五防编码锁.docx
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五防编码锁
关于防误闭锁装置的认识和市场调查——读袁大陆、宋杲老师在2004年《高压开关》杂志第二期关于五防闭锁的文章有感黄德祥（山东鲁能奥特科技有限公司，山东泰安271000）摘要：
通过在市场营销和客户的交流过程中，发现对防误闭锁的认识程度有相当大的差异；读过袁大陆、宋杲老师关于国家电网公司系统的防误装置的调查报告后，根据自身的亲身感受也想发表一下自己的关于防误闭锁的见解，供使用单位和生产厂家借鉴分析。
关键词：
防止电气误操作；五防闭锁；事故对防误闭锁重要性的认识五防闭锁装置作为保障电力安全运行的重要设备，其重要性已经在电力部门得到了普遍的认可。
但是，根据作者自身在五防闭锁的营销过程中，也发现存在相当的差异，个别领导对闭锁的重要性认识不强。
在电力部门定购设备时，对开关、保护、刀闸等主要设备不惜代价，反复比较，精宜求精，追求设备的先进与可靠，但对闭锁装置则随意性较强，在选择时受价格因素影响教大，甚至直接委托给开关和保护厂家代为选购。
受经济效益和对五防闭锁的了解程度的影响，委托单位在选择闭锁厂家时更带有一定的盲目性，导致部分价格低廉、性能不完全、技术含量低的五防产品进入电力部门，给变电站的可靠运行、安全操作带来一定的隐患。
笔者认为，开关、保护等设备固然重要，五防闭锁产品作为直接保障运行设备和操作人员人身安全的装置，虽然在电站设备中价格份额比较低，但也应该引起电力部门特别是分管领导的足够重视。
不能给变电站的安全运行留死角。
没有安全，一切工作都无从谈起。
微机闭锁与机械闭锁的比较微机闭锁作为闭锁领域最尖端产品，是经历了机械连锁、挂锁、机械程序锁、电磁程序锁等几个过程发展而来的。
其原理是通过专用的软件将变电站的一次系统接线图以仿真的界面显示在微机显示屏上，在制作的过程中将图形数据化存储于数据库中，通过软件内嵌的逻辑将变电站所有的控制单元（断路器、隔离开关、接地刀闸、网门、接地桩）融为一体，通过有线或无线的网络控制安装在各个控制单元上的专用锁具形成以变电站为单位的闭锁系统。
与机械程序锁相比，主要有以下优点：
1、整个变电站形成系统微机闭锁专用的闭锁软件可以轻松的将变电站所有的受控单元之间的逻辑关系加以规定，使不同间隔、不同电压等级的控制单元实现相互的闭锁。
接入电业部门的网络后，还可以形成站际的闭锁，使整个电业部门管理的所有电站实现闭锁。
而机械程序锁受其原理和编码的影响，一般只能控制一个供电间隔，实现一个间隔的闭锁，对接线复杂的变电站，难以实现变电站整体的闭锁。
2、锁具编码数据量大微机闭锁一般采用的是电子编码，有32位和16位数据编码等。
其信息量大，在生产时可以自动实现出厂的锁具为唯一编码，保证在现场使用的锁具没有相同的解锁数据。
而机械程序锁一般为8位和4位机械编码，受其编码数据位的限制，锁具在不同的批次中有重复使用相同编码的可能。
如管理不严或失误则会在同一电站中出现相同编码的锁具，给操作安全带来极大的隐患。
作者就曾了解到山东一家使用机械程序锁的变电站在新增间隔的过程中，锁具编码相同险些造成事故的例子。
3、闭锁软件柔性大，可以方便的改动和扩展随着我国国民经济的迅猛发展，电力作为重要的能源需求量大幅增加。
作为供电的重要环节，变电站的改造与扩建也是当务之急。
变电站改造和扩建后，原有的接线方式和规模都相应改变，闭锁系统也要随之更改和增加。
微机闭锁因为其闭锁逻辑是软件构成的，只要对其数据进行相应的改动即可满足要求。
而机械程序锁则必须重新更换或调整编码锁具。
其所使用的模拟屏也要拆卸改动，费时费力。
4、微机闭锁可以满足未来变电站“四遥”的要求作为变电站发展的方向，遥控和遥信等要求是将来变电站必须具备的条件。
目前，各电业公司的光线网络正在加速建设。
微机闭锁装置采集的锁具状态和设备状态的信号，可以通过微机的通讯接入电业部门的网络中，实现远程的监控。
而机械程序锁因为没有数据化的功能无法接入网络。
在电业部门的网络完全建设完成后如果仍然使用机械程序锁，锁具的状态等信号将是自动监控的空白点。
5、微机闭锁可以仿真反复模拟，直观清晰由于微机闭锁的模拟是在显示界面上进行的，因此，在操作之前的模拟十分简单直观。
如果中止模拟点击界面上的返回键即可，可以在操作之前反复的模拟。
而机械程序锁的模拟需要在马赛克的模拟屏上拨动模拟元件，速度慢切必须人工复位，比较麻烦。
相比机械程序锁，微机闭锁省确了模拟屏的费用。
6、微机闭锁可以实现集控的功能当今电业部门为了方便管理和减员增效，大部分都已成立了操作队，变电站实行无人值守。
微机闭锁因为其闭锁软件可以方便的拷贝和集中在同一微机中，防误钥匙可以通用，可以实现集中控制的功能，与电业部门的体制相吻合。
如接入网络，还可以在远程监控操作的完成情况，掌握适时的信息，方便调度与管理。
机械程序锁因为其钥匙众多，不能通用，在多变电站的钥匙集中到一起的时候，容易造成混乱，难以管理。
7、微机闭锁可以自动生成操作票和工作票，可以自动记录操作信息在大部分生产微机闭锁的厂家中，基本都带有智能的操作票生成系统，个别还带有工作票的生成系统。
使用微机闭锁，可以省确人工填写操作票和工作票的劳动。
其电子版本还可以方便的在电业部门的办公自动化网络中进行归档和整理。
操作的信息可以在闭锁软件里进行自动记录。
便于管理和查询。
机械闭锁受其科技程度的制约，无法实现此项功能。
综上所述，微机闭锁和机械程序锁相比，具有很大的灵活性和优越性。
相信随着科技的发展和对五防闭锁装置要求的提高，微机闭锁一定会逐步取代机械程序锁而成为闭锁领域的主流产品。
微机闭锁与电气闭锁、机械连锁的关系在新式的开关柜和刀闸机构中，很多都带有电气闭锁和机械的连锁。
对有此项功能的设备还要不要闭锁的讨论也是很多，仁者见仁，智者见智。
据作者对多家设备的了解，电气闭锁和机械连锁均带有一定的局域性、不完善性、不可靠性，部分开关柜还缺乏相应的接地点，无法实现地线的闭锁；大部分使用一定时间后，易出现卡死和失灵的情况。
且电气闭锁不能解决误入带电间隔的问题。
笔者认为，电站的闭锁应该是一套完善的系统，而不是简单的相邻设备的连锁。
电气闭锁和机械连锁在一定的范围内实现的闭锁不能称之为系统，且闭锁应该是强制性的、整体性的、判断性的；操作人员应该在可以方便的观察和了解设备的状态才能保证操作的信心，也可以避免内部连锁装置失效，操作人员不知情的情况下发生事故。
在这个问题上，作者更加倾向安装闭锁的观点。
闭锁系统可以和连锁机构互为补充。
彻底消除由于连锁的不完善或失灵可能造成的安全隐患。
对闭锁装置“防空”功能的观点所谓“防空”操作即防止在操作的过程中走“空程序”，即按照逻辑打开了锁具，但没有进行操作然后进行下一步操作而造成的误操作或事故。
防误锁具是否需要具备防空的功能，讨论也有很多。
在相当部分闭锁的生产厂家的锁具没有设计“防空”的功能，在国家经贸委颁布的《微机型防止电气误操作装置通用技术条件》的规定中也没有强制的要求。
但是，没有强制的要求并不意味着不需要“防空”，2000年登载的湖南220kv郎梨变电站全站大停电的事故就是走“空程”的事故例子。
在袁大陆和宋杲老师的统计数据中出现的频率最高的带地线合闸的事故，作者推断，也会出现没有“防空”功能而造成的事故。
事实证明，没有“防空”功能的闭锁是不完善的，不能实现“五防”的功能！
问题是无需讨论的，在此建议国家的技术标准中增加明确规定闭锁装置应该具备“防空”的功能的内容，防止悲剧重演。
对闭锁产品普遍存在问题的解决方式针对袁大陆和宋杲老师文章中的对闭锁装置使用过程中发现的普遍问题分析，根据我公司产品的特点，谈一下解决的方案供使用单位和生产厂家借鉴。
1、“防空”的解决在锁具上加装传感器，检测锁具的开合状态及设备的分合状态。
保证只有在设备操作完成和在变位后位置锁具锁定的状态下才能进行下一步的操作。
彻底杜绝“空操作”。
2、户外锁具普遍存在的卡涩、锈蚀、抗低温性能差的问题的解决锁具零件全部采用抗锈蚀的铸铝和不锈钢材料；电子部件加装保护抗静电干扰；电子元件部位使用抗老化的密封胶封灌；锁具外部使用不锈钢的防雨防尘罩；根据对客户的回访，产品在安装5年后，拔开防雨罩后锁具光亮如新，没有出现以上的问题。
3、对带地线合闸的问题的解决改造地线，在地线上加装传感器，只有在地线拆除、地桩锁具闭锁后（无法再插入地线）才能依次打开隔离开关和断路器的锁具进行操作。
4、对带负荷分合隔离开关问题的解决该问题其实也是“防空”操作的内容。
解决方案是在锁具上加装传感器，在断路器上安装机械或电气的锁具，同时采集断路器的状态信号进行判断，即操作后检测设备状态确已变位后锁定方可进行下一步的操作。
5、独立配备微机，拆除网卡和光驱，防止病毒感染变电站的值守人员和操作队的工作人员长期值守十分寂寞，个别有使用防误微机安装游戏光盘和上网的情况，使闭锁软件易于感染病毒造成程序不稳定。
我公司的做法是在安装调试完成后，由专业的人员队微机内部进行清理，拆除网卡和光驱，防止安装其他的游戏和上网，保证闭锁软件的可靠运行。
6、设质保网络，强化售后服务作为保障安全的装置，其可靠的运行极为关键；据作者所掌握的情况，很多投入防误系统的变电站其系统不能可靠运行，导致操作时依赖万能钥匙，闭锁装置失去其投入意义。
再加上部分厂家的售后服务不及时，也使部分客户对闭锁装置的可靠性产生怀疑。
我公司为避免上述问题，坚持按照ISO9000的质量标准执行运作，强化安装队伍，强化服务队伍，在提供高质量的产品同时提供高质量的服务，才能真正得到客户的认可。
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电气联锁回路
电气,回路,联锁
电气联锁回路
对于联锁回路，我认为可以大体上分为两种：
本间隔的闭锁、间隔间的联锁。
对本间隔的联锁而言，最好的例子就是10kV开关柜，10kV开关柜自身具有完善的机械闭锁功能和电气闭锁功能，现在的观点认为，对于10kV开关柜不需要再额外配置微机五防锁。
对不同间隔间的联锁，常见的例子如：
主变10kV进线断路器与10kV分段断路器的联锁，GIS各间隔之间的联锁。
1、联锁的概念
联锁的基本原则：
当A处于某种状态时，B能或者不能怎么样。
一般来讲，是A处于“某种状态”时，使B不能“怎么样”，这样才称为闭锁。
当然，换言之，上面这句话也可以说成：
当A处于另一种种状态（“某种状态”的对立面）时，B才能“怎么样”。
例如：
10kV分段断路器处于合位时，不能对主变10kV进线断路器进行合闸操作；也可以说成，10kV分段断路器处于分位时，才能对主变10kV进线断路器进行合闸操作。
在联锁回路中，可以用A的常开接点，也可以用常闭接点，关键是它的用途。
2、10kV分段断路器与主变10kV进线断路器的联锁
这是最常见的连锁回路。
在实际情况中，110kV内桥变电站的运行方式主要有图9-1所示的两种（红色代表合位，绿色代表分位），图中数字为断路器的代号。
图9-1-1（点击看大图）
联锁原则：
101与102都在合位时，不允许合100（可以理解成，只有101或102在合位时，可以合100）；101与100在合位时，不允许合102；102与100在合位时，不允许合101（可以理解成，100在合位时，不能合101或102，即只有100在分位时，可以合101或102）。
依据以上原则，得出如下设计：
在101及102的合闸回路中，串连一个100的常闭接点，使得100在分位时，101或102才能合闸；在100的合闸回路中，串连“101的常开接点及102的常闭接点组成的一个先串连再并联的回路”。
但是这样会有一个问题，在图9-1-1中右侧所示运行方式下，分段开关柜手车退出运行后在试验位置无法进行合闸试验，临时用导线将联锁接点短接一下就可以了。
如图9-1-2所示。
图9-1-2（点击看大图）
图9-1-2中，上面为分段断路器的操作回路，下面为主变进线断路器的操作回路。
3、GIS电动机构的联锁
以110kV内桥接线中主变进线隔离开关的联锁回路为例，选用西高GIS设备，主接线如图9-2-1所示，主接线局局部如图9-2-2所示，隔离开关DS51的联锁回路原理如图9-2-3所示。
图9-2-1（点击看大图）
图9-2-2（点击看大图）
图9-2-3（点击看大图）
图9-2-2中，红色部分为隔离开关DS51的位置，兰色部分是与DS51的操作联锁相关的设备。
从一次接线看，DS51一端连接主变、一端连接110kV母线（Ⅱ段），根据“不能带负荷操作隔离开关”的原则，在操作DS51时，必须保证110kV母线（Ⅱ段）不带电，而断路器CB41、CB31都处于分位即可保证这一点，所以串联了CB31、CB41的常闭接点。
在设备运行时，断路器CB31和（或）CB41处于合位，隔离开关DS41和（或）DS32和DS51处于合位，地刀ES33、ES51处于分位。
主变停运时，首先将断路器CB31和（或）CB41断开，然后断开三个或（两个）隔离开关，最后合上连接在母线上的地刀，即，断开DS51前，两个地刀ES33、ES51都处于分位。
在主变投运时，必须先将两个地刀ES33、ES51断开，然后合上三个或（两个）隔离开关，最后合上断路器，即，合上DS51前，两个地刀ES33、ES51都处于分位。
即，操作DS51前，必须保证母线上的两个地刀都在分位，所以串联了ES33、ES51的常闭接点。
与常规站不同，GIS的所有开关设备都是电动操作机构，所以联锁回路比较多，一般在西高提供的厂家图里，会提供完善的各个间隔的联锁回路原理。
GIS是以“间隔”为单位配置控制箱的，所以本间隔的联锁回路是出厂前接好的，如图9-2-3中ES51常闭接点的接线；外间隔的联锁回路是在安装现场用控制电缆接线的，如图9-2-3中CB31、CB41、ES33常闭接点的接线（红色虚线框）。
在GIS中，连锁回路对被控制对象的所有操作起作用，即“闭锁操作回路”；在其他设备的联锁回路中，都是闭锁合闸回路而已。
4、闭锁的概念
闭锁一般指的是：
在A发生某种动作或处于某种状态时（比联锁多了一个“动作”），B不能怎么样。
例如：
手动操作闭锁重合闸（包括合闸与分闸）、失灵动作闭锁重合闸、主变差动动作闭锁分段备自投等。
与联锁回路不同，闭锁回路一般只需要将“与A的某种动作的对应的接点（一般为常开）”接入“禁止B怎么样”的输入回路，类似于一个开关量输入，而不是需要象联锁回路一样将A的接点接入B的具体电路中。
如图9-3-1所示。
图9-3-1（点击看大图）
图9-3-1中，红色框内为母线差动保护的出口继电器接点MCJ。
“母差动作跳线路断路器并闭锁重合闸”，针对每一条线路，母差保护都提供两对常开接点，一对用做“外部保护跳闸R133”接入110kV线路保护操作箱（参照《另稿2--微机操作箱与断路器的接线（补记）》中相关内容），一对接入110kV线路保护“闭锁重合闸”回路。
有时，为了接线简便，将“外部保护跳闸”接点接入手跳回路“33”点上，由于“手跳”自身闭锁重合闸，所以不用再引一对接点“闭锁重合闸”。
尽管实现的功能是一样的，但是这种接线是不正规的。
闭锁重合闸压板LP11一旦合上，则在所有情况下均闭锁重合闸动作。
对于状态闭锁而言，我们最常见的闭锁是110kV断路器自身的闭锁回路，如“弹簧未储能闭锁合闸”、“SF6压力低闭锁合闸”等等，具体可以参照《第三章断路器的控制--110kV六氟化硫（SF6）断路器》。
这种闭锁与联锁的实现方式是类似的，事实上，连锁与闭锁没有什么本质上的区别，只是大家的习惯叫法不一样而已。
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电力系统常用术语
1．一次回路/主回路与一次设备/主设备：
是指电力输送和分配的回路，其主要任务是进行电能的输送和分配。
与其相连的设备称为一次设备或主设备，例如：
变压器、断路器、熔断器、接地刀开关、输变配线缆等；通常将终端的用电设备，如：
电动机（马达），照明灯等也归在一次设备的范围。
也可以把一次回路理解为由输变配线缆＋主设备（变压器、断路器等）＋用电设备（马达、照明灯等）构成。
2．二次回路/控制回路与二次设备/控制设备：
指对一次设备进行控制、指示、测量（计量）、监视和保护的回路，其主要任务是对一次回路的运行状态、运行参数等进行监控，保证回路的正常运行。
与其相连的设备称为二次设备或控制设备，也叫控制电器，包括：
PT（电压互感器）、CT（电流互感器）、接触器、继电器、综合保护装置、断路器辅助接点、各种操作按钮、计量仪表、二次回路的控制线缆等。
3．开关柜：
是指按一定的线路方案将一次设备、二次设备组装而成的成套配电装置，是用来对线路、设备实施控制、保护的，分固定式和手车式，而按进出线电压等级又可以分高压开关柜（固定式和手车式）和低压开关柜（固定式和抽屉式）。
开关柜的结构大体类似，主要分为母线室、断路器室、二次控制室（仪表室）、馈线室，各室之间一般有钢板隔离。
内部元器件包括：
母线（汇流排）、断路器、常规继电器、综合继电保护装置、计量仪表、隔离刀、指示灯、接地刀等。
从应用角度划分：
进线柜：
又叫受电柜，是用来从电网上接受电能的设备（从进线到母线），一般安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。
出线柜：
也叫馈电柜或配电柜，是用来分配电能的设备（从母线到各个出线），一般也安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。
母线联络柜：
也叫母线分断柜，是用来连接两段母线的设备（从母线到母线），在单母线分段、双母线系统中常常要用到母线联络，以满足用户选择不同运行方式的要求或保证故障情况下有选择的切除负荷。
PT柜：
电压互感器柜，一般是直接装设到母线上，以检测母线电压和实现保护功能。
内部主要安装电压互感器PT、隔离刀、熔断器和避雷器等。
隔离柜：
是用来隔离两端母线用的或者是隔离受电设备与供电设备用的，它可以给运行人员提供一个可见的端点，以方便维护和检修作业。
由于隔离柜不具有分断、接通负荷电流的能力，所以在与其配合的断路器闭合的情况下，不能够推拉隔离柜的手车。
在一般的应用中，都需要设置断路器辅助接点与隔离手车的联锁，防止运行人员的误操作。
电容器柜：
也叫补偿柜，是用来作改善电网的功率因素用的，或者说作无功补偿，主要的器件就是并联在一起的成组的电容器组、投切控制回路和熔断器等保护用电器。
一般与进线柜并列安装，可以一台或多台电容器柜并列运行。
电容器柜从电网上断开后，由于电容器组需要一段时间来完成放电的过程，所以不能直接用手触摸柜内的元器件，尤其是电容器组；在断电后的一定时间内（根据电容器组的容量大小而定，如：
1分钟），不允许重新合闸，以免产生过电压损坏电容器。
作自动控制功能时，也要注意合理分配各组电容器组的投切次数，以免出现一组电容器损坏，而其他组却很少投切的情况。
计量柜：
主要用来作计量电能用的（千瓦时），又有高压、低压之分，一般安装有隔离开关、熔断器、CT、PT、有功电度表（传统仪表或数字电表）、无功电度表、继电器、以及一些其他的辅助二次设备（如负荷监控仪等）。
GIS柜：
又叫封闭式组合电器柜（Gas-InsulatedMetal-EnclosedSwitchgear），它是将断路器、隔离开关、接地开关、CT、PT、避雷器、母线等封闭组合在金属壳体内，然后以绝缘性能和灭弧性能良好的气体（一般用六氟化硫SF6）作为相间和对地的绝缘措施，适用于高电压等级和高容量等级的电网中，用作受配电及控制。
4．断路器：
正常工作情况下，断路器处于合闸状态（特殊应用除外），接通电路。
当进行自动控制或保护控制操作时，断路器可以在综保装置控制下进行电路的分断或接通操作。
断路器不仅可以通断正常的负荷电流，而且能够承受一定时间的短路电流（数倍甚至几十倍于正常工作电流），并可以分断短路电流，切除故障线路和设备。
所以说，断路器的主要功能就是分断和接通电路（包括分断和接通正常电流、分断短路电流）。
由于在分断和接通电路的过程中，断路器的动触头与静触头之间不可避免的要产生电弧。
为了保护触头，减少触头材料的损耗和可靠分断电路，必须采取措施来尽快熄灭电弧，其中一种就是采用不同的灭弧介质填充到断路器的动、静触头间。
按灭弧介质的不同断路器可以分为：
油断路器（多油、少油）、六氟化硫（SF6）断路器、真空断路器、空气断路器等。
我们在工程中经常接触到的高低压开关柜里的主要一次设备就是断路器。
由于断路器的动、静触头一般都是被包在充满灭弧介质的容器中，所以断路器的分、合状态不可以直接判断，一般是通过断路器的辅助器件（如分合位指针等）来判别。
5．隔离刀：
隔离刀（或称隔离开关）由于有明显的断口可以识别接通或分断，主要是用来隔离高压电源的，以保证线路和设备的安全检修，能分断的电流很小（一般只有几个安培）。
由于没有专门的灭弧装置，所以它不能用来分断故障电流和正常工作电流，不允许带负荷进行分断操作。
6．熔断器：
熔断器是一种简单的电路保护电器，其原理是当流经熔断器的电流达到或超过定值一定时间后，本身的熔体熔化，切断电路。
其动作原理简单，安装方便，一般不单独使用，主要用来配合其他电器使用。
主要动作特点：
一是电流要达到一定值，该值在熔断器出厂前已经做好，无法更改；
二是电流达到一定值后要经过一定的时间，该时间也是厂家做好的，无法更改，但是类型很多，包括延时动作、快速动作、超快速动作等；
三是动作后本体损坏，不能重复使用，必须更换；
熔断器是否熔断可以通过熔断指示器判别，也可通过熔体外观上判别；常用的保险丝、保险管都属于该类电器范围。
7．负荷开关：
负荷开关具有简单的灭弧装置，灭弧介质一般采用空气，可以接通和分断一定的电流和过电流，但是不能分断短路电流，不能用来切断短路故障。
所以绝对不允许单纯用负荷开关来替代断路器；如果要采用负荷开关，必须与前面提到的高压熔断器配合使用（实际上往往用熔断器和负荷开关串联使用，用作简单的过负荷保护，以降低工程造价）。
负荷开关与隔离刀类似，都有明显的断开间隙，可以很容易的判别电路是处于接通还是断开状态。
8．变压器：
简单的说，变压器就是利用交变电磁场来实现不同电压等级转换的设备（实际上是电能的转换），其变换前后的电压不发生频率上的变化。
按照其用途可以分很多种，如电力变压器、整流变压器、调压器、隔离变压器
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