开关柜在结构上有较大的差异, 但都具有最基本的隔离开关和接地刀闸之间的机械闭锁。

五防联锁篇2

对于核电厂来说安全是头等大事, 电气系统安全稳定运行是核安全的重要保障。但核电厂由于核安全的首要性, 电气居相对次要位置, 平时正常运行基本无操作, 而在大修期间时间短任务重, 密集操作电气设备就更易造成人因操作失误。如何防止电气的操作错误, 这便是五防联锁产生的原因。所谓五防联锁:a) 防止误分、合断路器;b) 防止带负荷分、合隔离开关;c) 防止带电挂 (合) 接地线 (接地刀闸) ;d) 防止带接地线 (接地刀闸) 合断路器 (隔离开关) ;e) 防止误入带电间隔。实现这五防电气行业有许多方法, 各有优缺点。

1 常见电气联锁方式的特点分析

1.1 电气联锁

电气联锁也称为硬接线联锁, 使用相关联设备的状态触点按照一定的逻辑接入目标开关设备的控制回路, 使得控制回路必须满足联锁条件 (联锁部分触点导通) 才有可能操作设备, 反之则无法操作。优点:与系统设备完美融合、不增加运行人员负担、联锁可靠;缺点:需要敷设大量的电缆和安装大量的辅助触点, 设计、建造、调试费用很高, 受二次控制电缆敷设的限制较大;出现问题排查较为困难。

1.2 机械联锁

这是一种比较传统的联锁方式, 类似“机关”, 依靠机械部件的卡锁阻止违反五防要求的操作。优点:联锁可靠、与设备融为一体、不增加运行人员的额外负担。缺点:只能在某个设备上实现简单联锁, 增加设备的制造和装配难度。

1.3 钥匙联锁

与机械装置和电气装置相结合, 以钥匙的交换机制承载联锁逻辑, 实现设备操作按照设定顺序执行。优点:联锁可靠、操作简单、逻辑直观且具有指示意义、可用于远距离的电气和机械等设备的联锁传递、可扩充性好、也适用于对旧设备的联锁改造;缺点:钥匙存在丢失的可能性、恶劣环境容易造成机构卡涩、操作效率有一定的影响。

1.4 微机模拟五防装置

由计算机及主接线模拟屏、电脑钥匙、编码锁具构成, 通过在计算机上设置相应的操作步骤, 在模拟屏中进行验证后, 生成操作票并下载到电子锁中, 电子锁只能按照前面设定的已验证步骤解锁锁具并进行操作。优点:可实现远程联锁、可开票验票;缺点:存在走“空程”的问题、增加额外设备和运行人员负担。目前这种联锁装置在新建开关站和电厂已经很少见到。

1.5 计算机监控系统软联锁

电气监控系统利用从现场采集到的设备状态数据进行逻辑运算, 运算的结果决定监控系统是否允许操作来实现软五防联锁。此外有的监控系统将逻辑联锁的结果通过输出继电器输出, 其触点串入被控设备的二次控制回路。从软件层和电气联锁层实现双重的联锁逻辑。而且输出继电器一般采取失电闭锁的方式, 监控信号回路故障时禁止远方和就地操作。优点:联锁可靠、可实现复杂逻辑。缺点:需要昂贵的计算机监控系统作为基础, 与电气联锁相似二次控制回路投入较大, 设计、建造、调试的成本高。

2 三门核电厂电气系统的五防联锁配置情况和改进

2.1 三门核电厂五防联锁配置情况

作为首台AP1000三代机组, 三门核电厂的电气系统的联锁设计也更为先进。500 k V系统、220 k V系统高压电气系统采用的是电气联锁和计算机监控系统软联锁两种方式。中压系统采用的是业界常用的ABB金属铠装式开关柜。此开关柜是集地刀、开关、隔刀、母线等一次设备和二次控制设备于一体的设备, 具备良好的五防联锁功能, 具体如下:断路器小车拉出地刀才能合闸, 合闸后断路器小车无法再推入工作位置;断路器合闸, 小车在试验和运行位置均无法移动;中间位置断路器小车控制回路断开;断路器小车拉出时, 如果需要打开带电触头的套筒, 必须两人同时操作, 防止误入带电间隔。低压电气部分的联锁和传统电厂类似。

2.2 三门核电厂电气联锁的问题及改进

虽然三门核电厂电气系统的联锁系统已经比较先进, 但是由于设计单位不同, 接口众多、国内外电气安全理念存在差别等, 部分环节还留有可改进的空间。改进电气设备联锁, 笔者认为首推带有就地输出继电器的计算机监控系统软联锁, 全面监控系统状态并满足远方、就地操作均有联锁的行业要求, 随着计算机监控系统的稳定性提高, 这种技术在电力行业也更加普及。其次是电气联锁用于有限空间范围内的联锁。最后是钥匙联锁因其简单直观, 增配容易, 对于已建成设备的联锁进行升级尤为实用。考虑设计更改的费用和对电站大修时间的影响, 对于已建成的电气系统采用钥匙联锁更为经济方便。下面针对几个典型事例进行分析, 同时也释其要义便于读者举一反三。

2.2.1 AP1000负荷中心向电机中心供电开关和隔刀的先后操作问题

如图1断路器和隔离刀先后操作联锁所示的400V电机中心使用的是供电开关加进线隔刀的组合。按照五防联锁要求隔刀须在工作位置合闸, 然后供电开关推入工作位置合闸送电。使用钥匙系统可以很好地固化这一操作顺序, 在有钥匙1的情况下摇入进线隔刀释放钥匙1, 再将钥匙1拿到上游的负荷中心推入断路器并合闸。与现有设计相比, 电机中心的进线隔刀可采用便宜的线缆型小车, 同时又严格遵照了五防联锁要求。

2.2.2 变压器柜门与上游地刀联锁

AP1000的10 k V/380 V变压器供电的负荷中心 (Load Center) 较多, 多数10 k V母线和负荷中心集中核岛和常规岛电气间。在对变压器进行检修时, 存在误入带电变压器间隔的危险。在国内电厂误入同类型变压器造成人员伤亡的事件时有发生, 给我们敲响了警钟。

对于AP1000负荷中心供电变压器, 防止被检修变压器带电, 必须隔离从10 k V电源及低压断路器。如图2变压器前后柜门联锁, 拉出中压和低压断路器后, 释放钥匙1、2, 在钥匙交换盒上同时插入钥匙1、2解锁钥匙3、4, 使用钥匙3、4可以打开变压器柜门进行检修。如果拿到的是A变压器的钥匙3、4, 去开B变压器的柜门, 显然是开不开的, 这样就有效防止了误入带电变压器间隔。

2.2.3 主变高压侧隔刀与厂变低压侧地刀联锁的补充

由于属于不同的监控系统且距离较远不便采用电气联锁, 三门核电厂高压侧隔刀 (50136) 与中压系统进线的地刀之间联锁缺失, 类似的却是在运行中时有发生, 以此为例。针对本问题可以采取钥匙联锁的方法, 在接地装置处设置联锁钥匙和主变高压侧隔刀控制回路上设置一个电磁锁。当隔刀合闸时, 电磁锁失电锁住联锁钥匙, 接地装置无钥匙无法操作。当隔刀分闸时, 电磁锁带电可旋转后释放钥匙, 旋转后隔刀控制回路上会造成一个断点, 隔刀再无法操作, 取得的钥匙可以涌入接地装置的操作。

2.2.4 柴油发电机防误措施

作为厂内重要备用电源的柴油机, 柴油机的防误措施在柴油机检修的过程中有着重要作用。如图3柴油发电机联锁钥匙所示, 首先柴油机检修前, 将出口断路器断开并拉到试验位置, 关闭压空罐出口阀门, 取下钥匙7和8换出钥匙3合上出口断路器接地刀, 取下钥匙4换出钥匙5、6分别打开接地柜和励磁柜进行检修。反之如果要推入柴油发电机出口断路器, 必须是在检修柜体关闭且压空具备的情况下才可以进行柴油发电机投运工作。

五防联锁钥匙在柴油发电机系统的使用是典型的电气设备和现场工艺系统相结合的案例, 在核电厂很多复杂的电气系统和工艺系统均可使用联锁钥匙进行改造, 固化操作顺序提高安全水平。

2.2.5 利用AP1000电厂控制系统PLS进行五防的改进

如前面计算机监控系统软件联锁所述, 只要具有监控系统, 取得现场设备的状态信息, 在监控软件中实现逻辑联锁是比较容易的, 也可与电厂其它电气系统配合形成更全面的联锁。AP1000机组的PLS控制系统采用OVATION平台, 是功能很强大的计算机监控系统, 根据现有设计已经在中压开关柜上也读取了很多点信息, 如果增加必要的开入信号和开出信号驱动闭锁装置就可以实现五防软联锁和就地操作闭锁。另外通过与其它电力系统监控软件通讯, 交换状态和联锁信息就可以使得AP1000机组的高中压五防联锁和监控更加完善, 对日后电气系统的安全运行更有益处。

3 结语

五防联锁篇3

关键词：五防,电气,改进

1 问题的提出

KYN-12铠装移开式交流金属封闭开关设备是在供电系统中大量运行的中压开关设备, 该类型开关柜结构简单、操作维护方便, 因此应用非常广泛, 尤其在变电站的10 k V配电系统中, 基本都是用此设备, 随着供电系统的负荷增加, 大电流柜的增多, 此类开关柜的缺陷也越来越明显, 尤其是在操作安全方面, 出现了很多缺陷, 主要表现在开关操作故障、活门故障、触臂绝缘故障以及误操作故障等, 这些缺陷直接影响系统的正常运行, 影响供电的可靠性, 甚至造成短路, 直接影响人身安全, 为此, 国家标准明确规定, 金属封闭开关设备上必须安装防止电气误操作的装置, 具体要求为:防止带负荷分合隔离开关、防止误分误合断路器、防止带接地刀 (或接地线) 送电、防止带电合接地刀 (或挂接地线) 、防止误入带电间隔等“五防”功能, 各厂生产的设备也能满足“五防”的要求, 但随着对操作安全性的要求的提高, 变电站设计中, 检修接地由原来的挂接地线的方式转变为配置检修接地手车的方式, 那么检修接地手车与KYN-12铠装移开式交流金属封闭开关设备之间也必须具有联锁, 才能保证人员的安全。

本文就用于KYN-12铠装移开式交流金属封闭开关设备的检修接地手车与金属封闭开关设备之间的联锁方案进行改进及完善设计。

2 变电站10k V一次系统图

图1是有两台主变的变电站典型10 k V一次系统图, I母为1#变压器供电, II母为2#变压器供电, 正常情况下, I母、II母分别供电, 当检修其中一台变压器时, 合上分段断路器及隔离手车, 整个变电站就由未检修的变压器供电, 从而保证供电的连续性及可靠性。

3 对检查接地手车的要求

在线路出现故障时, 需要进行检修, 检修的过程中为了确保工作人员的安全, 需要将母线接地, 因此需要在PT柜中将PT小车替换为检修接地手车, 检修接地手车的上触头连接母线, 其上触头的下引线直接连接接地铜排, 从而达到母线接地的要求, 为了满足五防的要求, 检修接地手车就必须满足以下要求:

(1) 防止带电挂 (合) 接地线 (接地开关) ;

(2) 防止带接地线 (开关) 合闸。

但是现有的检修接地车往往五防不够完善, 只满足了第一个要求, 即只实现了部分的五防功能, 保证母线不带电时接地车推入实现接地功能;但是不能防止接地车在工作位置时给母线送电, 由此引起大规模的电网事故, 甚至造成伤亡事故。

4 设计方案

要想满足上述联锁要求, 必须对10 k V一次系统中的进线、分段隔离以及接地车综合考虑, 才能满足要求, 也就是说检修接地车的五防联锁控制电路, 需包括进线断路器手车闭锁回路, 接地车闭锁回路和分段隔离手车闭锁回路, 具体设计方案如下。

(1) 进线断路器手车闭锁回路

进线断路器手车闭锁回路原理如图2所示。