0引言

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)大多使用6 kV或10 kV金屬鎧裝封閉中置式開關(guān)柜,因此,其設(shè)計合理性與運行可靠性直接影響整個廠用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。接地刀閘作為開關(guān)柜的核心安全組件,能在設(shè)備檢修期間提供接地保護,確保人員免受殘余電荷或感應(yīng)電壓的危害。然而,在實際運行過程中,誤合接地刀閘導(dǎo)致帶接地線送電的惡性事故時有發(fā)生,嚴(yán)重威脅電廠安全。這類事故往往會造成設(shè)備燒損、系統(tǒng)短路、機組跳閘甚至電網(wǎng)崩潰等后果。

當(dāng)前,雖已有開關(guān)柜本體構(gòu)成的“五防”體系,但在設(shè)備老化、人為失誤及管理漏洞疊加作用下,誤操作風(fēng)險依然存在,尤其是6kV或10kV系統(tǒng)作為廠用電核心電壓等級,其開關(guān)柜操作頻繁度較高,進一步增加了事故概率。因此,防止電氣誤操作的“五防”功能定位如下:除“防止誤分、誤合斷路器”可采取提示性措施以外,其余“四防”功能必須采取強制性防止電氣誤操作措施[1]。

對此,對某電廠69A1、69B1開關(guān)存在的帶地刀誤合斷路器的隱患進行分析,并通過對69A2、69B2開關(guān)柜進行改造從而徹底消除隱患。本文結(jié)合典型案例,系統(tǒng)分析開關(guān)本體“五防”功能與防止電氣誤操作“五防”功能定位,可為電力系統(tǒng)安全運行提供技術(shù)參考。

1事件

某火電廠6kV泵房段進線開關(guān)69A2、69B2“五防”檢查發(fā)現(xiàn):69A2開關(guān)接地刀閘在閉合狀態(tài),對側(cè)電源開關(guān)6 kV公用02A段69A1斷路器具備合閘條件;69B2開關(guān)接地刀閘在閉合狀態(tài),對側(cè)電源開關(guān)6kV公用02B段69B1斷路器具備合閘條件。檢查69A2、69B2開關(guān)接地刀閘輔助觸頭,未反饋至6 kV公用段69A1、69B1斷路器的操作回路;69A2、69B2開關(guān)接地刀閘與69A1、69B1斷路器操作回路無電氣聯(lián)鎖。

6 kV公用段69A1、69B1開關(guān)存在帶接地刀閘誤合斷路器的風(fēng)險隱患。

2設(shè)備概況

2.1 6 kv泵房段簡介

6 kV泵房段雙回路動力電源分別取自6 kV公用02A、02B段的69A1、69B1開關(guān),直埋穿管敷設(shè)雙回路電纜ZR-YJV22—6/63 × 70mm2 ,接至6kV泵房段69A2、69B2進線開關(guān)。6kV泵房段電源接線如圖1所示。

2.2 開關(guān)簡介

6 kV泵房段69A2、69B2進線開關(guān),電源側(cè)6 kV公用段69A1、69B1開關(guān)均采用西電三菱電機開關(guān)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的金屬鎧裝封閉中置式開關(guān)柜,型號:KYN36A-12(Z)(MA-EC);小車開關(guān)型號:10-VPR-40C(D)。該開關(guān)類型為出線開關(guān)柜,電纜室裝有接地刀閘。

3分析

3.1設(shè)備運行工況分析

6 kV泵房段母線進線開關(guān)69A2、69B2互為聯(lián)鎖,一運一備,每月進行一次先斷后合的定期切換工作。在既有聯(lián)鎖保護又有運行操作規(guī)程的雙重保險下A、B兩路電源不存在倒送電至69A1或69B1開關(guān)的風(fēng)險,電源側(cè)開關(guān)69A1、69B1地刀無須跟69A2、69B2斷路器操作回路聯(lián)鎖。

6 kv泵房段雙回路動力電源恢復(fù)送電倒閘操作流程:先合69A1再合69A2斷路器或先合69B1再合69B2斷路器,69A2、69B2開關(guān)一運一備。若69A2、69B2開關(guān)接地刀閘在閉合狀態(tài),69A1、69B1斷路器具備合閘條件,合閘后將造成帶地刀誤合斷路器事故。

3.2 開關(guān)柜自身“五防”功能[2]

1)防止誤分、合斷路器:未設(shè)專門防誤措施,一般采取提示性措施,如操作時核對設(shè)備名稱、編號,嚴(yán)格執(zhí)行“兩票三制”等。

2)防止誤入帶電間隔:手車室門未關(guān)閉,手車不能推入工作位置;二次插頭未連接,手車室門不能關(guān)閉。手車在工作位置時及在推進、拉出過程中,手車室門不能打開。當(dāng)線路側(cè)有電時,閉鎖后柜門。

3)防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān):斷路器在合閘狀態(tài)下不能推進拉出;斷路器在推進拉出過程中不能合閘。母聯(lián)斷路器不拉出至試驗位置,隔離手車不能拉出至試驗位置;隔離手車不推至工作位置,母聯(lián)斷路器不能推至工作位置。

4)防止帶電掛接地線:斷路器在試驗位置或柜外時,接地開關(guān)才能合閘。電纜出線柜裝有能反映線路側(cè)有無電壓的帶電顯示裝置,當(dāng)線路側(cè)有電時,閉鎖接地開關(guān)的操作。

5)防止帶接地線合開關(guān):接地開關(guān)合閘狀態(tài)時,斷路器不能推至工作位置。

綜上所述,開關(guān)柜本體滿足電力企業(yè)的“五防”功能要求,即防止誤分、合斷路器;防止誤入帶電間隔;防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān);防止帶電掛(合)接地線(接地刀閘);防止帶接地線(接地刀閘合位)合隔離開關(guān)(斷路器)。

3.3 防止電氣誤操作的“五防”功能

《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求(2023版)》[1]3.1.1規(guī)定:“防止電氣誤操作的‘五防9功能,除‘防止誤分、誤合斷路器9可采取提示性措施以外,其余‘ 四防9功能必須采取強制性防止電氣誤操作措施。強制性防止電氣誤操作是指在設(shè)備的電動操作控制回路中串聯(lián)受閉鎖回路控制的接點,在設(shè)備的手動操控部件上加裝受閉鎖回路控制的鎖具,嚴(yán)禁出現(xiàn)走空程序。”

依據(jù)規(guī)定,69A2、69B2開關(guān)接地刀閘在合閘狀態(tài),為避免6 kv公用段69A1、69B1斷路器帶地刀誤合閘,69A2、69B2開關(guān)接地刀閘輔助觸頭應(yīng)串入69A1、69B1斷路器的合閘回路。但現(xiàn)場檢查69A2、69B2開關(guān)接地刀閘與69A1、69B1斷路器操作回路無電氣聯(lián)鎖。因此,6 kv泵房段雙回路動力電源母線進線開關(guān)與電源側(cè)出線開關(guān)接地刀閘的配置及聯(lián)鎖回路存在重大隱患,嚴(yán)重違反“五防”功能防止帶接地線(接地開關(guān))合閘的規(guī)定。

3.4 結(jié)論

開關(guān)柜 自身“五防”功能完善,但6kv公用段69A1、69B1開關(guān)存在帶地刀(69A2、69B2開關(guān)接地刀閘)誤合斷路器的隱患,這屬于外部因素,不在開關(guān)柜自身“五防”功能的保護范圍內(nèi);該隱患違反防止電氣誤操作“五防”功能的要求:強制性防止電氣誤操作。因此,必須構(gòu)建以設(shè)備、系統(tǒng)為基礎(chǔ)的“五防”機制,最大限度減少人因失誤風(fēng)險。為防止69A1、69B1開關(guān)帶地刀誤合斷路器,69A2、69B2開關(guān)接地刀 閘輔助觸 點應(yīng) 串入69A1、69B1 斷路器 的合 閘回路。

4解決方案

4.1解決方案-

4.1.1拆除69A2、69B2開關(guān)接地刀閘

拆除6 kV泵房段69A2、69B2進線開關(guān)接地刀閘,保留機械及電氣聯(lián)鎖回路。因進線開關(guān)裝設(shè)接地刀閘,在未與上級電源側(cè)開關(guān)聯(lián)鎖的情況下,上級電源側(cè)開關(guān)存在帶地刀誤合斷路器風(fēng)險。地刀拆除后設(shè)備檢修時可在電纜室內(nèi)掛接地線。

4.1.2拆除地刀后存在的問題

69A2、69B2開關(guān)由負(fù)荷開關(guān)柜改為進線柜,地刀拆除后電纜室柜門機械聯(lián)鎖失效,在電纜帶電狀態(tài)下,旋開柜門內(nèi)六角固定螺栓,電纜室柜門可被打開,存在誤入帶電間隔風(fēng)險。

4.1.3開關(guān)接地刀閘聯(lián)鎖回路原理

電源空開MCB6在合閘位置,開關(guān)柜電纜室柜門限位開關(guān)33—3在閉合位置(確認(rèn)電纜室柜門在關(guān)閉狀態(tài)),帶電顯示器VD常閉輔助觸頭在閉合位置(確認(rèn)開關(guān)下口無電壓),這時按下E/S活門按鈕開關(guān),打開活門,地刀具備操作條件。電纜室柜門限位開關(guān)33—3功能:柜門在閉合狀態(tài)接地刀閘允許合閘,地刀合閘后允許打開電纜室,以有效防止人員誤入帶電間隔。帶電顯示器顯示開關(guān)下口帶電情況,其輔助觸頭串入接地刀閘聯(lián)鎖回路,以有效防止帶電誤合接地刀閘。接地刀閘聯(lián)鎖回路原理如圖2所示。

在69A2、69B2開關(guān)柜電纜室柜門上加裝電子鎖,并把電子鎖的操作回路串接至接地刀閘聯(lián)鎖回路。

如開關(guān)下口帶電,在帶電顯示器作用下電子鎖閉鎖,柜門不具備打開條件,可有效防范帶電打開電纜室柜門的風(fēng)險。

4.2解決方案二

由69A2、69B2進線開關(guān)接地刀閘輔助觸頭發(fā)位置信號反饋至69A1、69B1斷路器合閘回路。聯(lián)鎖邏輯關(guān)系:69A2、69B2進線開關(guān)接地刀閘在閉合位置,69A1、69B1斷路器遠方、就地均無合閘條件。

4.3確定方案

由于方案二存在裝置風(fēng)險,如輔助觸頭損壞造成地刀狀態(tài)反饋錯誤,通信設(shè)備故障等都可能造成系統(tǒng)風(fēng)險,所以最終決定采用方案一。該方案拆除69A2、69B2開關(guān)地刀后可徹底消除69A1、69B1開關(guān)帶接地刀閘誤合斷路器隱患。

5 69A2、69B2開關(guān)柜改造

采用方案一對6 kV泵房段69A2、69B2進線開關(guān)柜進行改造。

1)拆除6 kV泵房段69A2、69B2母線進線開關(guān)接地刀閘,拆除開關(guān)電纜室柜門上的機械聯(lián)鎖裝置及限位開關(guān)。

2)保留接地刀閘電氣聯(lián)鎖回路,在兩臺開關(guān)柜電纜室柜門上分別加裝電子鎖,把電子鎖的操作回路串接至接地刀閘聯(lián)鎖回路。改造后接地刀閘聯(lián)鎖回路原理如圖3所示。

3)改造后6 kV泵房段A路從電源開關(guān)6 kV公用02A段69A1至6 kV泵房段69A2進線開關(guān)沿線69A1開關(guān)帶接地刀閘,6 kV泵房段B路從電源開關(guān)6 kV公用02B段69B1至6 kV泵房段69B2進線開關(guān)沿線69B1開關(guān)帶接地刀閘。69A2、69B2開關(guān)互相聯(lián)鎖,一運一備,從而徹底消除69A1、69B1開關(guān)帶接地刀閘誤合斷路器的隱患。

6結(jié)束語

在6 kv供電回路設(shè)計中,必須嚴(yán)格遵循防止電氣誤操作的“五防”要求,明確區(qū)分母線進線開關(guān)與電源側(cè)出線開關(guān)的功能定位,同時遵循如下安全機制:

1)聯(lián)鎖強制原則:若母線進線開關(guān)電纜室配置接地刀閘(地刀),其狀態(tài)信號必須采用硬接線方式接入電源側(cè)斷路器合閘回路,實現(xiàn)地刀合閘時強制閉鎖斷路器合閘的聯(lián)鎖邏輯。在雙回路供電系統(tǒng)中,若母線進線開關(guān)有倒送電至電源側(cè)開關(guān)的可能,其斷路器合閘回路必須與電源側(cè)開關(guān)接地刀閘聯(lián)鎖。

2)無聯(lián)鎖禁止條款:嚴(yán)禁在無可靠聯(lián)鎖的情況下于進線開關(guān)裝設(shè)接地刀閘,以徹底消除對側(cè)電源開關(guān)帶地刀誤合閘導(dǎo)致三相短路接地故障的風(fēng)險。

[參考文獻]

[1] 國家能源局關(guān)于印發(fā)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求(2023版)》的通知:國能發(fā)安全 (2023)22號[A].

[2] 西電三菱.KYN36A—12(Z)(MA—EC)型鎧裝式金屬封閉開關(guān)設(shè)備(中置式)使用說明書[Z],2009.

《機電信息》2025年第18期第4篇