220 kV GIS設備操作聯鎖回路分析

段文學，譚武光，李永濤

（1.云南電網有限責任公司 文山供電局，云南 文山 663000；2.云南電網有限責任公司教育培訓評價中心，云南 昆明 650204）

0 引 言

220 kV GIS設備操作聯鎖回路的主要作用是檢查確認關聯設備的分、合閘狀態及運行方式，以判斷所需操作的設備是否滿足聯鎖釋放條件[1]。當滿足聯鎖釋放條件時，允許對該設備進行分、合閘操作。因GIS組合電氣中的斷路器、刀閘、接地開關以及互感器等設備組合在封閉的SF6氣室里，所以斷路器、刀閘、接地開關動、靜觸頭的工作狀態只能通過輔助接點和機械指示來間接反映[2]。在合上接地開關前不能進行直接驗電，只能通過間接驗電的方式來判斷預接地處是否確無電壓。當驗電回路發生故障或異常時，極易發生誤操作[3]。采用設備操作電氣聯鎖回路可有效防止電氣誤操作事件的發生，特別是帶負荷拉合刀閘、帶接地開關合閘及帶電合接地開關等惡性誤操作事件[4]。

220 kV GIS設備操作聯鎖回路按間隔類型可分為線路間隔、變壓器間隔、母聯（分段）斷路器間隔以及母線PT間隔聯鎖回路等4種類型，按設備類型可分為斷路器、刀閘以及接地開關聯鎖回路等3種類型。

1 220 kV線路開關設備電氣操作聯鎖回路分析

1.1 220 kV線路開關設備的操作聯鎖回路分析

220 kV線路開關設備的操作聯鎖一次回路接線如圖1所示，線路（以富鋁Ⅳ回線254開關為例）開關設備的操作聯鎖涉及母聯212、234開關，分段213、224開關以及4組母線TV 2901、2902、2903、2904間隔設備的運行狀態或運行方式。

圖1 220kV線路開關一次聯鎖示意圖

母線側刀閘操作聯鎖回路中，母線側刀閘的倒母操作需滿足以下兩個條件。一是Ⅰ、Ⅱ組母線通過母聯212開關及其兩側刀閘并列運行，即212開關及2121、2122刀閘必須在合閘運行位置。二是當Ⅰ、Ⅱ母聯212開關在分閘位置時，需通過Ⅲ、Ⅳ母聯234開關、Ⅱ、Ⅳ分段224開關及Ⅰ、Ⅲ分段213開關使Ⅰ組與Ⅱ組母線并列運行，從而進行倒母操作。此時應保證Ⅱ/Ⅳ分段224開關其兩側2242和2244刀閘、Ⅰ/Ⅲ分段213開關其兩側2131和2133刀閘以及Ⅲ/Ⅳ母聯234開關及其兩側2343和2344刀閘在合閘位置。

220 kV GIS設備的操作聯鎖邏輯在220 kV交流站控系統中進行判斷，其判斷結果由測控裝置（接口屏）XX-109和XX-139輸出，送到相應設備的就地控制柜，串入控制回路中，實現就地操作聯鎖功能。254開關間隔設備的聯鎖邏輯如表1所示。以2541刀閘的分、合閘操作聯鎖邏輯為例，當2541刀閘的操作聯鎖邏輯條件滿足時，從測控裝置Q1-109和Q1-139輸出2541刀閘允許就地操作的信號。2541刀閘的分閘聯鎖條件為254開關在分閘位置或2542刀閘在合閘位置，且Ⅰ母線與Ⅱ母線在連接運行狀態。2541刀閘的合閘聯鎖條件為254開關在分閘位置及2542刀閘在分閘位置，25417、25460及29010接地開關在分閘位置，或2542、2121、2122刀閘及212開關在合閘位置。

1.2 斷路器操作聯鎖回路分析

斷路器的操作聯鎖回路如圖2所示，斷路器聯鎖邏輯如表1所示。在220 kV交流站控系統中，判斷254斷路器的分閘操作無任何條件。254斷路器的合閘操作邏輯條件為2541刀閘在分閘位置或2541刀閘在合閘位置、2542刀閘在分閘位置或2542刀閘在合閘位置以及2546刀閘在分閘位置或2546刀閘在合閘位置3個條件相與形成與邏輯。即254斷路器的就地操作允許條件為DS1（2541）、DS（2542）及DS2（2546）刀閘均在分閘位置或合閘位置。斷路器操作電氣聯鎖釋放條件為聯鎖繼電器LSJ失磁，其常閉接點閉合。LSJ由LSJ1、LSJ2及LSJ3聯鎖繼電器的常開接點并聯啟動[5]。

表1 254開關間隔設備聯鎖邏輯表

圖2 斷路器的操作聯鎖回路示意圖

LSJ1由刀閘DS1分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點以及手動/電動操作行程開關的常開接點并聯啟動。要使LSJ1失磁，要求刀閘DS1的分閘繼電器和合閘繼電器失磁，即無分閘脈沖和合閘脈沖加入，且DS1的手動操作把手未插入，處在電動操作狀態[6]。LSJ2由刀閘DS2分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點以及手動/電動操作行程開關的常開接點并聯啟動。LSJ3由刀閘DS分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點已加急手動/電動操作行程開關的常開接點并聯啟動。因此，斷路器操作電氣聯鎖釋放條件為LSJ1、LSJ2以及LSJ3均失磁，使LSJ也失磁，即DS1（2541）、DS（2542）及DS2（2546）3把刀閘均無分閘和合閘脈沖加入且3把刀閘處在電動操作狀態。

1.3 DS1（2541）刀閘電氣聯鎖回路分析

2541刀閘的分閘聯鎖條件為254開關在分閘位置或2542刀閘在合閘位置，且Ⅰ母線與Ⅱ母線在連接運行狀態。2541刀閘的合閘聯鎖條件為254開關在分閘位置及2542刀閘在分閘位置，25417、25460及29010接地開關在分閘位置，或2542、2121、2122刀閘及212開關在合閘位置。

DS1（2541）刀閘電氣聯鎖回路如圖3所示，其中Q1-109和Q1-139為從測控裝置（接口屏）發出的刀閘就地操作允許信號。Q1-101為控制電源公共端，Q1-103為從測控裝置（接口屏）發出的刀閘遠方合閘信號，Q1-133為從測控裝置（接口屏）發出的刀閘遠方分閘信號。在LSDS1與21N之間接入DS1電氣聯鎖回路，CK13為手動/電動操作聯鎖開關，當插入操作手柄時CK13常閉接點斷開，切斷電氣操作回路實現手動操作時的電氣操作閉鎖。當操作手柄撥出時，CK13常閉接點閉合，可進行電動操作。

刀閘電動分、合閘工作過程如下所示。

就地合閘：Q1-101→遠方/就地控制選擇開關ZK2:1-2→Q1-109→Q1-139→就地分/合閘控制開關CZK2:3-4→分閘繼電器TJ12:61-62→行程開關CK12:1-2→合閘繼電器HJ11：A1-A2→行程開關CK13:NO-COM→行程開關CK21:4-3→輔助接點DL:112-111→聯鎖LSDS1→21N。合閘繼電器HJ11帶電勵磁，合閘繼電器動作，其常開接點閉合，啟動電機運轉（正轉），帶動傳動機構使刀閘合閘。刀閘合閘后，刀閘輔助接點CK12斷開，切斷合閘繼電器電源，電機停止運轉。

遠方分閘：Q1-101→Q1-133→合閘繼電器HJ11:61-62→行程開關CK11:1-2→分閘繼電器TJ12：A1-A2→行程開關CK13:NO-COM→行程開關CK21:4-3→輔助接點DL:112-111→聯鎖LSDS1→21N。分閘繼電器TJ12帶電勵磁，分閘繼電器動作，其常開接點閉合，啟動電機運轉（反轉），帶動傳動機構使刀閘分閘，刀閘分閘后，刀閘輔助接點CK11斷開，切斷分閘繼電器電源，電機停止運轉。

DS1電氣聯鎖回路如圖3右半部分所示。操作2541刀閘首先必須滿足兩個前提條件，一是Ⅰ段母線TV接地開關29010在分閘位置，二是線路開關負荷側接地開關25460在分閘位置。其次在以下3種情況下聯鎖條件滿足，閉鎖開放，可對2541刀閘進行分/合閘操作。

圖3 DS1控制回路及聯鎖回路示意圖

一是Ⅱ母側2542刀閘在分閘位置且254開關在分閘位置；二是當2542刀閘在合閘位置時，需保證Ⅰ/Ⅱ母聯212開關及其兩側2121和2122刀閘均在合閘位置；三是當2542刀閘在合閘位置。但212開關在分閘位置時，需保證Ⅱ/Ⅳ分段224開關其兩側2242和2244刀閘均在合閘位置、Ⅰ/Ⅲ分段213開關其兩側2131和2133刀閘均在合閘位置、Ⅲ/Ⅳ母聯234開關及其兩側2343和2344刀閘均在合閘位置。

2 220 kV母聯（分段）開關設備電氣聯鎖回路分析

母聯（分段）開關設備的操作聯鎖邏輯如表2所示。母聯（分段）開關間隔設備操作聯鎖邏輯同樣在220 kV交流站控系統中進行判斷，其判斷結果由（測控裝置）接口屏輸出，判斷邏輯與線路間隔相似，下面僅就電氣聯鎖回路進行分析[7]。

表2 212開關間隔設備聯鎖邏輯表

220 kV母聯（分段）開關設備電氣聯鎖一次接線如圖4所示。以212開關為例，其操作電氣聯鎖涉及母聯234開關，分段213、224開關以及4組母線TV 2901、2902、2903、2904間隔設備的運行狀態或運行方式[8]。

圖4 220 kV母聯（分段）開關一次聯鎖示意圖

2.1 220 kV母聯（分段）開關操作電氣聯鎖回路

220 kV母聯212開關操作電氣聯鎖回路如圖5所示，母聯212開關操作電氣聯鎖回路涉及刀閘DS1（2121）和DS2（2122）的運行狀態或工作方式。212斷路器的就地操作允許條件為DS1（2121）及DS2（2122）刀閘均在分閘位置或合閘位置。斷路器操作電氣聯鎖釋放條件為聯鎖繼電器LSJ失磁，其常閉接點閉合，LSJ由LSJ1、LSJ2聯鎖繼電器的常開接點并聯啟動，LSJ1由刀閘DS1的分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點以及手動/電動操作行程開關的常開接點并聯啟動。要使LSJ1失磁，要求刀閘DS1的分閘繼電器和合閘繼電器失磁，即無分閘脈沖和合閘脈沖加入，且DS1的手動操作把手未插入，處在電動操作狀態。LSJ2由刀閘DS2分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點以及手動/電動操作行程開關的常開接點并聯啟動。斷路器操作電氣聯鎖釋放條件為LSJ1、LSJ2均失磁，使LSJ也失磁，即DS1（2121）、DS2（2122）兩把刀閘均無分閘和合閘脈沖加入，且兩把刀閘處在電動操作狀態。

圖5 212斷路器聯鎖回路圖

2.2 220 kV母聯212開關間隔刀閘、接地開關操作電氣聯鎖回路

220 kV母聯212開關間隔刀閘、接地開關操作電氣聯鎖回路如圖6所示。DS1（2121）刀閘操作電氣聯鎖時，釋放條件為ES2（21227）接地開關在分閘位置、Ⅰ段母線TV接地開關29017在分閘位置以及212開關在分閘位置。DS2（2122）刀閘操作電氣聯鎖時，釋放條件為ES1（21217）接地開關在分閘位置、Ⅱ段母線TV接地開關29027在分閘位置以及212開關在分閘位置。ES1（21217）接地開關操作電氣聯鎖時，ES1（21217）接地開關聯鎖釋放條件為DS2（2122）刀閘在分閘位置。ES2（21227）接地開關操作電氣聯鎖時，釋放條件為DS1（2121）刀閘在分閘位置。

圖6 212開關間隔聯鎖回路圖

3 220 kV GIS設備電氣聯鎖回路運行總結

220 kV線路開關和母聯（分段）開關設備的電氣聯鎖涉及母聯212、234開關、分段213、224開關以及4組母線TV 2901、2902、2903、2904間隔設備的運行狀態或運行方式。GIS設備電氣聯鎖應綜合考慮相關設備的運行狀態和運行方式，保證操作順序的正確性且不發生帶負荷拉/合刀閘、帶電合接地刀閘、帶接地開關合閘以及誤入帶電間隔等[9]。

刀閘的電氣聯鎖釋放條件為與之相關聯的開關和接地開關等在分閘位置[10]。線路開關和變壓器開關母線側刀閘的操作聯鎖因需考慮倒母操作而尤其復雜，倒母操作的前提條件是兩段母線運行在等電位狀態下，因此在倒母操作前應考慮Ⅰ（Ⅲ）段母線及Ⅱ（Ⅳ）段母線的運行方式。在雙母四分段接線方式下，有兩種倒母操作運行方式。一是Ⅰ段母線與Ⅱ段母線并列運行，即Ⅰ/Ⅱ母線母聯212開關及其兩側2121和2122刀閘均在合閘位置。二是當212開關或兩側刀閘在分閘位置時，應使Ⅰ段母線與Ⅱ段母線經母聯234開關、分段213開關以及224開關并列運行。即應保證Ⅱ/Ⅳ分段224開關其兩側2242和2244刀閘均在合閘位置、Ⅰ/Ⅲ分段213開關其兩側2131和2133刀閘均在合閘位置、Ⅲ/Ⅳ母聯234開關及其兩側2343和2344刀閘均在合閘位置。當采用第二種方式進行倒母操作時，應斷開213、234、224開關的操作電源空開，使4段母線連接在一起。

4 結 論

Ⅰ/Ⅱ段母線保護和Ⅲ/Ⅳ段母線保護處在互聯運行方式下，接地開關的操作聯鎖釋放條件為相關的刀閘在分閘位置，相應線路或母線無電壓。值得注意的是，所有刀閘和接地開關均設置有“聯鎖/解鎖”選擇切換開關與聯鎖回路并聯，用于在緊急情況下進行解鎖操作。此外，在使用解鎖操作前，應全面檢查相關設備的運行狀態或運行方式，確認滿足聯鎖釋放條件下方可進行操作，避免發生誤操作事件。