变电站防误闭锁系统的扩展应用实例分析

申定辉， 于晓蕾

(1.国网六安供电公司， 安徽 六安 237000；2.国网安徽众兴电力设计院有限公司， 安徽 合肥 230000)

0 引言

变电站内，各类箱体数量多，且型号、规格不统一，造成现场运维管理的困难。多年来，变电运维人员也在积极探索解决方法，但效果不是很理想。

在实际的运维过程中，对柜门管理不善也导致过很严重的事故。2011年10月11日，某330 kV变电站按计划进行1号变压器单元停电检修。工作期间，工作班成员在未告知任何人的情况下，独自在4号屏(主变压器故障录波器柜)端子排上打开ⅢD-41电流端子连片时(回路编号为A4262)，发现打火花，3号主变压器跳闸，110 kV母线失压，导致所供6座铁路牵引变压器及15座110 kV变电站失压[1]。

在此次事故中，工作班成员没有认真核对设备名称，擅自打开本没有工作的二次屏柜(本应上锁)，误将3号主变压器电流端子当成1号主变压器的电流端子，打开连片，是造成变压器差动保护动作的主要原因。此次事故也反映出变电站内长期以来，对于二次屏柜的管理存在缺陷和不足，使得二次屏柜的柜门不具有防误动的特性。缺陷存在于两个方面：(1)在变电站内，同一类上锁的二次屏柜锁的钥匙是通用的，一把钥匙可以打开多个柜门；(2)由于设计以及制作工艺的问题，柜门并未上锁，而是采用上下紧扣式的开启方式，不存在闭锁功能。

相比较室内的二次屏柜而言，室外端子箱和开关机构箱的问题相似，但可能造成的后果则更为严重。第一个问题则是与端子箱一样，一把钥匙可以开启多个端子箱；第二个则是因端子处于室外，锁具本身质量又较差，经常会出现由于锁具破坏或锈蚀导致柜门不能开启和关紧的情况，这将会造成一系列的问题[2,3]。(1)对于开关机构箱，是旋转直开式的设计，无任何防误动的措施，一旦被人为地开启，误碰跳闸回路，将造成开关跳闸等一系列问题；(2)对于室外的端子箱，柜门不能锁死，遇到大风、雷雨天气，柜门有可能自动开启，使得端子箱内设备淋湿、受潮，引起短路现象，甚至造成开关跳闸；(3)柜门不能上锁，一旦小动物窜入，特别是啮齿类动物，破坏线路绝缘层，可能会造成短路继而引起开关跳闸、保护失电等恶性事故。

2016年国家电网公司运检部发布了涉及变电检测、检修、评价、验收和运维工作的五项通用制度管理规范。在变电分册中，对变电站的端子箱柜门、二次屏柜门和开关机构箱门的管理也提出了具体要求。

从上面的分析可以看出，无论是运行实际需要，还是已有的事故教训以及国网运检部的具体要求，加强对变电站内的各类端子箱门、二次屏柜门和柜门的管理，是迫切而必要的。本文从运行实际出发，依托变电站具有“安全生命防线”的防误闭锁管理系统[4]，将各类柜门纳入变电“五防”管理，从管理和技术手段上，降低各类柜门被误动的隐患。

1 现状调查

1.1 变电站现状

市公司现管辖变电站50余座，通过对所管辖的变电站的二次屏柜和端子箱进行排查，统计数据表明，山区因为空气潮湿，变电站的锁具锈蚀程度大，出现钥匙不能开锁的概率高；在二次屏柜中，不具有上锁功能的屏柜占比将近三分之一；开关的机构箱因很少操作，已经上锁的机构箱打开困难，而未上锁的带把旋钮式柜门占到十分之一的比例。具体如图1所示。

(a)上下紧扣式柜门

1.2 E匙通应用现状调研

E匙通的设计思想是，将全站除“五防”管理以外的具有锁具的设备整合起来，进行统一锁口改造，并配置具有电子功能的钥匙，对全站的二次屏柜柜门、端子箱门进行管理[5,6]。目前已在少量变电站作为试点配置E匙通系统。通过调研使用情况发现以下问题：

(1)进行改造后的E匙通锁口，并不能解决锁具锈蚀和损坏问题。在遇到锁具锈蚀和损坏时，E匙通将失去效用。如在一次220 kV线路转检修的操作中，在操作到“断开线路PT二次空气开关”这一步骤时，需要打开开关的端子箱，但此E匙通的锁口发生损坏，E匙通失效，原本几分钟就能解决的操作，在耽误了将近2个小时后，对柜门采取了拆除措施后，才操作完成。

(2)E匙通的电子钥匙的续航能力差，不能连续使用。E匙通属于电子钥匙，电池容量小，不使用时就会一直放在充电器上进行充电，也会对电池造成一定的损坏。有经验表明，E匙通的钥匙从充电器上满电情况下拿下时，在经过10次左右的开、关端子箱的操作后，将会出现E匙通钥匙失效的情况。

(3)E匙通的电子钥匙经常容易出现失效。由于E匙通的钥匙属于电子钥匙，是电子设备，容易受到周围强磁场环境的影响，造成E匙通钥匙失效。

(4)E匙通不能解决开关机构箱和二次屏柜本身没有加锁的情况。E匙通只能对具有锁具的锁口进行改造升级，而对于本身没有锁的柜门和箱门则无能为力。

2 防误闭锁系统数据改造

在五防系统内建立隶属二次屏柜、室外端子箱和开关结构箱的五防子图系统[7]，可以解决钥匙的问题。以珠海优特的五防系统为例，在220 kV六安变的五防系统内，增加了开关汇控箱、端子箱和二次屏柜的子图和细节图。图2为选取变电站的含各类柜门、箱门的五防全图，图3为220 kV侧的开关汇控柜五防子图，图4为220 kV设备保护屏柜的子图。

图2 六安变含箱门五防全图

图3 220 kV侧开关汇控箱五防子图

3 锁具改造

完成了五防系统的数据更新升级，关键因素里的钥匙问题就迎刃而解。第二部分就要对锁具进行改造。在现状调查里，可以看到二次屏柜门、端子箱门和开关机构箱门的构造不尽相同，所以就需要针对不同的柜门特点，对柜门进行锁具的改造。

3.1 改造方案一

有些柜门与柜体之间有高度差，即柜体与柜门不在同一平面，一般这种高度差5～6 cm左右，若在柜体与柜门之间安装锁具，有很大的困难。有些柜门与柜体虽然没有高度差，但柜门全覆盖在柜体的表面，无预留空间给予安装锁具。通过研究讨论后，采用如图5所示的改造方案，正常情况下，原锁具处于开启状态，用一根金属棒将原锁具的开启角度限制在最小，阻挡柜门开启。当使用五防锁开启后，将金属棒抽离，按压原锁具，开启柜门。可按照此方案改造的柜门包括开关的机构箱门、室外的端子箱门。安装后效果图如图6至图9所示。

图5 改造方案一

图6 开关机构箱前门

图8 开关端子箱门

3.2 改造方案二

对于柜体与柜门在同一平面的柜门，且柜门与柜体之间预留了安装锁具的空间的，通过研究讨论后，采用如图10所示的改造方案，正常情况下，原锁具处于开启状态，在柜体和柜门上各安装一个锁孔，用五防锁锁住，阻挡柜门开启。当将五防锁开启后，按压原锁具，开启柜门。可按照此方案改造的柜门包括开关的已安装锁具的二次屏屏柜和原无锁的二次屏柜门。安装后的效果图如图11至图13所示。

图10 改造方案二

图11 原无锁闭功能的保护屏柜

4 结语

从反馈效果看，在将各种柜门、箱门安装五防锁并纳入防误管理以后，安全作用凸显。主要体现在以下几个方面：

(1)提高了检修人员工作的安全保障水平。大型的现场工作，人多事杂，容易出现误开柜门、误动设备的隐患。将柜门锁起后，柜门不会因为锁具损坏而处于开启状态，工作人员也不会因有一把钥匙就能误开站内的其他柜门；又因五防系统对于非运维人员的隔离性，在非强力破坏的情况下，最大程度地减少了各类柜门、箱门被误动的隐患。

(2)加强了运维人员倒闸操作的安全防线。运维人员因长期在变电站站内工作，会对现场存在一些习惯上的认识。二次保护屏柜有了五防锁以后，对于运维人员的二次倒闸操作又多了一道安全防线。

(3)对于设备安全性的提升。对于室内的保护屏柜来说，除去人为的误动外，其他的隐患很少。但对于室外的端子箱，若柜门出现问题，不能锁紧，则会造成一定的安全隐患。柜门不能锁死，遇到大风、雷雨天气，柜门有可能自动开启，使得端子箱内设备淋湿、受潮，引起短路现象，甚至造成开关跳闸。同时，若柜门不能锁死，也有可能造成小动物窜入等恶性事件。

(4)经济效益明显。与现状调查中有些变电站已经安装的E匙通相比，本QC的经济效益明显。一般来说，一个220 kV变电站的圈套E匙通系统造价高达十万元，而改造锁具、更新五防系统数据的全套费用大约在5000元，是E匙通的1/20。