电气“五防”究竟指啥？深度解析其联锁机制

什么是五防

按照国网公司在《防止电气误操作装置管理规定》中描述，防误装置的设计应遵循的原则为“凡有可能引起误操作的高压电气设备，均应装设防误装置”，因此一次电气设备防误装置应实现以下功能（简称五防）：

1.防止误分、误合断路器（开关）；

2.防止带负荷拉、合隔离开关（闸刀）或进、出手车；

3.防止带电挂（合）接地线（接地闸刀）；

4.防止带接地线（接地闸刀）合断路器（开关）、隔离开关（闸刀）；

5.防止误入带电间隔。

除此之外，二次设备防误应做到：

1.防止误碰、误动运行的二次设备；

2.防止误（漏）投或停继电保护及安全自动装置；

3.防止误整定、误设置继电保护及安全自动装置的定值；

4.防止继电保护及安全自动装置操作顺序错误。

PART.2

什么是高压开关柜的五防

以高压开关柜为例，其五防具体表现为：

1.防止误分、误合开关；

2.防止带负荷摇出、摇入开关小车；

3.防止带电合接地闸刀；

4.防止带接地闸刀摇入开关小车；

5.防止误入带电间隔。

PART.3

五防如何实现

防止误分、误合开关可采用提示性的装置，如仪表室门上装有提示性的按钮或者转换开关。其他四防应采用强制性装置，一方面，可以采用机械联锁，用机械零部件的传动实现机械闭锁，同时操作控制开关上可以装设翻牌，有时还可以装设程序锁，以提示是否对位；另一方面，还可以采用电气联锁，实现防止误操作的某个功能。

01

防止误分、误合开关

主要通过机械闭锁和电气闭锁实现，开关带有分合闸闭锁装置，操作指令与操作设备对应一致才能对被操作设备进行操作。

图1 五防装置

以防止误合开关为例，开关小车只有在工作位置或试验位置时，才能对开关进行合闸操作；当开关小车在工作位置与试验位置之间转换的过程中（非工作非试验位置），开关不能进行合闸操作。

如下图所示，闭锁线圈Y1位于合闸按钮上方，闭锁线圈的铁芯处于合闸按钮内侧，微动开关S0处于闭锁线圈的上方，串联于合闸回路之中，此处为合闸轴与合闸按钮同时动作。

图2 弹簧操纵机构部分实物图

下图为闭锁回路和合闸回路的二次回路图，结合该回路进行分析。

图3 二次回路图

当开关小车处于非工作非试验位置时，微动开关S8和S9均断开，整个闭锁回路不导通，闭锁线圈Y1不得电，铁芯处于自由状态，对合闸轴有一定的阻挡，当手动或电动合闸时，阻挡合闸轴的转动，无法进行合闸，实现了机械闭锁。同时，微动开关S0常开接点断开，使得合闸回路不导通，无法进行合闸，实现了电气闭锁。

实物图如下图所示。

图4 实现闭锁

当开关小车处于试验位置时，微动开关S8闭合；当开关小车处于工作位置时，微动开关S9闭合，即当开关小车处于试验位置或工作位置时，整个闭锁回路导通，闭锁线圈Y1得电，铁芯上移，释放对合闸轴的阻挡，使得微动开关S0常开接点闭合，满足了合闸回路导通的一个条件。

实物图如下图所示。

图5 释放闭锁

另外一方面，当开关小车处于工作位置或试验位置时，联锁弯板下移，释放对合闸轴的闭锁，开关可以进行合闸。当开关小车处于非工作非试验位置时，联锁弯板上移，对合闸轴有一定的闭锁，开关无法进行合闸，实现了机械闭锁。

图6 联锁弯板下移

图7 联锁弯板上移

02

防止带负荷摇出、摇入开关小车

主要通过联锁杆及小车底盘内部的机械装置以及分、合闸机构（机械联杆）同时实现，开关合闸通过联锁杆作用于底盘上的机械装置，使开关小车无法移动。

图8 联锁杆压住底盘挡板

首先分析防止带负荷摇出开关小车，当开关小车在工作位置开关合闸后，如下图所示，在底盘车内部的闭锁装置将丝杠锁定，使得开关小车不会被摇出。

图9 开关小车在工作位置时丝杠锁定

接下来分析防止带负荷摇入开关小车，当开关小车在试验位置开关合闸后，如下图所示，在底盘车内部的闭锁装置将丝杠锁定，使得开关小车不会被摇入。

图10 开关小车在试验位置时丝杠锁定

03

防止带电合接地闸刀

主要采用机械闭锁和电气闭锁实现。

（1）采用机械强制联锁

当开关小车处于试验位置或检修位置时，接地闸刀操作孔闭锁挡板应能按动自如，可以合接地闸刀；当小车处于工作位置或非工作非试验位置时，挡板应无法按下，不可以合接地闸刀，从而实现了机械闭锁。

当开关小车处于试验位置或检修位置，接地闸刀处于分位时，接地闸刀操作孔闭锁挡板挡住了接地闸刀操作孔，没有被按下。

图11 接地闸刀在分位

当接地闸刀处于合位时，接地闸刀操作孔闭锁挡板被按下，无法抬起。

图12 接地闸刀在合位

当开关小车处于工作位置或非工作非试验位置时，接地闸刀操作孔闭锁挡板无法按下，是由于与其同轴相连的挡板被底盘车右侧限位板阻挡，如下图所示。因此接地闸刀无法合闸，实现了防止带电合接地闸刀。

图13 限位板阻挡挡板

（2）采用电气强制联锁

只有当出线侧不带电时，接地闸刀才能合闸。工作原理是开关柜安装强制闭锁型带电指示器，接地闸刀安装闭锁线圈，将带电指示器的辅助触点接入接地闸刀闭锁线圈回路，带电指示器检测到出线侧带电后闭锁接地闸刀合闸回路，从而实现了防止带电合接地闸刀。

图14 闭锁电磁铁

04

防止带接地闸刀摇入开关小车

开关小车在试验位置，接地闸刀分闸时，一方面，接地闸刀操作孔闭锁挡板没有被按下，导轨上的挡板和导轨下的挡块处于下图所示的缩回位置。

图15 挡板和挡块缩回

另一方面，接地闸刀联锁板与丝杠之间有一定的距离，对丝杠没有闭锁，开关小车可以摇入工作位置。

图16 未闭锁丝杠

开关小车在试验位置，接地闸刀合闸时，一方面，接地闸刀操作孔闭锁挡板被按下，导轨上的挡板和导轨下的挡块处于下图所示的探出位置。

接地闸刀操作孔闭锁挡板的传动机构带动柜内开关小车右导轨下的挡块顶住了小车的传送丝杆连锁机构，使小车无法移动，同时右导轨上的挡板也阻挡小车的进入。

图17 挡板和挡块探出

另一方面，接地闸刀联锁板受到力的作用，被推动到底盘车内，闭锁丝杠限位器，使得开关小车无法摇入工作位置，实现了机械闭锁。

图18 闭锁丝杠

05

防止误入带电间隔

主要采用了机械闭锁和电气闭锁。

（1）接地闸刀与开关柜后柜门的机械闭锁

工作原理主要是通过接地闸刀的操作连杆转动，实现开关柜后柜门的闭锁和解锁。当在出线侧无电，并且开关小车处于试验位置时，合上接地闸刀，开关柜后柜门门板上的机械闭锁钩解锁，此时可以打开开关柜后柜门门板。

下图是接地闸刀处于分闸位置闭锁钩的位置，闭锁钩呈水平状态，闭锁开关柜后柜门，使得开关柜后柜门无法打开。

图19 闭锁开关柜后柜门

下图是接地闸刀处于合闸位置时闭锁钩的位置，闭锁钩呈垂直状态，开关柜后柜门可以打开。

图20 解锁开关柜后柜门

（2）对于没有接地闸刀的开关柜，必须在高压停电后，开关柜后柜门电磁锁解锁，才能打开开关柜后柜门。

开关柜继电仪表室门板上安装有开关柜智能显控装置，在智能显控装置的右上角为高压带电显示区域，显示出线侧是否带电，如图21所示，开关柜后柜门上安装有电磁锁，如图22所示。

图21 智能显控装置和高压带电显示装置

图22 电磁锁

结合电气闭锁原理图进行分析，当开关小车在试验位置，并且带电显示器显示出线侧无电情况下，接地闸刀闭锁线圈DS1和柜门闭锁线圈DS0均带电，铁芯吸合，接地闸刀闭锁铁芯，释放对接地闸刀操作孔闭锁挡板的阻挡，闭锁挡板可以压下，进行接地闸刀合闸操作，同时，柜门铁芯释放对开关柜后柜门的阻挡，可以打开开关柜后柜门，从而实现了防止误入带电间隔。

图23 电气闭锁原理图

DS1：接地闸刀闭锁线圈。

DS0：柜门闭锁线圈。

DXN：当带电显示器显示无电时，触点闭合。

1G：小车位置触点，小车在试验位置时，触点闭合。

（3）当开关小车从工作位置移至试验位置后，上下活门均关闭，将静触头盒隔开，这个主要是通过开关时两侧的活门提升机构完成的，开关小车拉出过程中，开关柜柜体上下活门自动关闭，实现了机械闭锁，最终实现了防止误入带电间隔。

图24 防止误入带电间隔

来源：网络

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