目前，发电厂厂用系统所用金属铠装式6kV开关柜本体基本上都能满足GB3906、DL404、IEC-298等标准，具有“五防”闭锁功能，能切实保障操作人员及设备的安全。开关柜采用的防误闭锁装置主要有：接地刀闸在分闸位置时，手车才能在试验位置与工作位置之间移动；只有断路器手车可靠定位在试验位置或工作位置时，方可操作；手车在工作位置时，二次插头被锁定不能拔出；接地刀闸在合闸位置时，手车不能从试验位置移至工作位置；接地刀闸仅在手车处于试验位置或柜外时才能被操作；断路器在合闸位置不能推入或抽出手车；手车在工作位置无法打开后门。
尽管6kV开关柜本体的“五防”措施是比较完善的，但它只是从本体考虑“五防”要求，而没有从整个系统来考虑，存在一定的局限性。如因为没有系统性的防误闭锁装置，导致6kV母线接地刀闸、进线接地刀闸不能随6kV母线电压互感器柜、进线开关柜一体化提供，通常的做法是采用接地小车，并由运行人员确定是否接地，极易发生带电送接地小车的事故；而接于6kV母线的低压厂变，由于变压器柜门上没有安装与其高低压侧6kV开关柜、380V开关柜闭锁的防误闭锁装置，极易发生误入带电间隔的人身事故等。
通过采用英国FORTRESS机械程序锁可以较好的解决上述问题。FORTRESS公司的程序锁闭锁装置，在华能岳阳电厂一期已使用了1７年，从运行结果来看，性能可靠、操作简便，未出过任何闭锁失效的故障，保证了厂用电系统的安全运行，得到了广大运行人员的高度评价。为保持一、二期防误闭锁装置的一致性、沿袭运行人员已有的操作习惯，在2005年10月投入使用的华能岳阳电厂二期的厂用电系统中，亦采用了根据运行经验加以改进的由FORTRESS机械程序锁构成的机械防误闭锁装置。
2 厂用电系统五防功能上存在的问题
华能岳阳电厂二期#3、#4机每台机组设一台由发电机出口厂用分支引接的高厂变和两段6kV工作段母线（#3机为U3A、U3B，#4机为U4A、U4B），供电给本机组6kV机、炉厂用负荷。设置两段6kV公用母线C3A、C3B，供电给全厂公用负荷（由每台机的6kV工作A段分别引一回电源给6kV公用C3A段供电，每台机的6kV工作B段分别引一回电源给6kV公用C3B段供电，两个公用段之间不设联络开关）。2台机设一台启备变，供电给机组正常起、停负荷并兼作两台高厂变的备用电源，其电源引接于220kV配电装置母线。
6kV系统开关柜型号KYN18C-12，这种开关柜造型美观、防护性能好，但在五防功能上仅从开关柜本体去考虑，而没有从整个系统来考虑，存在以下问题：
2.1 6kV工作段母线进线开关柜与高厂变或启备变高压侧之间没有装设防误闭锁。当进线开关分断，手车拉出后，其间隔内的进线侧，由于变压器高压侧未断开，而有存在高压电的可能，如果此时打开后门进行检修，则可能发生误入带电间隔的人身事故。
2.2 6kV工作段与6kV公用段之间的两个联络开关柜相互间没有装设防误闭锁。当其中一个联络开关分断，手车拉出后，其间隔内的电缆头上，由于另一个联络开关未分断产生反送电，而有存在高压电的可能，如果此时打开后门进行检修，则可能发生误入带电间隔的人身事故。
2.3 6kV母线、进线、联络线的检修接地通常采用接地小车，而没有像其它负荷开关柜一样采用与手车和后门都有闭锁联系的接地刀闸机构，就是为了防止因没有完全断开所有的电源来源而发生带电合接地刀闸的事故。由于接地小车本身没有任何强制闭锁，将所有的安全责任全部转移给运行人员，而没有从技术上着手来解决问题，稍有疏忽将酿成事故，是一种治标不治本的方法。华能岳阳电厂二期的实践证明，根本的解决方法是，通过采取防误闭锁措施，取消接地小车，使6kV母线接地刀闸、进线接地刀闸、联络线接地刀闸随6kV母线电压互感器柜、进线开关柜、联络开关柜一体化提供。
2.4 励磁变压器柜门与其发变组单元之间没有装设防误闭锁。在运行过程中变压器柜门可以任意打开，极易发生跑错间隔，打开运行中变压器柜门而误入带电间隔的人身事故。
2.5 低压厂变柜门与其高低压侧6kV开关柜、380V开关柜之间没有装设防误闭锁。与上条一样，极易发生跑错间隔，打开运行中变压器柜门而误入带电间隔的人身事故。
3 机械程序锁的的配置
3.1 6kV开关柜机械程序锁的配置
3.1.1 6kV母线进线开关柜（含引至公用段的联络开关柜）：如图1所示，在柜后安装两把锁,用于闭锁进线接地刀闸,一把用于将进线接地刀闸锁定在断开位置，另一把用于将进线接地刀闸锁定在合闸位置;在挑帘(挡板)处安装一把锁用于锁定档板在关闭位置。
3.1.2 6kV干式变出线开关柜：在柜后安装两把锁, 用于闭锁出线接地刀闸，一把用于将出线接地刀闸锁定在断开位置，另一把用于将出线接地刀闸锁定在合闸位置。
3.1.3 6kV母线电压互感器柜：在柜后安装两把锁, 用于闭锁母线接地刀闸，一把用于将母线接地刀闸锁定在断开位置，另一把用于将母线接地刀闸锁定在合闸位置。
3.2 380V系统程序锁的配置
在干式变压器柜门上安装一把锁, 用于正常运行时将变压器柜门锁上；在380V母线进线开关框架上安装一把程序锁，用于将进线开关本体锁定在试验位置，使得进线开关本体不能移至工作位置。
3.3 高厂变或启备变高压侧程序锁的配置
如图2所示，在主变或启备变220kV母线侧Ⅰ、Ⅱ母刀闸上各装一把锁, 用于将Ⅰ、Ⅱ母刀闸锁定在断开位置（由于Ⅱ母侧隔离刀闸与母线侧接地刀闸为单接地刀结构，相互间本身有结构性机械闭锁，故Ⅰ母侧隔离刀闸上可不设置程序锁）。在主变或启备变220kV母线侧接地刀闸上安装两把锁,用于闭锁母线侧接地刀闸,一把用于将母线侧接地刀闸锁定在断开位置，另一把用于将母线侧接地刀闸锁定在合闸位置。在励磁变压器柜门上安装一把锁, 用于正常运行时将变压器柜门锁上。
3.4 钥匙交换箱的配置
所谓钥匙交换箱就是由机械程序锁构成的、简化机械防误闭锁程序的一种闭锁装置。钥匙交换箱内机械程序锁钥匙编号与装在开关柜、刀闸处编号相同的机械程序锁一样。如图3所示的6kV U3A段钥匙交换箱，只有当程序锁钥匙U3A01CS、U3A03CS、C3A51CS、U3A39EL、U3A21EL都插入6kV U3A段钥匙交换箱时，才能取出程序锁钥匙U3A17CE，反之亦然。整个厂用电系统共装有#3（#4）发电机单元钥匙交换箱、#3启备变单元钥匙交换箱、6kV U3A（U3B、U4A、U4B、C3A、C3B）段钥匙交换箱等9个钥匙交换箱（参见图3、图4、图5）。
4 机械程序锁的的闭锁逻辑
4.1 低压厂变回路程序锁闭锁逻辑（以3A汽机变为例）
厂变高、低压侧开关分断，拉出至试验位置（或柜外）；将厂变低压侧开关锁定在试验位置（或柜外），取出程序锁钥匙U3A21CE；用钥匙U3A21CE打开将高压侧出线接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，合上高压侧出线接地刀闸；取出将高压侧出线接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙U3A21EL，用钥匙U3A21EL打开干式变压器柜门上的程序锁，将厂变柜门打开进行检修，或作为厂变所在6kV母线U3A段接地的一个条件（见4.2条）。4.2 6kV母线和至公用段联络线接地程序锁闭锁逻辑（以U3A为例，且假设该段只有2台低压厂变）
4.2.1 6kV U3A段进线开关和至C3A公用段联络开关停电。6kV U3A段工作电源进线2301开关、备用电源进线2303开关、6kV U3A段至C3A段联络开关2305、2051开关分断，手车拉出至柜外；将2301、2303、2051（为确保安全，闭锁逻辑一定要取U3A段至C3A段联络线对侧联络开关挡板）开关挡板锁定在关闭位置，取出程序锁钥匙U3A01CS、U3A03CS、C3A51CS。 4.2.2 6kV U3A段所带低压厂变停电。按第4.1条将2339、2321开关所带厂变高压侧接地刀闸合上，取出程序锁钥匙U3A39EL、U3A21EL。 4.2.3 6kV U3A段母线和至C3A公用段联络线接地。将程序锁钥匙U3A01CS、U3A03CS、C3A51CS、U3A39EL、U3A21EL插入6kV U3A段钥匙交换箱，取出程序锁钥匙U3A17CE；用钥匙U3A17CE打开将U3A段母线接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将6kV U3A段母线接地刀闸合上，取出将U3A段母线接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙U3A17EL；用钥匙U3A17EL打开将6kV U3A段至C3A段联络线2305开关侧接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将联络线2305开关侧接地刀闸合上，取出将联络线2305开关侧接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙U3A05EL；将钥匙U3A05EL拿回控制室保存，将其作为6kV U3A段母线和至C3A公用段联络线已接地的凭据。 4.3 6kV母线工作电源进线接地程序锁闭锁逻辑（以#3机6kV工作段工作电源进线为例） 4.3.1 #3主变高压侧停电。拉开6301、6302隔离刀闸，将其锁定在断开位置，取出程序锁钥匙6301PC。 4.3.2 #3高厂变低压侧停电。#3高厂变低压侧至6kV U3A段、U3B段工作电源进线2301、2304开关分断，手车拉出至柜外；将2301、2304开关挡板锁定在关闭状态，取出程序锁钥匙U3A01CS、U3B04CS。 4.3.3 #3机6kV工作段工作电源进线接地。将程序锁钥匙6301PC、U3A01CS、U3B04CS插入#3发电机单元钥匙交换箱，取出程序锁钥匙6302-2PE；用钥匙6302-2PE打开将220kV母线侧6302-2接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将6302-2接地刀闸合上，取出将6302-2接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙6302-2EL、#3ETPE（一把锁带二把钥匙）；用钥匙6302-2EL打开将U3A段工作电源进线接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将接地刀闸合上，取出将U3A段工作电源进线接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙U3A01EL；用钥匙U3A01EL打开将U3B段工作电源进线接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将接地刀闸合上，取出将U3B段工作电源进线接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙U3B04EL；至此#3机6kV工作段工作电源进线侧已接地，可进行检修；用钥匙#3ETPE打开#3励磁变压器柜门上的程序锁，#3励磁变压器可进行检修；将钥匙U3B04EL拿回控制室保存，将其作为6kV U3A段、U3B段工作电源进线已接地的凭据。 4.4 6kV工作段备用电源进线接地程序锁闭锁逻辑 4.4.1 #3启备变高压侧停电。拉开6701、6702隔离刀闸，将其锁定在断开位置，取出程序锁钥匙6701PC。 4.4.2 #3启备变低压侧停电。#3启备变低压侧至6kV U3A段、U3B段、U4A段、U4B段备用电源进线2303、2302、2403、2402开关分断，手车拉出至柜外；将2303、2302、2403、2402开关挡板锁定在关闭位置，取出程序锁钥匙U3A03CS、U3B02CS、U4A03CS、U4B02CS。 4.4.3 6kV工作段备用电源进线接地。将程序锁钥匙6701PC、U3A03CS、U3B02CS、U4A03CS、U4B02CS插入#3启备变单元钥匙交换箱，取出程序锁钥匙6702-2PE；用钥匙6702-2PE打开将220kV母线侧6702-2接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将6702-2接地刀闸合上，取出将6702-2接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙6702-2EL；用钥匙6702-2EL打开将U3A段备用电源进线接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将接地刀闸合上，取出将U3A段备用电源进线接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙U3A03EL；用钥匙U3A03EL打开将U3B段备用电源进线接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将接地刀闸合上，取出将U3B段备用电源进线接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙U3B02EL；用钥匙U3B02EL打开将U4A段备用电源进线接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将接地刀闸合上，取出将U4A段备用电源进线接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙U4A03EL；用钥匙U4A03EL打开将U4B段备用电源进线接地刀闸锁定在断开位置的程序锁，将接地刀闸合上，取出将U4B段备用电源进线接地刀闸锁定在合闸位置的程序锁钥匙U4B02EL；至此6kV工作段备用电源进线侧已接地，可进行检修；将钥匙U4B02EL拿回控制室保存，将其作为6kV工作段U3A段、U3B段、U4A段、U4B段备用电源进线已接地的凭据。5 机械五防闭锁装置的评价
5.1 能实现五防的所有功能，可以完全杜绝误操作。机械程序锁与开关本体的“五防”闭锁配合恰当，联系密切、各施所长、融为一体，所组成的机械程序联动闭锁装置，能解决任何复杂结线和运行方式的闭锁要求；在开关柜间发生横向闭锁要求以及不同电压等级之间发生纵向闭锁要求时，采用具有灵活的闭锁功能、不受距离限制的机械程序锁，可以非常方便的达到系统整体闭锁的要求。
5.2 性能可靠、操作简便。机械程序锁的操作程序看起来复杂，实际上与操作票规定的操作顺序和操作条件完全一致，整个闭锁程序是随操作的进行而自动完成的，不需任何辅助动作，所以很容易被运行人员所掌握和接受；很难有程序故障,能最大程度保证防误系统正常运转，在可靠性方面是其它产品不能比拟的；不存在微机五防闭锁装置"走空程"（操作过程中漏项）导致误操作的问题。
5.3 免维护。FORTRESS机械程序锁采用不锈钢材料制造，防雨、防潮、防霉、防尘，满足长期可靠使用的要求，可以保证20－30年的使用寿命。
5.4 改进了6kV厂用电系统结线，使之更合理。通过采用机械程序锁，6kV母线、进线、联络线接地刀闸可随6kV母线电压互感器柜、进线开关柜、联络线开关柜一体化提供，从而取消了用于6kV母线、进线、联络线的检修接地小车，简化了运行操作，并彻底有效防止发生带电合接地刀闸的事故。
6 结论 通过采用机械程序锁构成的强制性机械防误闭锁装置，实现了整个厂用电系统的系统防误、整体闭锁，完善了厂用电系统的五防功能，具有性能可靠、操作简便等特点。该原理及其方法值得在高压开关设备的五防改造或新建项目中借鉴。
作者简介 雷春明: 1965年04月生，湖南常德人，硕士，高级工程师，曾在华能岳阳电厂从事电气技术管理工作，现调入华能巢湖电厂工作。 联系电话13685690081