500 kV 變電站斷路器閉鎖分合閘故障處理方法探究

耿玉順

摘 要：文章通過對500 kV變電站中的500 kV系統、220 kV系統進行分析和研究，探討了500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘故障在電網運行中發生的主要原因以及可能產生的影響和危害，進一步提出了500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘故障的相關處理方法。

關鍵詞：500 kV變電站；斷路器閉鎖分合閘；事故處理

中圖分類號：TM561 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0087-03

1 斷路器閉鎖分合閘概述

1.1 術語及定義

斷路器閉鎖分合閘故障是指處于帶電合閘狀態的斷路器，由于絕緣介質壓力降低、操作機構異常、控制回路故障等造成無法正常分合閘。斷路器閉鎖分合閘故障將導致電網短路故障無法快速切除，嚴重威脅電網安全。

1.2 發生原因

在電網的實際運行中，500 kV變電站內斷路器閉鎖分合閘故障出現的原因是很多的。其中，斷路器內絕緣介質壓力降低是500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘的主要原因。另外，諸如控制電源失效、合閘儲能電機功能的缺失以及分合閘控制回路原件損壞等二次回路問題也會導致500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘故障的發生。

1.3 影 響

500 kV變電站內500 kV設備多采用的3/2接線。若電網發生故障且500 kV斷路器出現閉鎖分合閘時，開關不能正常動作來切除故障電流，此時斷路器的失靈保護會啟動，跳開所在串相鄰斷路器或母線上的所有斷路器，這樣不僅擴大了事故范圍，還容易引發電網斷面過載等電網極限運行狀態。

500 kV變電站內220 kV設備一般采用雙母雙分段接線。若220 kV線路故障且出線斷路器發生閉鎖分合閘時，該斷路器不能正常跳閘，斷路器失靈保護啟動會跳開母聯斷路器和該母線上的所有斷路器，使該段母線失壓。若母聯斷路器發生閉鎖分合閘，則會導致兩段母線失壓，從而引發大面積停電事故。

因此，對于500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘的研究對于電網安全以及故障的排除具有重要的參考價值和借鑒意義。同時，變電站值班員應按照調令盡快采取行動，對故障區域進行隔離，并及時恢復非故障區域設備供電，保證電網連續安全穩定運行。

2 500 kV變電站的常用接線方式

500 kV、220 kV是500 kV變電站內最為常見的兩個電壓等級系統，其接線方式也各不相同。

2.1 500 kV系統

500 kV系統比較常見的接線方式是一臺半斷路器接線（即3/2接線），如圖1所示，一臺半斷路器接線中有兩條主母線，在兩主母線之間串接三臺斷路器組成一個完整串，每串中兩臺斷路器之間引出一回線路或變壓器，使每一元件占有3/2臺斷路器；而在兩母線間有2臺斷路器1個元件的稱為不完整串。此種接線方式運行調度靈活，能夠保證電路的多環路供電。在實際應用中，由于多環路供電的優點，具有很高的可靠性，若由于500 kV斷路器閉鎖分合閘故障導致母線故障或單個斷路器故障退出運行，都不會導致出線停電。對于完整串，即使是雙母線都故障，也可保證出線與系統最低限度的連接。

2.2 220 kV系統

500 kV變電站200kV系統主要采用雙母雙分段或雙母帶旁路的接線方式，如圖2、圖3所示。

在圖2中，雙母雙分段的連接方式能夠較少故障發生的影響范圍，在任一段母線發生短路故障時，可將停電范圍限制到全廠或全站的1/4或1/3，因此能保證供電系統的可靠性。但是雙母雙分段接線方式的電氣設備二次接線比較復雜。圖3中的雙母帶旁路接線方式是在雙母接線上的改進連接方式，該連接方式不僅能夠減少停電范圍，而且能夠使檢修電路繼續供電。不過由于其旁路的影響，其倒換操作繁瑣，保護和自動化系統復雜，相關的費用較高。

3 500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘故障處理方法

因在實際運行中斷路器閉鎖分合閘故障主要為閉鎖分閘，故此處以斷路器閉鎖分閘為例。根據《南方電網220 kV及以上斷路器閉鎖分閘故障處置原則（試行）》，斷路器閉鎖分閘故障時，運行值班人員應在3 min內向值班調度員匯報有關情況，同時進行必要檢查和故障分析。若故障是由斷路器絕緣介質壓力降低等影響斷路器安全運行原因導致時，值班調度員接到運行人員報告后，應不待就地檢查故障原因，根據系統運行情況調整運行方式，盡快采取隔離措施。若故障是由操作機構異常、控制回路故障等其他原因導致時，現場應盡快采取措施恢復斷路器正常，若采取措施后仍不能恢復正常時，應向調度申請隔離。由于500 kV變電站中各電壓等級設備的接線方式均不相同，所以，應該根據不同情況進行具體分析。

3.1 500 kV系統

由于500 kV系統主要采用的是3/2接線方式，斷路器閉鎖分閘分為中開關和邊開關兩種情況，本文分別以圖1中的5012和5013開關為例進行研究。

3.1.1 中開關閉鎖分閘

當系統故障且中開關5012開關閉鎖分閘時，應退出5012斷路器的操作電源，斷開5011、5013開關以及甲一線、乙一線對側的開關，再無壓拉開5012開關兩側刀閘使故障開關5012隔離。此過程中，運行人員應該注意系統潮流變化，并及時匯報調度。若5012開關連接的設備因故不能停電，則應按照如下方案隔離故障：

①500 kV區域只有兩個完整串運行。

如圖1所示，假設第三串設備處于檢修狀態。此種運行方式下，若5012開關閉鎖分閘而且出線不能停電時，應退出兩個完整串內所有開關的操作電源，即退出5011、5012、5013、5021、5022、5023開關的操作電源，然后再遠方操作拉開5012開關兩側刀閘，故障開關5012隔離后迅速恢復兩個完整串內5011、5013、5021、5022、5023開關的操作電源。

②500 kV區域有三個及以上的完整串運行。

如圖1所示，此種運行方式下，若5012開關閉鎖分閘而且出線不能停電時，應退出5011、5012、5013開關的操作電源，再遠方操作拉開5012開關兩側刀閘，故障開關隔離后迅速恢復5011、5013開關的操作電源。

3.1.2 邊開關閉鎖分閘

當系統故障且邊開關5013閉鎖分閘時，應斷開5012、5023、5033開關，再無壓拉開故障開關5013兩側刀閘，將故障開關5013隔離。若5013開關連接的設備因故不能停電，則可參照3.1.1中的①和②所列規則進行故障隔離，此處不再贅述。

此外，在處理斷路器閉鎖分合閘時應該注意用電的安全。在操作的時候應該注意“五防”要求，嚴格按照五防解鎖程序進行，遵守防誤解鎖程序且防誤閉鎖裝置解鎖之后才能進行故障斷路器的隔離。由于涉及的斷路器操作比較多，而且相關操作需要的周期比較長，還應該注意該種方法的操作環境，避免不良天氣下操作，保證人身安全。此外，由于系統故障時存在安全隱患，刀閘的操作要遠方遙控進行。并且在整個線路的維修和后期的檢修中，應該盡可能的減小電路中電流，避免操作不當，造成安全事故。

3.2 220 kV系統

根據《南方電網220 kV及以上斷路器閉鎖分閘故障處置原則（試行）》，220 kV系統雙母線接線方式下，斷路器閉鎖分閘主要分為出線斷路器、旁路斷路器和母聯斷路器三種情況。

3.2.1 出線斷路器閉鎖分閘

雙母線接線方式下出線斷路器閉鎖分閘，故障隔離處置原則與220 kV系統是否具備帶路條件而不同。

①不具備旁母代路條件。

以圖2為例，假設AB1線、#1聯變掛1母，AB2線掛2母，220 kV系統和環運行。當251開關發生閉鎖分閘時，應將#1聯變253開關間隔熱倒至2母運行，然后斷開1M、2M母聯25M開關和1M、3M分段250開關，從而將故障的251開關隔離。若#1聯變253開關設備存在缺陷的，應采取冷倒操作方式，即先斷開253開關，再拉開2531刀閘，然后再合上2532刀閘。

②具備旁母代路條件。

以圖3為例，假設AB1線、#1聯變掛1母，AB2線掛2母，旁路開關26K掛1母熱備用，220 kV系統和環運行。當251 開關發生閉鎖分閘時，應將旁路開關26K與故障斷路器251并聯后，采用拉開無阻抗環路電流的方法將故障斷路器251隔離。此處應注意，若主變間隔開關閉鎖分閘，只有當主變兩側都具備帶路條件時才能用旁路斷路器代主變運行。

3.2.2 旁路斷路器閉鎖分閘

雙母接線方式下旁路斷路器閉鎖分閘隔離處置原則可參照3.2.1出線斷路器閉鎖分閘的處置原則。

3.2.3 母聯斷路器閉鎖分閘

若母聯斷路器閉鎖分閘故障是由操作機構異常、控制回路故障等其他原因導致時，值班員應向調度申請將母聯斷路器設置為死開關，并按現場規程要求調整母差保護，然后再根據調令采取隔離措施。

在事故處理時應注意，當母聯的隔離開關具備拉開空載母線條件時，應選擇母聯斷路器兩側的一條母線，將其所帶的所有元件逐一倒至另一條母線后，再拉開母聯斷路器兩側隔離開關將其隔離。對于設備運行維護單位已確認設備存在缺陷或母聯斷路器非全相故障的，應采取冷倒操作方式。當隔離開關不具備拉開空載母線條件時，應將母聯斷路器兩側母線停電后，再無壓拉開故障斷路器兩側隔離開關將其隔離。

4 結 語

500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘處理方法的探究，在電力安全以及電力供應上有著重要意義，也將推動我國電力系統的發展和完善。綜合研究表明，500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘處理方法中，500 kV系統主要采用相鄰斷路器轉熱備用的隔離方法，這種方法能夠減少在操作過程中的風險；220 kV系統根據接線方式的不同，在雙母線雙分段接線線路和雙母線帶旁路接線線路中分別采用母聯斷路器串代和旁代來完成隔離，但是這種處理方法應該注意旁路斷路器應該和被帶線路的斷路器在同一母線上，注意保護配合和重合閘配制。

因此，在500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘處理方法的研究，應該結合實際對方法進行不斷的檢驗和完善，防止由于斷路器閉鎖分合閘導致的安全事故。

參考文獻：

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