配網(wǎng)防誤的概念是從主網(wǎng)引伸出來的,包括:1、防止誤分合開關(guān);2、防止帶負(fù)荷分刀閘;3、防止帶接地刀閘(接地線)合開關(guān);4、防止帶負(fù)荷合接地刀閘(掛接地線);5、防止誤入帶電間隔。但因配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備多樣,網(wǎng)架變動(dòng)頻繁、運(yùn)行方式時(shí)常改變等等,使配網(wǎng)防誤又有著其自身的特點(diǎn)。
1.1警示裝置
主要包括帶電顯示器(光)和帶電報(bào)警器(聲):警示裝置通過燈光、聲音等方式給操作人員指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),以防止誤操作的發(fā)生。但嚴(yán)格來講警示裝置并不是一種可靠的技防措施,它必須結(jié)合管理手段才能實(shí)現(xiàn)可靠的防誤。
1.2位置掛鎖
位置掛鎖可實(shí)現(xiàn)多種功能:1、當(dāng)掛鎖鑰匙不允許運(yùn)行人員使用時(shí),相當(dāng)于設(shè)備不可操作(假如設(shè)備是開關(guān),則等同于死開關(guān))。2、當(dāng)掛鎖鑰匙允許運(yùn)行人員使用時(shí),起到防止了外單位人員隨便操作設(shè)備的作用。3、當(dāng)進(jìn)線開關(guān)掛鎖,出線開關(guān)不掛鎖時(shí),起到了警示了操作人員注意防止來電的作用。位置掛鎖是設(shè)備本身防誤功能不完善所產(chǎn)生的產(chǎn)物,它起到一定的防誤作用,但可靠性不高。
1.3機(jī)械聯(lián)鎖
機(jī)構(gòu)內(nèi)部聯(lián)鎖:開關(guān)、刀閘、接地刀閘、活動(dòng)門等設(shè)備通過各種固定安裝的鎖止開關(guān)、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、連桿等機(jī)械部件,實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間按照既定邏輯關(guān)系進(jìn)行分合、開閉的機(jī)械聯(lián)鎖方式。
機(jī)構(gòu)輔助連鎖:有些機(jī)構(gòu)內(nèi)部連鎖通過了鑰匙的傳遞實(shí)現(xiàn),需要人工的配合,比如有些小車開關(guān)內(nèi)部,小車室內(nèi)裝設(shè)了鎖具,只有拉出小車開關(guān),才能在小車室內(nèi)的鎖具上取得地刀的操作鑰匙,進(jìn)行解鎖后才能合上地刀;同樣,只有分開地刀,取得鑰匙,插進(jìn)小車室內(nèi)的鎖具上,小車才能推進(jìn)去,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部聯(lián)鎖。
機(jī)械級聯(lián)程序鎖:開關(guān)、刀閘、接地刀閘、活動(dòng)門等設(shè)備通過各自固定安裝的鎖具的操作鑰匙的傳遞實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間按照既定邏輯關(guān)系進(jìn)行分合、開閉的機(jī)械聯(lián)鎖方式。
該種聯(lián)鎖方式的特點(diǎn)是:只有進(jìn)行了前一個(gè)設(shè)備的操作,才能取得下一個(gè)設(shè)備的操作鑰匙,各設(shè)備必須使用操作鑰匙開鎖后才能操作。機(jī)構(gòu)內(nèi)部聯(lián)鎖、機(jī)構(gòu)輔助連鎖適用于單個(gè)設(shè)備的內(nèi)部聯(lián)鎖,而機(jī)械級聯(lián)程序鎖適用于跨區(qū)域的遠(yuǎn)方聯(lián)鎖。機(jī)械聯(lián)鎖具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠,故障率低的優(yōu)點(diǎn)。
1.4電氣聯(lián)鎖
控制回路閉鎖:在開關(guān)控制回路中串接入其他開關(guān)、刀閘的輔助接點(diǎn),只有在其他開關(guān)、刀閘的輔助接點(diǎn)在確定位置時(shí),控制回路才能取得操作電源。
保護(hù)聯(lián)跳:在變壓器室門、箱門等容易發(fā)生誤入帶電間隔的地方,在其室門或箱門處裝設(shè)輔助接點(diǎn),當(dāng)變壓器未停電時(shí),箱門一旦打開,變壓器取樣電源便經(jīng)輔助接點(diǎn)向配變開關(guān)柜的保護(hù)裝置輸出跳閘信號,以確保可靠停電,防止誤入帶電間隔。電氣連鎖是比較可靠的連鎖方式,缺點(diǎn)是連鎖設(shè)備之間需要布線,假如是跨區(qū)域的級聯(lián)閉鎖,布線工程量較大。
1.5組合聯(lián)鎖
在實(shí)際應(yīng)用中,機(jī)械聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖等連鎖方式往往是組合應(yīng)用的。如電磁鎖,它通過引入運(yùn)行設(shè)備的電信號,通過電磁感應(yīng),控制輔助觸點(diǎn)的導(dǎo)通和鎖止,從而控制電磁鎖是否能取得電源,一旦取得電源,則電磁鎖的勵(lì)磁線圈發(fā)生勵(lì)磁,對鎖栓進(jìn)行吸合,從而實(shí)現(xiàn)開鎖。
1.6微機(jī)五防鎖
在變電站10kV高壓室應(yīng)用較廣,原理主要是先將各種設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一編碼,并安裝編碼鎖,操作設(shè)備時(shí)只能按照規(guī)定的順序用五防鑰匙對設(shè)備進(jìn)行解鎖后才能操作。由于配網(wǎng)設(shè)備分散,單個(gè)配電站的配電設(shè)備較小,不適宜采用微機(jī)五防鎖。
2.1開關(guān)柜的風(fēng)險(xiǎn)分析及控制
2.1.1 風(fēng)險(xiǎn)分析
存在帶電合地刀(掛接地線)、帶地刀(接地線)合開關(guān),發(fā)生三相接地短路,產(chǎn)生爆炸以及人員電弧燒傷;存在帶負(fù)荷拉刀閘,造成電弧放電;存在打開帶電的電纜室門,并進(jìn)入工作,造成觸電事故;存在誤碰設(shè)備,造成誤分、合閘。
2.1.2 風(fēng)險(xiǎn)控制措施
2.1.2.1 對于KYN柜,普遍具有基本的五防功能,包括:只有開關(guān)斷開才能拉出小車(防止帶負(fù)荷拉刀閘),只有拉出小車才能合地刀(防止帶電合地刀),只有拉開地刀才能推入小車(防止帶地刀合開關(guān));合上地刀后才能開啟電纜室門(防止誤入帶電間隔);開關(guān)按鈕加裝擋板并加鎖或加裝“遠(yuǎn)方/就地”切換按鈕,平時(shí)打在遠(yuǎn)方狀態(tài),誤碰開關(guān)按鈕時(shí)不會(huì)操作開關(guān)設(shè)備(防止誤分、誤合開關(guān))。
2.1.2.2 對于負(fù)荷開關(guān)柜普遍具有基本的五防功能,包括:開關(guān)為三工位負(fù)荷/接地開關(guān)(開關(guān)、接地刀閘共用操作孔),只有分了開關(guān)才能操作地刀(防止帶電合地刀),只有分開地刀才能操作開關(guān)(防止帶地刀合開關(guān));合上地刀后才能開啟電纜室門(防止誤入帶電間隔);負(fù)荷開關(guān)柜一般為機(jī)械操作,不存在誤碰設(shè)備(防止誤分、誤合開關(guān))。
2.1.2.3 當(dāng)開關(guān)柜屬于進(jìn)線開關(guān)、出線開關(guān)、配變開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)時(shí),則仍存在較大風(fēng)險(xiǎn),以下分別討論:
2.1.2.3.1開關(guān)屬于進(jìn)線開關(guān)時(shí),即使開關(guān)分開(小車柜小車已拉出),但線路仍然帶電,仍然存在帶電合地刀的風(fēng)險(xiǎn)。目前處理方式有以下幾種:
(1)加裝帶電顯示器。有一定的提示作用,但只起到提示的作用,不能實(shí)現(xiàn)可靠的技防措施,只能結(jié)合管理手段來控制。同時(shí)帶電顯示器一旦發(fā)生故障(指示燈損壞的概率較高),則可能發(fā)生誤操作。
(2)拆除進(jìn)線開關(guān)地刀。很大程度上防止了帶電合地刀的情況。但當(dāng)需要接地時(shí),必先要打開電纜室門,用驗(yàn)電筆先驗(yàn)電,后接地。
但此時(shí)則出現(xiàn)另外一個(gè)問題:帶電打開電纜室門,存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。對于KYN柜,采取的措施是在電纜室門加裝電磁鎖,假如線路帶電,電磁鎖不能開啟。但電磁鎖的故障率較高,直流電源的維護(hù)工作量較大。對于負(fù)荷開關(guān)柜,由于空間小,不能在電纜室內(nèi)加掛接地線,需要接地時(shí),只能將上一級的出線開關(guān)接地,擴(kuò)大停電范圍,而且接地點(diǎn)距離工作地點(diǎn)遠(yuǎn),存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。
即使負(fù)荷開關(guān)柜有足夠空間掛接地線,但跟KYN柜一樣存在帶電打開電纜室門的風(fēng)險(xiǎn),而且,負(fù)荷開關(guān)柜因空間不足,而且沒有專門直流電源,不能安裝電磁鎖,只能安裝帶電顯示器作提示,必須結(jié)合管理手段來控制風(fēng)險(xiǎn)。
(3)加裝級聯(lián)程序鎖:在進(jìn)線開關(guān)柜的上一級電源柜處安裝鎖具,只有上一級電源柜開關(guān)分閘,才能取出鑰匙,再將鑰匙插入本進(jìn)線開關(guān)柜的地刀操作機(jī)構(gòu)的鎖具上,解鎖后才能操作地刀。如施耐得RM6柜就是一種帶有級聯(lián)程序鎖的負(fù)荷開關(guān)柜,在順德北滘地區(qū)的電纜網(wǎng)絡(luò)上用得較好。這種方式較可靠,但假如兩個(gè)配電站的距離較遠(yuǎn),停電時(shí)間可能較長。
2.1.2.3.2當(dāng)開關(guān)柜為出線開關(guān)時(shí),假如下一級開關(guān)在檢修狀態(tài),地刀合上(或掛上接地線),容易發(fā)生帶地刀(接地線)合閘的風(fēng)險(xiǎn)。目前處理方式有以下幾種:
(1)通過管理手段,確認(rèn)下一級已拆除安全措施后,才能允許本側(cè)操作。這種方式是純粹的管理手段。
(2)將下一級的地刀輔助接點(diǎn)引入本側(cè)開關(guān)的操作回路當(dāng)中,只有在地刀分閘后,本側(cè)開關(guān)才能取得操作電源進(jìn)行操作。這種方式在順德容桂區(qū)域應(yīng)用廣泛,但需要在兩個(gè)配電站之間布二次線實(shí)現(xiàn),且開關(guān)必須是可以電動(dòng)操作的,負(fù)荷開關(guān)柜一般不能通過這種方式實(shí)現(xiàn)。
(3)拆除進(jìn)線開關(guān)地刀。分析跟進(jìn)線開關(guān)一樣(見2.1.2.3.1(2))。
(4) 在出線開關(guān)柜的下一級負(fù)荷柜的地刀操作機(jī)構(gòu)安裝鎖具,只有下一級負(fù)荷柜地刀分閘后,才能取出鑰匙,再將鑰匙插入本出線開關(guān)柜的開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的鎖具上,解鎖后才能操作開關(guān)。這種方式較可靠,但假如兩個(gè)配電站的距離較遠(yuǎn),停電時(shí)間可能較長。
需要說明的是:對于出線開關(guān),假如出線段為架空線路,且架空線上有臨時(shí)接地線或飄掛物,此時(shí)合開關(guān)必然造成短路故障,但這種情況只能結(jié)合管理手段,確保臨時(shí)接地線拆除,或者查找到故障點(diǎn),目前暫不能采取有效的技防措施加以防范。
對于環(huán)網(wǎng)線路中的開關(guān),根據(jù)不同的運(yùn)行方式進(jìn)線開關(guān)與出線開關(guān)的功能是可轉(zhuǎn)換的,因此在這種情況下,兩種運(yùn)行方式均要考慮。拆除地刀方式比較簡單,但如要檢修,需要掛接地線時(shí)必須結(jié)合管理手段來配合控制。加裝鎖具的方式比較可靠,且不必?fù)?dān)心停電檢修以及帶電誤入電纜室的問題,只需安裝交叉聯(lián)鎖鎖具,但要考慮造成停電時(shí)間的延長是否能夠接受,相對來講技防能力較上述方式都強(qiáng)。
2.1.2.3.3開關(guān)柜是配變柜時(shí),假如配變低壓側(cè)開關(guān)未斷開,用戶側(cè)接有發(fā)電機(jī),容易發(fā)生反送電,更換配變柜內(nèi)的熔斷器時(shí)容易發(fā)生人身觸電;合地刀時(shí)容易發(fā)生帶電合地刀。目前處理方式有以下幾種:
(1)按照操作規(guī)范遵循變壓器停電應(yīng)先停低壓側(cè),再停高壓側(cè),但這種只能靠管理手段滿足。
(2)加裝電氣聯(lián)鎖,在分開配變高壓側(cè)開關(guān)時(shí),同時(shí)跳開低壓側(cè)開關(guān)。
(3)在低壓側(cè)開關(guān)處加裝位置鎖具,只有低壓開關(guān)分開,才能取出鑰匙,再用該鑰匙到配變柜地刀操作機(jī)構(gòu)處解鎖,然后才能合上地刀,合上地刀后才能開啟電纜室門,取出配變保險(xiǎn)。
2.1.2.3.4開關(guān)柜是聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜時(shí),開關(guān)兩側(cè)帶電,若兩側(cè)電源相位不同、電壓差較大,誤合時(shí)容易造成弧光短路。
由于聯(lián)絡(luò)開關(guān)需要核相(線路改造后也需要重新核相),因此造成相位不同的概率不大,同時(shí)經(jīng)理論計(jì)算,同一個(gè)500kV電源下的10kV電路,電壓差并不大,可以直接并網(wǎng),故誤合聯(lián)絡(luò)開關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)比帶地刀合開關(guān)要少得多。一般兩側(cè)均安裝帶電顯示器即可。
近年由于可靠性的要求越來越高,許多供電局已開展先合環(huán),后轉(zhuǎn)供(即不停電轉(zhuǎn)供),聯(lián)絡(luò)開關(guān)的防誤功能將逐漸弱化,甚至退出。對于現(xiàn)時(shí)建設(shè)有中心電房的比較復(fù)雜的“三供一備”甚至“多供一備”電纜網(wǎng)絡(luò),其中心電房內(nèi)開關(guān)的防誤,性質(zhì)跟聯(lián)絡(luò)開關(guān)相同。
2.2柱上開關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)分析及控制
2.2.1風(fēng)險(xiǎn)分析:柱上開關(guān)沒有安裝接地刀閘,但柱上開關(guān)的下一級如果接入開關(guān)柜,如果開關(guān)柜合上接地開關(guān),則會(huì)出現(xiàn)帶地刀合開關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。
2.2.2風(fēng)險(xiǎn)控制措施:在架空線路、電纜線路混合架設(shè)的配電網(wǎng),一般將開關(guān)柜的地刀加以拆除,以防止帶地刀合開關(guān)的情況發(fā)生。需要說明的是:對于柱上開關(guān),假如后段架空線路上有臨時(shí)接地線或飄掛物,此時(shí)合開關(guān)必然造成短路故障,這種情況只能結(jié)合管理手段,確保臨時(shí)接地線拆除,或者查找到故障點(diǎn),目前暫不能采取有效的技防措施加以防范。
2.3 雙電源帶母聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)分析及控制
2.3.1風(fēng)險(xiǎn)分析:雙電源設(shè)計(jì)的站點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí),不允許兩路電源合環(huán)運(yùn)行,可以一條線路帶兩段母線的負(fù)荷,母聯(lián)開關(guān)合閘運(yùn)行;或兩路電源分別帶一段母線運(yùn)行,母聯(lián)開關(guān)分閘。假如開關(guān)全部合閘,風(fēng)險(xiǎn)跟聯(lián)絡(luò)開關(guān)分析一致,見2.1.2.3.4。
2.3.2風(fēng)險(xiǎn)控制措施:
(1)加裝機(jī)械程序鎖。即“3合2”的模式,三個(gè)開關(guān)只能合兩個(gè),通過配置2條操作鑰匙,確保只能同時(shí)合上2個(gè)開關(guān)
(2)加裝電氣聯(lián)鎖。通過二次電纜引接開關(guān)分合狀態(tài)接點(diǎn)至控制操作回路中(帶有電動(dòng)合閘的時(shí)候才可使用該模式),確保只能“3合2”。
2.4配電變壓器室(箱)的風(fēng)險(xiǎn)分析及控制
2.4.1風(fēng)險(xiǎn)分析:帶電進(jìn)入變壓器室(箱)內(nèi)工作,造成觸電事故
2.4.2 風(fēng)險(xiǎn)控制措施:
(1)安裝帶電報(bào)警器。當(dāng)打開未停電的變壓器室(箱)門時(shí),警示裝置立即發(fā)出報(bào)警鈴聲,起到一定的警示作用。
(2)安裝掛鎖。鑰匙由該電房的運(yùn)行人員保存,可防止非運(yùn)行人員誤入帶電間隔。
(3)加裝保護(hù)聯(lián)跳回路。在變壓器室門、箱門等容易發(fā)生誤入帶電間隔的地方,在其室門或箱門處裝設(shè)輔助接點(diǎn),當(dāng)變壓器未停電時(shí),箱門一旦打開,變壓器取樣電源便經(jīng)輔助接點(diǎn)向配變開關(guān)柜的保護(hù)裝置輸出跳閘信號,以確??煽客k?,防止誤入帶電間隔。電氣連鎖是比較可靠的連鎖方式,但容易出現(xiàn)巡視檢查時(shí)誤拉開箱門,導(dǎo)致配變停電,降低可靠性。
對于電纜網(wǎng)絡(luò),負(fù)荷開關(guān)柜基本沒有掛設(shè)臨時(shí)接地線的地方,該種網(wǎng)架適宜全線配置地刀,地刀與開關(guān)柜的電纜室門聯(lián)鎖,進(jìn)線、出線采用交叉式機(jī)械級聯(lián)鎖具,通過傳遞鑰匙滿足防誤需要。
對于架空網(wǎng)絡(luò),或者架空為主的網(wǎng)絡(luò),可以將全線的進(jìn)出線地刀拆除,電纜室門加裝電磁鎖具,防止誤入帶電間隔。架空網(wǎng)絡(luò)容易找到靠近的接地點(diǎn),可最大限度防止停電范圍擴(kuò)大。
對于電磁鎖目前爭議較大,主要是其故障率較高。經(jīng)過對故障損壞的電磁鎖進(jìn)行分析,電磁鎖之所以故障率高是因?yàn)槠溟L期帶電勵(lì)磁,容易燒線圈。目前許多廠家已經(jīng)根據(jù)實(shí)際情況研發(fā)出正常運(yùn)行時(shí)不勵(lì)磁,不帶電,開鎖時(shí)才進(jìn)行勵(lì)磁,徹底改變了電磁鎖容易損壞的弊端。
另一方面,對于沒有直流電源的配電站不能安裝電磁鎖的問題,已經(jīng)有廠家研發(fā)出帶電源的電磁鎖鑰匙,操作電源由電磁鎖鑰匙提供,大大拓寬了電磁鎖的應(yīng)用范圍,而且免去了眾多配電站直流電源的維護(hù),原理見下圖。
綜上所述,隨著新技術(shù)的不斷應(yīng)用,配網(wǎng)防誤水平已經(jīng)有了很大的提高,然而并不是所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都能實(shí)現(xiàn)完全的技防的,有時(shí)還必須與管理手段相結(jié)合才能達(dá)到比較滿意的效果,比如架空線上的臨時(shí)接地線,只能通過工作票管理、巡視檢查等手段加以確認(rèn)接地線已拆除。同時(shí),所有設(shè)備都有故障的時(shí)候,聯(lián)鎖裝置故障也是經(jīng)常發(fā)生的。
這里就引伸出來解除聯(lián)鎖的幾個(gè)概念:
(1)開鎖:即解除設(shè)備的外部聯(lián)鎖關(guān)系,但不進(jìn)行開關(guān)、刀閘等操作的解鎖行為。這種方式主要在防誤裝置故障處理時(shí)用到。
(2)操作解鎖:因解鎖裝置故障,需要解除設(shè)備的外部聯(lián)鎖關(guān)系,并進(jìn)行開關(guān)、刀閘等操作的解鎖行為。
(3)事故解鎖:解鎖裝置正常,但因緊急情況,需要解除設(shè)備的外部聯(lián)鎖關(guān)系進(jìn)行開關(guān)、刀閘等操作的解鎖行為。一般來說,只有存在萬能解鎖鑰匙的設(shè)備才能進(jìn)行解鎖,比如電磁鎖;假如機(jī)構(gòu)內(nèi)部機(jī)械聯(lián)鎖發(fā)生故障,也只能停電檢修才能解決。
(編自《電氣技術(shù)》,原文標(biāo)題為“基于風(fēng)險(xiǎn)評估的配網(wǎng)防誤分析”,作者為翁治江。)