1000MW 火电机组厂用10kV 智能开关应用中安全措施的落实及加强

    摘要：10kV 智能化开关的应用是智慧电厂的重要组成部分，是厂用电设备的一次技术革命。对传统电气运行、设备管理工作产生了冲击和变革：

1）提高工作效率 - 程序化控制，替代传统运行模式；2）提升人员安全 - 视频可视化远程控制，确保操作人员安全；3）确保运行可靠 - 开关内置视频设备可以实时观察关键状态的变化；4）实现开关的状态监测、温度监测、综合诊断、报警及历史记录等功能；5）与智能管理系统连接，在智能管理系统中可查看开关柜内监测点的温度状况和断路器机械状态参数，形成历史趋势图，实现开关柜完整主回路温度异常的报警功能和断路器状态的评估。

一、安全功能的提升

10kV 高压开关柜采用智能化开关设备，可实现断路器、真空接触器、底盘车和接地开关“一键停送电”顺序控制及实时视频监视；

1、能够实现传统安全闭锁功能：

2、升级部分安全措施

1）增加机械五防闭锁装置：

a. 在每台馈线柜上设置一把锁装在断路器（接触器）上，另一把锁安装在接地开关上，当断路器（接触器）断开且开关移动到试验位置时，机械锁才能将断路器（接触器）锁在开关柜上，只有此时机械锁的钥匙才能拔下，并只能用这把钥匙去打开装在该开关柜接地开关上的另一把锁，( 接地开关合闸时钥匙拔不出 )。反之只有当接地开关分闸后才能拔下钥匙去开启断路器的锁恢复送电。

b. 为保证低压干式变检修安全，在每台干式变压器高压侧开关小车、低压侧开关和干式变高低压侧柜门上分别安装一把机械锁。将高压侧开关停电至试验或者检修位置，低压侧开关也停电至试验或者检修位置后，方可置打开低厂变高低压侧柜门，形成上下一一对应的程序锁闭锁系统，以避免带电开变压器柜门等事故发生，实现机械五防。

c. 为了保证母线停电检修时对母线安全接地，需要将每段母线上的进线开关、备用电源开关、以及变压器柜等与母线接地小车建立强制性机械闭锁功能，只有将上述所有开关柜拉至试验或检修位置后将断路器锁定后，才能进行母线接地的操作。

d. 所有开关柜后后盖板处增加一把挂锁，挂锁钥匙与断路器（接触器）机械锁钥匙串在一起。当断路器（接触器）在试验位置时，置换出机械钥匙，使用串在一起的挂锁钥匙打开后盖挂锁。挂锁在锁上时钥匙才能拔出。

2) 接地开关具备电动操作功能，实现接地开关的电动合闸和分闸操作。电动接地开关驱动和保护单元与断路器 / 接触器电动手车驱动和保护单元集成，可以实现除驱动、保护功能外的逻辑判断和保护功能。如：断路器 / 接触器在工作位置时自动闭锁电动合接地开关；接地开关合闸时自动闭锁电动操作断路器手车，接地开关电动操作和手动操作必须能够自由切换。当驱动和保护单元装置故障时，开关柜仍须具备接地开关与断路器/ 接触器的闭锁功能。

3）可实现断路器、底盘车和接地刀“一键停送电”顺序控制及实时状态监视，根据负载电流变化确认合理运行温度，自动设置对应的超温报警值。

4）断路器机械特性的诊断功能，依据断路器的工作原理分析各机械部件的工作状况。结合出厂数据及历史趋势分析设备健康状态，提供维护建议，减少故障故障及停电概率。

5）开关柜无线测温系统，采用无线无源温度传感器（不得采用电池供电），对于断路器、接触器，其上、下动触头附近处安装 6 个测温点。无线无源温度传感器的数据能购上传到开关柜智能化后台管理系统。

6）开关柜内设置智能监控装置，用于实时采集电缆头、断路器主回路和开关柜电气接点处的温度及断路器状态，并具备报警功能；集成断路器手车和接地开关电动驱动控制和保护功能。通过智能监控装置的人机界面在开关柜前实时显示监视参数，以便操作人员查看，并且可以与智能管理系统连接，在智能管理系统中可查看全部开关柜内监测点的温度状况和断路器机械状态参数，形成历史趋势图，实现开关柜完整主回路温度异常的报警功能和断路器状态的评估。

7）视频监视器需能够自动识别并切换到对应操作柜体。可对断路器、开关柜触头活动挡板、接地开关的位置进行监视。并可以实时监视断路器摇入 /摇出或接地开关操作过程。

二、安全措施的加强

1、运用 DCS 逻辑进一步加强安全措施：

1）全部 10kV 转机开关在试验位置时方可合入接地刀闸；

2）特殊设备由两路电源供电的，如电动给水泵、消防电泵采取两路电源开关都在试验位置时方可操作接地开关；

3）全部 10kV 转机开关在分闸位置且接地开关在分闸位置时方可进行底盘车的操作；

4）全部低压厂用变压器只有高、低压侧电源开关全部在试验位置时方可操作接地开关；

2、运用操作方法加强安全措施

1）采用巡检人员去现场确认开关名称编号及开关状态，副控或主控在集控室进行远方DCS 操作，用对讲机及可视摄像头进行联系沟通；

2）操作票由传统的一份改为两份，就地检查人员手持一份进行设备名称状态的核对及断路器控制电源开关、电动操作电源开关的操作使用，集控室操作人员手持一份进行 DCS 操作使用，同时严格要求集控操作人员履行操作监护制度；3）运用人员定位及智慧安防系统、防误闭锁系统防止人员走错间隔，并把必要的防误措施写入操作票。

三、尚需改进的地方

1、通讯协议存在多厂家设备不统一，数据上传的范围及权限划分不好界定，容易出现断点、盲区，造成后续协调困难；2、智慧电厂系统（或同类型管理系统）功能定位及招标应尽早进行，以便其它招标设备功能接口能统一要求；

3、国产化水平有待提升，维护、售后费用偏高；

科技的进步给电力生产带来一些新的问题，相应的管理制度及理念要与时俱进同步改进。新的技术提高了人身、设备的安全防护水平。智能化的数据收集分析能够进行设备健康水平的分析，为我们能够精细化检修提供了数据支持。在推广智能化的道路上，需要设计单位、设备厂家、智能管理系统、使用者等多方面共同努力。