隔離開關控制回路常見隱患問題分析及處理方法

麥少銳

（廣東電網有限責任公司河源供電局，廣東河源517000）

0 引言

高壓隔離開關是變電站電氣系統中重要的開關電器，它與高壓斷路器配套使用，在電網運行中起到重要作用：一是隔離電源，使檢修的設備與電力系統隔離，保證工作人員和設備的安全；二是倒閘操作，改變系統運行方式；三是用來斷開小電流電路和旁（環）路電流。但無論電力系統處于什么狀態，隔離開關都應可靠動作。而隔離開關是否可靠動作，不僅依賴于良好的機械性能，還要看它的控制回路是不是符合生產要求。如果隔離開關的控制回路存在安全隱患，將有可能引發嚴重的安全事故。

220kV變電站所用隔離開關的控制回路并不復雜，但在設計及調試階段的一些細節問題上應引起設計人員和調試人員的重視。本文就220kV聯禾變電站新擴建兩個110kV線路間隔在驗收調試過程中發現的隔離開關控制回路反復出現的分、合閘不正常故障現象，找出故障原因，并提出了電氣控制回路的改進方案。

1 隔離開關的控制原理

1.1 220kV聯禾站的一次設備結構介紹

220kV及以上電壓等級的變電站，隔離開關全部要求具有就地手動、就地電動和遠方遙控（接地開關不允許遙控）分合閘操作功能。該站新擴建的110kV線路間隔的一次設備原理圖如圖1所示。

圖1 110kV線路間隔一次示意圖

從一次圖可以看出，該站是典型的雙母設計，每段母線都有專用的母線地刀——111甲00、112甲00，線路間隔通過1QS、2QS控制選擇掛某段母線運行。刀閘操作步驟以及刀閘控制的電氣閉鎖原理也是從該一次圖得出。

1.2 隔離開關控制回路原理

圖2所示為220kV聯禾變電站新擴建110kV間隔的刀閘控制回路系統原理圖，圖3所示為刀閘控制回路中機構箱內部回路圖。

圖2 110kV間隔的刀閘控制回路系統原理圖

刀閘操作回路分兩部分：主回路是電機旋轉的動力回路，主要由電機、接觸器、熱耦、電源開關組成。控制回路是控制電機正轉、反轉、停止的命令回路，主要由按鈕、編碼鎖、限位開關、接觸器線圈及輔助接點、熱耦輔助接點組成，來實現對電機的控制、閉鎖及保護功能。

圖2中1KS為端子箱就地、遠方、指向機構箱的切換開關；就地控制分閘按鈕為1SBT；就地控制合閘按鈕為1SBH；1SBJ則是急停按鈕；GBM為倒母電源點。

圖3中分位限位微動開關為SP1；合位限位微動開關為SP2；SBT1是微動開關，用于手動操作閉鎖電動；SBT2為機構箱的遠方、就地操作把手；分、合閘控制接觸器則分別用KM1與KM2來表示；通過接觸器的啟動閉合接通電機回路，實現電機的正、反轉控制刀閘的分合。對隔離開關的遙控分、合閘操作是通過后臺監控機利用線路測控裝置進行壓板控制，遙控分閘TJ及遙控合閘HJ來實現的。

圖3 刀閘機構箱控制回路系統圖

為防止隔離開關在電動操作過程中出現“帶負荷拉合刀閘、帶電合地刀、帶地刀合閘上電”的嚴重誤操作，在電動操作機構的控制回路中加入“電氣閉鎖”環節，只有在滿足所有的操作條件時，“電氣閉鎖”環節才接通，才能進行電動操作刀閘。另外，在變電站投運成功后，運行過程中的設備檢修和倒閘操作一般都是在不停電的情況下進行的，為避免運行人員走錯刀閘位置出現誤操作，在就地分、合閘控制回路電氣閉鎖中增加了部分內容：如倒閘操作時需母聯運行時才能操作；正常停電時1刀、2刀操作加入了互相閉鎖功能，以保證各項操作準確無誤地進行。

2 隔離開關操作時的故障現狀

從新設備驗收到老設備操作，經常會碰到隔離開關不能電動操作的故障現狀。結合對控制回路的分析，主要故障現象有：

（1）電機的正反轉出現錯位，按分閘按鈕時刀閘合，按合閘按鈕時刀閘分；

（2）倒閘操作時沒有母聯開關、刀閘位置的閉鎖能直接操作；

（3）在端子箱操作分合閘時，接觸器KM1、KM2不能保持；

（4）河源地區酸雨較多，現狀由于戶外隔離開關長期受到風吹雨打，運行間隔設備停電經常不能電動操作刀閘，主要體現為：刀閘機構箱、端子箱密封不嚴，漏水潮濕，造成電氣回路松動、短路及絕緣下降；機構箱設備銹蝕卡死，動、靜觸頭變形移位，導致限位開關不能導通，主回路電機失電等現象。

針對上述現象，統計平時驗收或停電運行操作過程中刀閘不能電動操作的主要原因如表1所示。

表1 電動操作回路故障引起的隔離開關電動操作失敗情況表

3 隔離開關故障處理及原因分析

電動操作回路包含電機控制回路和電機回路，回路中的任一個元器件或者輔助接點有故障，都直接影響電動操作的成敗。當隔離開關電動操作失敗時，運行人員進行原因排查，應按“從簡到難”、從“常見到不常見”的順序進行原因查找，這樣有助于我們較快地排除故障。現場驗收調試過程中，我們針對上述問題進行了跟蹤及故障排查，找出了存在的對應故障點。

3.1 分合閘接觸器不能保持

在端子箱電動操作刀閘時，發現按下合閘按鈕，接觸器KM2不能保持住，需要一直按住合閘按鈕，這樣會造成刀閘合到位時電機還在轉動，嚴重時會燒壞電機。檢查控制回路，故障原因如下：該新間隔在端子箱的遠方、就地把手有三個選擇（遠方、就地、指向機構箱），設計方將圖2中的1N6接在圖3中的X0-16點，取消了圖2中的1N4的線。該回路在端子箱打“就地”操作時，由于1KS的3、4點斷開，控制回路沒有提供穩定電源，導致KM2接觸器不能保持回路暢通而返回。

檢查中安裝圖2、圖3的回路設計，采用“指向機構箱”的回路，如圖3中的方框所示，確保回路不能出現斷開現象。

3.2 雙母運行方式下母線刀不能相互閉鎖

在驗收過程中，模擬倒母運行時操作兩把母線刀，在操作時導致交流三相電源空開跳閘，失去了電機電源和控制電源。在檢查故障時，電源回路如圖4所示。

圖4 倒閘操作時與正常操作時的電源回路

從圖4可以看出，設計中操作1QS時取消了2QS的輔助接點閉鎖回路，在倒閘操作時，由于母聯運行，GBM帶電，為B相交流電源，而本間隔的操作回路取A相交流電，則AB相由于沒有2QS的閉鎖功能出現短路現象。在驗收過程中進行整改，在884后端接入1QS、2QS相互閉鎖回路，保證刀閘在符合條件的任何狀況下都能正確操作。

3.3 電機正反轉錯誤

主回路包括電機電源接接觸器接點位置，電機轉相錯誤，主要原因包括KM1、KM2觸點接錯，或者三相電源U、V、W到電機線路相序接反。處理步驟如下：

（1）首先要檢查控制電源及電機電源空氣開關在合上位置，用萬用表測量主回路中的QF1下端電源正常；

（2）斷開電機電源，給上控制電源，在機構箱就地操作分合閘按鈕，測量接觸器KM1、KM2的接點應對應導通；

（3）如果還是錯誤，斷開控制電源及電機電源，檢查KM1、KM2接點與電機接線是否黃、綠、紅接反。

檢查發現，現場兩個新間隔出現黃、綠、紅接線不一致，改變了A、B相近電機的回路，操作正常。

刀閘控制回路出現的隱患經常會發生，比如接觸器老化，刀閘限位位置不到位，母線刀沒有母線地刀的閉鎖、線路地刀沒有經線路電壓閉鎖等等，均會導致隔離開關電動操作出現問題，其回路中的各個組成部分都有可能發生故障，在這里不再一一列出。一旦出現問題，應對操作回路的通斷情況進行仔細檢查，逐一排查，縮小范圍，以發現故障原因，然后更換故障元件，接通回路。因此，在日常工作中，我們必須熟練掌握操作原理，一旦出現操作問題，應該馬上查找故障原因，理清解決思路，采用科學方法進行逐一檢查，從而有效解決問題。

4 結語

總而言之，隔離開關電動操作回路是變電站內至關重要的組成部分，其操作問題是主要的運行安全隱患之一，一旦發生操作故障，將會造成電網甚至人身安全事故。因此，變電站運行人員應該深入了解隔離開關操作原理，熟練掌握正確的驗收及操作方法，有效提升操作技術水平，從而能在第一時間采取故障補救措施進行緊急處理。平時更需要對各種常見問題進行一一排查，避免故障的出現；同時做好變電站設備的日常維護工作，確保設備的正常運行。

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