zs1型中壓開關(guān)柜五防節(jié)能改造

zs1型中壓開關(guān)柜五防節(jié)能改造

1防止開關(guān)柜電氣誤操作誤站操作事故是整個(gè)供電安全生產(chǎn)事故中最嚴(yán)重的事故之一，也是一個(gè)普遍而救濟(jì)的事故之一。電氣誤操作事故的后果輕則引起系統(tǒng)解列停運(yùn),重則導(dǎo)致人身傷亡。電氣誤操作事故的發(fā)生雖然有著管理和人為主觀方面的因素,但是電氣設(shè)備本身存在安全隱患也是極其重要的因素。高中壓開關(guān)柜的防誤閉鎖功能是保證人身安全、電網(wǎng)安全和設(shè)備安全的最基本保障。國(guó)家電力公司新版《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》(國(guó)電發(fā)589號(hào))中第16.1條,對(duì)防止開關(guān)設(shè)備事故做出了明確規(guī)定,要求電力企業(yè)要“采用五防裝置運(yùn)行可靠的開關(guān)柜,嚴(yán)禁五防功能不完善的開關(guān)柜進(jìn)入系統(tǒng)使用,已運(yùn)行的五防功能不完善的開關(guān)柜應(yīng)盡快完成完善化改造”。目前各電力企業(yè)中所采用的開關(guān)柜都能在一定程度上防止電氣誤操作,但是也有相當(dāng)數(shù)量的開關(guān)柜帶有先天缺陷,無法完全實(shí)現(xiàn)電氣五防。電氣五防是防止電氣操作中出現(xiàn)的五種惡性事故的簡(jiǎn)稱。用來防止這五種惡性事故的裝置就叫做電氣五防裝置。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《3～35kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備》(GB3906—1991)中對(duì)電氣五防的內(nèi)容給出了明確定義,一般地,防誤閉鎖功能應(yīng)達(dá)以下要求:(1)防止誤分、誤合斷路器。(2)防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)。(3)防止帶電(掛)合接地(線)開關(guān)。(4)防止帶接地線(接地開關(guān))合斷路器。(5)防止誤入帶電間隔。天津大唐國(guó)際盤山發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“盤山發(fā)電公司”)廠用6kV中壓開關(guān)柜采用的是廈門ABB開關(guān)有限公司生產(chǎn)的ZS1—12型開關(guān)柜,這種開關(guān)柜在實(shí)現(xiàn)電氣五防方面存在一定先天不足,盤山發(fā)電公司通過進(jìn)行非損壞性改造完善,不但切實(shí)實(shí)現(xiàn)了電氣五防還和微機(jī)五防進(jìn)行了結(jié)合,更好地避免了開關(guān)柜電氣誤操作的發(fā)生。同時(shí),盤山發(fā)電公司還將開關(guān)柜的五防改造應(yīng)用到了廠用電系統(tǒng)中的220kV和500kV系統(tǒng)中,取得良好效果。2工廠對(duì)電系統(tǒng)和開關(guān)設(shè)備的介紹2.1發(fā)電機(jī)機(jī)組正常運(yùn)行期間主變和高備變盤山發(fā)電公司電氣系統(tǒng)與電網(wǎng)是通過500kV和220kV線路與系統(tǒng)相連接的。正常情況下,500kV系統(tǒng)合環(huán)運(yùn)行,220kV系統(tǒng)作為廠用備用電源。廠用電電源主接線如圖1所示。發(fā)電機(jī)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),廠用電系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)出線經(jīng)高廠變供電;發(fā)電機(jī)停運(yùn)時(shí)由500kV系統(tǒng)經(jīng)主變、高廠變供電,主變帶電即可獲得廠用電源;當(dāng)主變退出工作時(shí),由220kV系統(tǒng)經(jīng)高備變供廠用電源。主變正常運(yùn)行期間,6kV3BBA、3BBB段由高廠變供電;高備變作為6kV3BBA、3BBB段的備用電源。6kV高廠變正常運(yùn)行期間,高備變220kV側(cè)開關(guān)處于合閘狀態(tài),6kV3BBA、3BBB段的備用電源進(jìn)線開關(guān)3BBA02、3BBB02的工作位在斷開狀態(tài)。2.2機(jī)械鎖定問題盤山發(fā)電公司兩臺(tái)60MW發(fā)電機(jī)組廠用6kV中壓開關(guān)柜采用的是廈門ABB開關(guān)有限公司生產(chǎn)的ZS1—12型金屬鎧裝移開式戶內(nèi)封閉開關(guān)柜,如圖2所示。共裝設(shè)140面。該開關(guān)柜本身具有以下防誤閉鎖功能:(1)通過機(jī)械閉鎖實(shí)現(xiàn)開關(guān)手車只有在試驗(yàn)/隔離位置或者已移開時(shí),接地刀開關(guān)才能合閘。實(shí)現(xiàn)了普通電動(dòng)機(jī)負(fù)荷開關(guān)柜的防止帶負(fù)荷合接地刀開關(guān)的閉鎖功能(對(duì)雙回路供電的母線供電開關(guān)有一定隱患)。(2)通過機(jī)械閉鎖實(shí)現(xiàn)當(dāng)接地刀開關(guān)在合閘位時(shí),開關(guān)手車不能從試驗(yàn)/隔離位置移向運(yùn)行位置。實(shí)現(xiàn)了防止帶接地刀開關(guān)合開閘的閉鎖功能。由此可見,ZS1—12型開關(guān)柜僅完整地實(shí)現(xiàn)了“防止帶接地線(接地開關(guān))合斷路器”、部分實(shí)現(xiàn)了“防止帶電(掛)合接地(線)開關(guān)”兩項(xiàng)五防閉鎖功能。由于該型號(hào)開關(guān)柜不帶隔離刀開關(guān),故實(shí)際運(yùn)用中不考慮“防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)”閉鎖功能的實(shí)現(xiàn)問題。該型號(hào)開關(guān)柜存在的具體問題以及操作中的安全隱患如下:(1)人員有可能誤入帶電間隔。由于電纜室的門能夠用普通鑰匙打開,在檢修時(shí)或運(yùn)行操作中,很容易將電纜室柜門打開,由于此處并未和開關(guān)斷位(地刀合位)形成閉鎖關(guān)系,隨意打開電纜室柜門后,電纜室內(nèi)帶電的裸露部分將對(duì)人員生命構(gòu)成威脅。(2)電氣操作中誤拉合開關(guān)。由于電氣操作中通常是使用搖把將小車?yán)翙z修或試驗(yàn)位置,在現(xiàn)場(chǎng)使用的VD4/VC12型的開關(guān)中,當(dāng)開關(guān)在合位使用搖把可以將小車?yán)?使開關(guān)掉閘。因此,在未進(jìn)行核對(duì)開關(guān)編號(hào)時(shí),走錯(cuò)間隔誤拉開關(guān)可能導(dǎo)致非正常運(yùn)行設(shè)備沒停運(yùn),或終止生產(chǎn)系統(tǒng)連續(xù)性,造成機(jī)組停運(yùn)。(3)特殊情況下誤合接地刀開關(guān)。由于接地刀開關(guān)只與小車開關(guān)位置有閉鎖,雖可實(shí)現(xiàn)本身的誤合接地刀開關(guān),但是驗(yàn)電程序中要實(shí)現(xiàn)無電壓后合刀開關(guān)(雙電源回路雖小車開關(guān)斷開,但一側(cè)仍有帶電可能),必須在接地刀開關(guān)與電纜室柜門上實(shí)現(xiàn)閉鎖,防止誤拉合地刀開關(guān)。3五、五、阻止關(guān)閉設(shè)備的具體方案3.1防誤封閉系統(tǒng)的原理自20世紀(jì)90年代初,微機(jī)技術(shù)就進(jìn)入了防誤閉鎖領(lǐng)域。微機(jī)防誤閉鎖裝置是一種采用計(jì)算機(jī)技術(shù),用于高壓開關(guān)設(shè)備防止電氣誤操作的裝置。經(jīng)過10多年來的發(fā)展,微機(jī)防誤閉鎖裝置已逐漸成熟,并已在電力系統(tǒng)中廣泛推廣,應(yīng)該說是電氣設(shè)備防誤閉鎖技術(shù)的最新技術(shù)和飛躍。歷經(jīng)20多年的發(fā)展,微機(jī)防誤技術(shù)不斷成熟,功能不斷完善。微機(jī)防誤閉鎖裝置成為發(fā)電廠、變電站建設(shè)和改造中不可或缺的設(shè)備,保障了電力生產(chǎn)的安全,明顯降低了誤操作事故的發(fā)生。電力系統(tǒng)發(fā)生的電氣誤操作事故從1981年的483起,到1990年的141起,直到2003年的28起。微機(jī)防誤閉鎖技術(shù)也得到了大面積的推廣,目前在調(diào)度和配網(wǎng)上也開始逐步推廣應(yīng)用。微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)一般由防誤主機(jī)、電腦鑰匙及機(jī)械編碼鎖和強(qiáng)制解鎖鑰匙管理系統(tǒng)組成,完全滿足電氣設(shè)備“五防”功能的要求。系統(tǒng)建立閉鎖邏輯數(shù)據(jù)庫,將現(xiàn)場(chǎng)大量的二次電氣閉鎖回路變?yōu)橛?jì)算機(jī)中的防誤閉鎖規(guī)則庫,防誤主機(jī)使用規(guī)則庫對(duì)模擬預(yù)演操作進(jìn)行閉鎖邏輯判斷,記錄符合防誤閉鎖規(guī)則的模擬預(yù)演操作步驟,生成實(shí)際操作程序。防誤主機(jī)按照經(jīng)過檢驗(yàn)的正確的實(shí)際操作程序,然后利用電腦鑰匙進(jìn)行解鎖操作。運(yùn)行人員按照防誤主機(jī)及電腦鑰匙的提示,依次對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。對(duì)不符合程序的操作,設(shè)備拒絕解鎖,操作無法進(jìn)行,從而防止誤操作的發(fā)生。通過跟蹤現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài),接收電腦鑰匙的回傳信息,防誤主機(jī)對(duì)當(dāng)前操作進(jìn)行確認(rèn)后,進(jìn)行下一步操作,直到操作任務(wù)結(jié)束。圖3為微機(jī)防誤閉鎖操作流程圖。經(jīng)過對(duì)實(shí)際操作中可能存在的各種隱患進(jìn)行全面認(rèn)真分析和參考兄弟電廠解決類似問題的成功經(jīng)驗(yàn)后,盤山發(fā)電公司最終選擇了將國(guó)內(nèi)安規(guī)規(guī)定僅220kV以上系統(tǒng)必須采用的微機(jī)五防技術(shù)引入廠用6kV中壓開關(guān)柜的改造中。3.2降維系統(tǒng)五防3.0系統(tǒng)盤山發(fā)電公司選用的是深圳優(yōu)特電力科技股份公司的微機(jī)五防V3.0系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由三部分組成:微機(jī)主控系統(tǒng),機(jī)械鎖具、鑰匙系統(tǒng),以及鑰匙管理機(jī)系統(tǒng)。3.2.1電纜室柜門鎖非數(shù)字化轉(zhuǎn)型設(shè)備閉鎖實(shí)施方案使用的鎖具含:機(jī)械編碼鎖、機(jī)械解鎖鑰匙及其他輔助部件。所有鎖具均由防銹材料組成,鎖芯采用不銹鋼材料制作。具有良好的機(jī)械性能,具有防水,防銹,防腐蝕,抗沖擊,經(jīng)久耐用,使用靈活,安裝方便,牢固等特點(diǎn)。適合戶外惡劣環(huán)境中使用。滿足任何運(yùn)行方式下的閉鎖功能。針對(duì)ZS1—12型開關(guān)柜的實(shí)際情況,改造方案最終確定需要在開關(guān)柜上手車搖把插孔、電纜室柜門鎖、接地刀開關(guān)操作把手插孔等三個(gè)位置(分別依次對(duì)應(yīng)圖2中所標(biāo)注的(1)、(2)、(3)三個(gè)位置)進(jìn)行非損壞性改造,安裝三套機(jī)械電子鎖具,以實(shí)現(xiàn)五防的安全要求。對(duì)應(yīng)的三把機(jī)械電子鎖具的編號(hào)是:X—1、X—2、X—3,其中X代表開關(guān)的正式編碼如3BBA06。(1)圖2中(1)位置是移動(dòng)斷路器手車的搖把的插孔。斷路器操作閉鎖采用閉鎖操作搖把孔的方式實(shí)現(xiàn)閉鎖。用機(jī)械電子掛鎖將此插孔鎖住,搖把就無法插入也就不能將斷路器手車進(jìn)行移動(dòng)。(2)圖2中(2)位置是電纜室柜門的普通鎖。電纜室柜門閉鎖方式采用安裝附件加機(jī)械電子掛鎖的方式實(shí)現(xiàn)。機(jī)械鎖鎖上時(shí)鎖鼻的頂鈕無法按下,此時(shí)整個(gè)鎖桿不能轉(zhuǎn)動(dòng),也就卸不下鎖桿,也就無法打開柜門。解鎖后,按著頂鈕旋轉(zhuǎn)鎖桿,可以將鎖桿卸出螺孔,從而解除柜門的固定。(3)圖2中(3)位置是斷路器接地刀開關(guān)操作把手的插孔。接地刀開關(guān)操作機(jī)構(gòu)手柄的閉鎖采用直接機(jī)械掛鎖。鎖具鎖上時(shí),把手無法插入也就無法實(shí)現(xiàn)分合接地刀開關(guān)的操作。這三把機(jī)械電子掛鎖只能用專用的電腦電子鑰匙才能打開。而且三把鎖的打開順序必須和電腦電子鑰匙中存儲(chǔ)的順序完全一致才能依次打開對(duì)應(yīng)的掛鎖,進(jìn)行相應(yīng)的操作。從而杜絕了因?yàn)轭嵉共僮黜樞蚨霈F(xiàn)的電氣誤操作事故的發(fā)生。3.2.2模擬操作模擬閉鎖方案主要只是實(shí)現(xiàn)6kV系統(tǒng)范圍電氣設(shè)備鎖的管理,具體操作步驟如下:(1)初狀態(tài)核對(duì)。系統(tǒng)調(diào)試完畢后,在五防主機(jī)電腦中預(yù)先錄入的廠用電一次系統(tǒng)模擬圖上進(jìn)行設(shè)備實(shí)際狀態(tài)和模擬圖狀態(tài)的核對(duì),保證兩者完全一致。(2)模擬圖上進(jìn)行模擬操作。電氣操作必須先在主機(jī)模擬圖中進(jìn)行模擬操作,具體過程如下:模擬操作時(shí),在防誤裝置主機(jī)上,按一次主接線圖設(shè)備防誤操作畫面及各種功能菜單,檢驗(yàn)操作票是否正確,若操作錯(cuò)誤,則在顯示器上顯示相應(yīng)信息并同時(shí)發(fā)出音響報(bào)警,達(dá)到了防止各種誤操作的目的,若操作正確,則此時(shí)系統(tǒng)將根據(jù)操作指令在改變模擬圖中開關(guān)狀態(tài)的同時(shí)生成正確的操作程序。模擬預(yù)演結(jié)束后,微機(jī)五防系統(tǒng)將正確的操作內(nèi)容(一次操作票)自動(dòng)存儲(chǔ)并傳輸?shù)诫娔X鑰匙中,生成的一次操作票中所列內(nèi)容為所涉及的一次設(shè)備及二次操作部分。(3)五防閉鎖操作。運(yùn)行人員依據(jù)電腦鑰匙所顯示的設(shè)備號(hào),進(jìn)行倒閘操作,電腦鑰匙對(duì)違反五防規(guī)定或與操作票不符的操作實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖,通過其內(nèi)部固化的閉鎖邏輯來判斷錯(cuò)誤操作的類型,并以語音提示及液晶顯示方式警告操作人員,同時(shí)指出正確的操作項(xiàng)目。(4)匯報(bào)對(duì)位功能。開關(guān)操作過程中,電腦電子鑰匙同時(shí)也記錄了現(xiàn)場(chǎng)的操作項(xiàng)目和順序,操作完畢后,電腦鑰匙放入微機(jī)五防主機(jī)的數(shù)據(jù)輸送口,通過電腦鑰匙的回傳功能將現(xiàn)場(chǎng)信息(狀態(tài))反饋給五防主機(jī),保證主機(jī)內(nèi)模擬圖上設(shè)備狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)一致。3.2.3緊急解鎖及員保護(hù)工程配備了UT—050智能鑰匙管理機(jī)。它可以管理電解鎖鑰匙、調(diào)步鑰匙、機(jī)械解鎖鑰匙。這主要是為微機(jī)五防系統(tǒng)故障或者緊急事故處理時(shí)使用萬能鑰匙時(shí)所提供的管理系統(tǒng)。規(guī)定值班長(zhǎng)可以在請(qǐng)示總工程師后方可批準(zhǔn)利用此系統(tǒng)緊急解鎖的申請(qǐng)。為退出五防系統(tǒng)直接解鎖嚴(yán)把關(guān)、把好關(guān)。操作員使用非接觸式射頻IC卡作為身份識(shí)別和授權(quán)工具,支持權(quán)限靈活組態(tài)。通過先進(jìn)的紅外檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確記錄操作員借出和歸還鑰匙的日期和時(shí)間,記錄詳細(xì)而準(zhǔn)確,微機(jī)智能化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大大簡(jiǎn)化了人工管理這些設(shè)備的繁瑣。3.2.4液壓系統(tǒng)開關(guān)保護(hù)刀開關(guān)盤山發(fā)電公司微機(jī)五防系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)閉鎖的主要對(duì)象是6kV開關(guān)柜。但是,經(jīng)過推廣完善,盤山發(fā)電公司將220kV備用電源系統(tǒng)和500kV出線系統(tǒng)中所負(fù)責(zé)的設(shè)備均納入到了微機(jī)五防管理系統(tǒng)中,如圖1所示,220kV備用電源系統(tǒng)中的三個(gè)隔離刀開關(guān)2200—1、2200—2、2200—3和四個(gè)接地刀開關(guān)200—7、2200—17、2200—27、2200—37之間都通過使用機(jī)械電子掛鎖和電腦鑰匙實(shí)現(xiàn)了正確的閉鎖關(guān)系,500kV系統(tǒng)中唯一歸盤山發(fā)電公司操作的504(5)1—617接地刀開關(guān)也實(shí)現(xiàn)了微機(jī)五防閉鎖。至此,盤山發(fā)電公司完全實(shí)現(xiàn)了全廠所有的中、高壓電氣系統(tǒng)全部納入微機(jī)五防管理。改造后至今,沒有發(fā)生過任何一起電氣誤操作事故。為防止電氣誤操作事故的發(fā)生筑起了一道全面、穩(wěn)固、嚴(yán)格的安全防護(hù)墻,確保了電網(wǎng)、設(shè)備和人身的安全。4高壓源保護(hù)的設(shè)置根據(jù)目前微機(jī)五防系統(tǒng)在盤山發(fā)電公司的應(yīng)用情況,提出以下建議:(1)建議增加高壓帶電顯示閉鎖裝置。目前“防止帶電(掛)合接地(線)開關(guān)”靠的是X-1閉鎖X-2,X-2閉鎖X-3來實(shí)現(xiàn),即斷路器斷開后方可打開電纜室柜門,打開電纜室柜門后方可合入接地刀開關(guān)。含義是在確認(rèn)斷路器已在斷開位后,打開電纜室柜門必須再進(jìn)行人工驗(yàn)電確認(rèn)負(fù)荷側(cè)電纜無電后方可合入接地刀開關(guān)。這種閉鎖方式存在隱患就是人工驗(yàn)電程序完全是操作人員主觀行為,對(duì)是否已經(jīng)驗(yàn)電、驗(yàn)電結(jié)果是否是無電這些關(guān)鍵問題沒有任何強(qiáng)制閉鎖手段。尤其是對(duì)于為數(shù)不少的雙回路供電的廠用母線供電開關(guān),只靠確認(rèn)所操作的斷路器已經(jīng)在斷開位根本無法保證負(fù)荷側(cè)電纜已經(jīng)無電,因?yàn)榱硪换芈烽_關(guān)如果誤合將會(huì)直接造成反送電,此時(shí)如果在人工驗(yàn)電這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤,必然導(dǎo)致帶電(掛)合接地(線)開關(guān)。因此,建議在有可能出現(xiàn)反送電的雙回路供電的開關(guān)負(fù)荷側(cè)電纜上加裝高壓帶電顯示閉鎖裝置。用高壓帶電顯示功能代替人工驗(yàn)電,當(dāng)傳感器感應(yīng)到負(fù)荷側(cè)電纜有高電壓時(shí),一方面在顯示屏幕中進(jìn)行高電壓提示,一方面通過電磁閉鎖裝置直