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论电力安全机械五防锁的原理及行业应用

作者:上海凯研机械设备有限公司时间:2017-10-13 我要发布

 一、电力机械五防闭锁的现状

    电力“五防”系统是我国电力系统对发电厂、变电站输配电过程中防止发生倒闸误操作的一种安全控制系统。主要是以技术手段限制:①防止误分、合断路器。②防止带负荷分、合隔离开关。③防止带电挂(合)接地线(接地开关)。④防止带地线送电,也就是防止带接地线(接地开关)合断路器(隔离开关)。⑤防止误入带电间隔。电力系统在防误操作方面已经建立了完善的组织管理措施,在技术措施方面也先后推出了多种控制方式如:电气闭锁、程序锁、机械“五防”闭锁系统(安全机械联锁或者钥匙机械闭锁)和微机“五防”闭锁系统。

    目前电力行业的五防系统主要都是靠电气闭锁、程序锁和设备本身结构闭锁来实现居多,近几年开始逐渐完善到微机“五防”、机械“五防”闭锁等系统来补充。达到满足不同区域相关设备之间、柜与柜之间开关与开关之间、开关与柜之间、开关与刀闸之间、刀闸与刀闸之间的联锁。

    在理论上微机五防系统可根据现场实际情况,编写相应的“五防”规则,可以实现较为完整的“五防“功能,但在系统实际运作过程中,任何一个接点或者传感装置或者电磁锁故障都会造成事故隐患,在微机系统故障而解除闭锁时,“五防”功能完全失去。另外,微机“五防”系统需要操作票制度辅助,而且存在多次编程,存在操作过程中漏项导致误操作的问题。

    钥匙机械联锁能实现微机“五防”的所有功能,而且很难有程序故障,能最大程度保证防误系统正常运转,在可靠性方面是其他产品不能比拟的。

二、安全机械联锁的工作原理

    KYL系列和FTS系列安全机械联锁系统是一种双重的机械锁定装置,是一种模块化插入式钥匙联锁,由联锁单元组成,具有高度的集成性和可靠性,通过“钥匙交换”和强制闭锁达到对设备操作流程固定化的原理来控制工艺设备按照事先规定的逻辑顺序操作。完全避免了“人为失误操作”的发生。作为一种有效的安全设备,正在获得越来越多工业企业的认可,在特殊过程应用中作为国际公认的安全标准。

    KYL系列和FTS系列安全机械联锁在国内首次把机械联锁应用于设备强制联锁。以电力行业为例,国内大部分公司在进行相关操作时通常是安装微机“五防”系统,采用唱票监票的模式,通过操作票方式来约束操作,但存在“走空程”的隐患,一旦有“人为失误操作”,就极易发生危险事故,无法完全保障设备及人员的安全。而我们的机械联锁可以按照安全操作流程来配置,保障设备只有在安全的状态下才能进行操作,杜绝人为失误操作。

在电力行业的安全规范中明确指出需要用到安全机械联锁起到防误操作的效果。尽管一些知名电气开关及开关柜厂家,如ABB、西门子、施耐德等通过提升自身产品的结构、性能,增加了部分安全配件,产品设备本身的“五防”和安全做到很好,但这种做法只能确保电气设备或开关柜本体的安全操作,无法确保与其他相关电气设备之间的关联操作的安全性和防误性,存在局限性。而我们的安全机械联锁适配于开关柜时,即可以实现柜体自身的安全操作要求,还能够与其他关联柜与柜之间,开关与开关之间,开关与柜之间等设备构成完整的安全联锁操作系统,实现电力“五防”要求。图1

 

三、KY系列或者FTS系列安全机械联锁的主要特点及优势

相比较其他闭锁系统,机械“五防”闭锁具有很大优势,主要在于:

1、操作简单,逻辑明了;

2、结构简易,模块化组合,衔接灵活,可靠性高,牢固结实;

3、安装简易,只需简单配件即可,纯机械逻辑,无需布线;

4、后期基本免维护,使用寿命长,可达百万次操作。

KY系列或者FTS系列机械闭锁还具有以下优势:

1、动力锁、门锁、钥匙交换系统都是模块化结构,而且逻辑可任意组合,随时增减,并预留接口,锁具都有100万次以上操作无损坏率,达到20-50年的使用寿命,;

2、动力锁具有较长行程,达到12mm-16mm,锁舌直径为12mm16mm,可进行锁舌加长,并能承受500N的力,模块的逻辑授权钥匙,安全钥匙可任意组合;

3、门锁锁头可以90°为增量四个角度360°方向旋转安装,并加有±5°的调整,多模块的逻辑授权钥匙,安全钥匙可任意组合;

4、钥匙交换系统可以任意搭配逻辑,授权钥匙、安全钥匙、有序钥匙、无序钥匙等都可以组合。

5、另外我们为特殊场合增加里电磁功能的电磁锁,可接受信号后解锁,解锁的同时也可以输出控制信号,

 

四、电力行业中典型的应用

    安全机械联锁系统在电力行业中常见应用在电厂,在电厂设备中主要应用于:GIS系统,主变、发电机主接线、励磁、PT、发电及出口、高厂变、厂用电、干式变、400V系统、电除尘系统等相关设备中的开关与开关,开关与柜、柜与柜之间的安全机械联锁的应用。

1、厂用电测绝缘应用

    目前国内大部分测绝缘的操作流程都是:断开断路器拉至实验位置,将地刀接地放电后去打开对应开关的后柜门(大部分地刀和开关后柜门之间都有通过连杆闭锁:即地刀必须合闸后柜门才可以打开,柜门关闭才可以分合。),但由于测绝缘需要分开地刀才能作业,此时需要后柜门有人在后柜门打开的情况下将地刀手动非正常操作,前面将地刀分闸后再进行测绝缘工作。恢复时也同样需要手动固定好地刀,先将地刀合闸后才可以关后柜门,关闭后柜门后再分开地刀,将断路器摇至合闸位置。此操作流程除了复杂之外,需要操作人员前后柜来回多次走动操作,并且地刀操作时后柜门需要非正常手动固定,而且容易导致操作人员走错间隔,或者忘记分合地刀造成误作业。

    我们根据测绝缘操作流程的特性,加装KY系列或者FTS系列安全机械联锁后,能够杜绝工作人员走错间隔,减少操作复杂性,保障操作的安全。逻辑如图2-1,操作流程如下:

a、在每个需要测绝缘的开关后柜门上加开一个测绝缘专用小门如图2-2、图2-3,断路器上安装一把机械锁,开关后柜们测绝缘小门上安装一把门锁,两把锁编号唯一,并一一对应,公用一把钥匙;

b、断开断路器拉至试验位置,旋转断路器上机械联锁,将断路器锁定在断开状态并取出钥匙A1,操作人员合地刀放电后再分开地刀;

c 用专用机械锁A1钥匙给对应的开关后柜门上测绝缘专用小门解锁,打开测绝缘小门进行安全作业。

d、工作完毕后,关闭测绝缘小门进行逆向操作可恢复送电。

           

 

2、厂用电干式变压器应用

    干式变压器的检修工作中锁涉及到的设备中,10KV/6KV开关断路器、400V断路器本体的五防系统都很完善,但两个开关与变压器本体之间是缺少联锁的,在检修和日常维护变压器时,这种安全联锁就显得尤为重要,KYL系列和FTS系列机械联锁通过如下方法实现联锁,逻辑如图3-1、图3-2

a、在10KV/6KV断路器、400V断路器开关上各安装一把动力锁,变压器本体前后柜门门上各安装一把门锁,动力锁与门锁之间通过钥匙交换系统进行衔接;

b、断开400V断路器,摇至试验或者检修位置,旋转动力锁将开关锁定在断开位置,并取出钥匙B1;

c、断开10KV/6KV断路器,摇至试验或者检修位置,旋转动力锁将开关锁定在断开位置,并取出钥匙B2;

d、将以上两把钥匙B1B2通过钥匙交换系统模块,交换出另两把钥匙B3B4;

e、用B3B4钥匙分别给变压器本体高低压侧柜门门锁解锁,门开后钥匙被锁定在上面拔不出来;

f、工作完毕后,关门逆向操作可恢复送电。安装后现场照片见图3-3、图3-4

     

3、厂用电母线接地应用

    厂用电10KV/6KV母线检修中一般都是断开所有开关,在将接地小车摇入某个开关的仓内(大部分是PT柜),各个开关与接地小车之间并无完全的闭锁逻辑约束,现在通过我们KYL系列和FTS系列安全机械联锁,将这种开关与开关之间的安全漏洞完全连接起来,确保相互之间操作的安全性,逻辑如图4,具体说明如下:

a、在本条母线中的各个断路器开关(进线、备用进线、母联、变压器回路等)各安装一把动力锁,在接地小车上安装一把动力锁。

b、如图4-1、图4-2中,分别断开进线F1、备用进线开关F2,断开带干式变压器回路开关F3F4F5F6,断开母联开关F7F8,并将以上开关拉至试验或者检修位置,旋转动力锁钥匙,将断路器开关锁定在断开位置,并取出以上8钥匙;

c、用以上8把钥匙插入八换一的钥匙交换系统,交换出一把F9钥匙;

d、用F9钥匙给接地小车解锁,才可以将接地小车推进接地仓位进行接地作业;

e、工作完毕后,逆向操作可恢复送电。

  

4、电除尘应用

    电除尘本体在机械联锁之前,电除尘的电源、隔离刀闸、隔离刀闸本体检修箱以及人孔门之间并没有实行五防系统进行控制,存在五防的漏洞及空缺,通过我们这种KYL系列和FTS系列钥匙机械联锁系统是最佳和最完善的实现五防联锁功能。

    8个电源开关、8个隔离刀闸、12个人孔门为例,逻辑如图5,具体安全联锁逻辑如下:

a、分别在8个电源开关安装一套机械动力锁,用于锁定开关断开状态,在隔离刀闸处安装两把机械动力锁,分别用于锁定刀闸开、关位置,隔离刀闸箱柜门安装一把门锁,电除尘本体的12个人孔门安装一把门锁。

b、分别断开8路电源开关,旋转上面机械锁D1,取出钥匙并将开关锁定在断开位置;

c、用钥匙D1分别给对应的8路隔离刀闸闭合位置解锁,将隔离刀闸接地,旋转接地位置动力锁D3,将刀闸锁定在接地状态,并取出两把钥匙D3D4;

d、分别用8D4钥匙给对应的隔离刀闸箱本体柜门门锁解锁,解锁后方可进行作业;

e、用8D3钥匙插入八换十二钥匙交换系统,交换出12把人孔门钥匙,分别可以打开12个人孔门门锁后进行安全作业;

f、恢复送电时必须关上人孔门、检修门后取出钥匙进行逆向操作即可。现场应用图片见图5-1、图5-2、图5-3、图5-4

   

五、安全机械五防闭锁的发展

    目前,在电力、石化、铁路、钢铁、水泥以及市政等行业,安全机械联锁的应用已经十分广泛。但国内许多公司在安全机械联锁应用方面是一片空白。很多设备操作流程仅靠人为管理来规范。虽然可能管理系统很完善,只是停留在传统的操作票或单纯挂锁上来约束运行人员的行为规范,然而一旦有人为疏忽操作,就很容易发生危险事故。

    随着国家对安全越来越重视以及国内工业化安全的发展,安全生产、安全作业成为重中之重,工业安全产品就随之发展迅速,工业安全联锁系统的发展,由于安全钥匙联锁方法简单、可靠、直接、有效,特别适合多台开关柜或柜门之间的联锁,提高了工业中安全管理的效率,有效避免了人为误操作的发生。

 

六、结束语

    K系列和FTS系列机械联锁装置是一种工业专用的安全联锁产品。自工业革命以来,工业事故尤其是由于人为误操作引起的人身伤亡和财产损失事故一直是工厂管理者所面临的棘手问题。随着工业的快速发展和工业事故的频发相继出现了很多工业安全产品,K系列和FTS系列安全钥匙联锁装置就是专门针对工业生产运行中的人为误操作而开发的一种工业安全产品。是通过钥匙交换和强制闭锁达到对设备操作流程的固定化,完善国内工作中的两票制度,对挂牌作业,主要挂“禁止合闸”、“禁止操作”、“正在作业”等警示牌制度进行完善,避免了由于人为疏忽而引起的操作错误。

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