熱倒母線操作風(fēng)險(xiǎn)分析及優(yōu)化

高柳明，陳塏鋒，謝志毅

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

熱倒母線是電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式的手段之一。在110 kV及以上電壓等級(jí)變電站中，通過(guò)熱倒母線操作，可在不停電的前提下實(shí)現(xiàn)一段母線檢修、另一段母線運(yùn)行，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性。

熱倒母線期間，只要GIS間隔內(nèi)發(fā)生故障就會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)保護(hù)跳閘、開(kāi)關(guān)拒動(dòng)、故障切除時(shí)間延長(zhǎng)，從而給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，造成跳閘范圍擴(kuò)大。以某變電站110 kV線路在熱倒母線期間發(fā)生的一起斷路器拒動(dòng)故障為例，分析熱倒母線期間開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀把手切換風(fēng)險(xiǎn)并提出改進(jìn)優(yōu)化方案。

1 故障概況

某220 kV變電站110 kV線路在由110 kV 1M熱倒至110 kV 2M任務(wù)過(guò)程中，完成間隔就地控制屏的“開(kāi)關(guān)刀閘遠(yuǎn)方/就地切換把手”切換至“就地”位置”步驟后，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控后臺(tái)報(bào)“斷路器控制回路斷線”信號(hào)。在就地操作時(shí)，就地完整執(zhí)行“合上刀閘控制電源—合上(或拉開(kāi))刀閘—斷開(kāi)刀閘控制電源”操作后，開(kāi)關(guān)“斷路器控制回路斷線”信號(hào)已恢復(fù)。該類(lèi)異常信號(hào)較難發(fā)現(xiàn)[1]。

2 熱倒母線操作流程

熱倒母線操作是指母聯(lián)開(kāi)關(guān)在運(yùn)行狀態(tài)下，采用等電位操作原則，先合上一組母線側(cè)刀閘，確認(rèn)該組母線側(cè)開(kāi)關(guān)合上后，再拉開(kāi)另一組母線側(cè)刀閘，保證在不停電的情況下實(shí)現(xiàn)倒閘操作。運(yùn)行設(shè)備熱倒母線操作時(shí)，母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)必須按“先合后拉”的原則進(jìn)行。操作前將母聯(lián)斷路器設(shè)置為死開(kāi)關(guān)，即確認(rèn)母聯(lián)開(kāi)關(guān)在運(yùn)行狀態(tài)，將母差保護(hù)屏中的互聯(lián)壓板投入，斷開(kāi)母聯(lián)斷路器控制電源。

運(yùn)行人員熱倒母線操作一般順序?yàn)?以從1M倒熱至2M為例)：檢查母聯(lián)開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)；在母差保護(hù)屏投入“互聯(lián)壓板”；斷開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)控制電源；在匯控柜將刀閘控制方式切換至就地；合上間隔2M側(cè)刀閘；拉開(kāi)間隔1M側(cè)刀閘；在匯控柜將刀閘控制方式切換至遠(yuǎn)方；合上母聯(lián)開(kāi)關(guān)控制電源；在母差保護(hù)屏退出“互聯(lián)壓板”。

需要說(shuō)明的是，現(xiàn)場(chǎng)操作人員習(xí)慣采取開(kāi)關(guān)就地控制屏將刀閘控制方式切換至就地后就地合上或拉開(kāi)母線側(cè)刀閘的操作，較少采取后臺(tái)遠(yuǎn)方操作，究其原因與以下因素有關(guān)。

1) 部分老舊變電站刀閘電動(dòng)操作、刀閘遠(yuǎn)方遙控功能未全覆蓋。

2) 刀閘電機(jī)電源保持常退狀態(tài)，操作前需在匯控箱合上電機(jī)電源，就地操作與遠(yuǎn)方操作相比節(jié)省了來(lái)回走動(dòng)時(shí)間。就地操作遵循“合上刀閘控制電源—合上刀閘—斷開(kāi)刀閘控制電源”順序；遠(yuǎn)方操作時(shí)，操作人員步行至刀閘就地控制屏合上刀閘控制電源，再步行至監(jiān)控后臺(tái)電腦處合上刀閘，然后回到刀閘就地控制屏處斷開(kāi)刀閘控制電源。

3) 根據(jù)南方電網(wǎng)關(guān)于刀閘操作“六檢查”的規(guī)定，涉及到的檢查點(diǎn)有3處。若采用遠(yuǎn)方操作，操作結(jié)束后需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，因其不能第一時(shí)間直接觀察到刀閘變位情況，并且會(huì)增加運(yùn)行人員來(lái)回走動(dòng)的時(shí)間。

目前部分間隔特別是GIS間隔采用就地控制開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀的遠(yuǎn)方/就地切換把手一體化配置，就地進(jìn)行熱倒母線操作，在切換刀閘控制方式時(shí)會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)控制方式也一并切換至“就地”位置，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)控制回路斷線。

2 匯控箱切換把手接線方式

熱倒母線就地操作刀閘時(shí)，將開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀的遠(yuǎn)方/就地切換把手控制方式切換至“就地”位置，斷路器控制方式一并切換至就地控制，監(jiān)控后臺(tái)發(fā)“斷路器控制回路斷線”信號(hào)，此時(shí)斷路器會(huì)拒動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。下面以RCS-941B保護(hù)及ZF7A-126開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明。

2.1 控制回路斷線信號(hào)發(fā)信原理

“斷路器控制回路斷線”信號(hào)發(fā)信原理在于合位監(jiān)視繼電器(HWJ)和跳位監(jiān)視繼電器(TWJ)均不勵(lì)磁。根據(jù)該原理，按照發(fā)信時(shí)開(kāi)關(guān)所處位置將發(fā)信分為三種情況。

1) 控制回路電源失電(開(kāi)關(guān)合位、分位)。對(duì)應(yīng)TWJ和HWJ繼電器均無(wú)電源，TWJ和HWJ不勵(lì)磁。

2) 開(kāi)關(guān)合位時(shí)跳閘回路存在斷點(diǎn)。開(kāi)關(guān)合位，合閘監(jiān)視回路不通，HWJ繼電器不勵(lì)磁；跳閘回路存在斷點(diǎn)，TWJ繼電器不勵(lì)磁。

3) 開(kāi)關(guān)跳位時(shí)合閘回路存在斷點(diǎn)。開(kāi)關(guān)跳位，跳閘監(jiān)視回路不通，TWJ繼電器不勵(lì)磁；合閘回路存在斷點(diǎn)，HWJ繼電器不勵(lì)磁。

2.2 斷路器切換把手設(shè)計(jì)要求

根據(jù)南方電網(wǎng)《關(guān)于規(guī)范斷路器“遠(yuǎn)方/就地”切換控制回路設(shè)計(jì)及運(yùn)行要求的通知》，當(dāng)斷路器檢修過(guò)程中，“遠(yuǎn)方/就地”切換開(kāi)關(guān)置于“就地”位置時(shí)，需通過(guò)就地操作斷開(kāi)保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)分、合斷路器的控制回路，開(kāi)關(guān)保護(hù)“斷路器控制回路斷線”發(fā)信。

2.3 遠(yuǎn)方/就地切換把手配置

傳統(tǒng)的間隔就地控制屏切換把手標(biāo)識(shí)命名為“開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀遠(yuǎn)方/就地選擇把手”，而當(dāng)前間隔就地控制屏將“開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀切換把手”改為“開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方/就地選擇把手”“刀閘、地刀遠(yuǎn)方/就地選擇把手”兩個(gè)切換把手。對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)就地控制屏兩個(gè)切換把手的情況，熱倒母線時(shí)，在就地控制屏切換“刀閘、地刀遠(yuǎn)方/就地選擇把手”，無(wú)需切換“開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方/就地選擇把手”，開(kāi)關(guān)跳閘回路仍導(dǎo)通，不影響開(kāi)關(guān)的分合。而在原先只有一個(gè)把手的情況下，“開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀遠(yuǎn)方/就地切換把手”切換后，開(kāi)關(guān)控制回路存在斷點(diǎn)，影響開(kāi)關(guān)跳閘[2]。

3 風(fēng)險(xiǎn)分析

當(dāng)開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀遠(yuǎn)方/就地切換把手一體化配置時(shí)，針對(duì)不同電網(wǎng)調(diào)整方式的開(kāi)關(guān)操作對(duì)斷路器控制回路的影響存在差異，具體分析如下。

1) 開(kāi)關(guān)停電操作順序?yàn)閿嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)—拉開(kāi)負(fù)荷側(cè)刀閘—拉開(kāi)母線側(cè)刀閘；開(kāi)關(guān)在分閘位置，在就地控制屏拉開(kāi)母線側(cè)刀閘時(shí)，將“開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀匯控箱遠(yuǎn)方/就地切換把手”切換至就地，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)合閘回路，保護(hù)發(fā)“斷路器控制回路斷線”信號(hào)。極端情況下(如斷路器假分)，切換把手切換后拉開(kāi)刀閘的過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)，斷路器保護(hù)將拒動(dòng)。

2) 開(kāi)關(guān)送電的操作順序?yàn)楹仙夏妇€側(cè)刀閘—合上負(fù)荷側(cè)刀閘—合上開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)在分閘位置，在就地控制屏合上負(fù)荷側(cè)刀閘時(shí)，將“開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀匯控箱遠(yuǎn)方/就地切換把手”切換至就地，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)合閘回路，保護(hù)發(fā)“斷路器控制回路斷線信號(hào)”。極端情況下，斷路器保護(hù)將拒動(dòng)。

3) 熱倒母線時(shí)的開(kāi)關(guān)操作順序?yàn)殚_(kāi)關(guān)在合閘位置，母線側(cè)刀閘執(zhí)行“先合后拉”操作。以從1M倒至2M為例，檢查母聯(lián)開(kāi)關(guān)在合閘位置—合上2M側(cè)刀閘—拉開(kāi)1M側(cè)刀閘。開(kāi)關(guān)在合閘位置，開(kāi)關(guān)就地控制屏“開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀匯控箱遠(yuǎn)方/就地切換把手”切換至就地，跳閘回路被斷開(kāi)，斷路器發(fā)“斷路器控制回路斷線”信號(hào)，發(fā)生故障時(shí)開(kāi)關(guān)將拒動(dòng)。

4) 冷倒母線時(shí)開(kāi)關(guān)在分閘位置，對(duì)刀閘執(zhí)行“先拉后合”操作。以1M倒至2M為例，拉開(kāi)負(fù)荷側(cè)刀閘—拉開(kāi)1M側(cè)刀閘—合上2M側(cè)刀閘—合上負(fù)荷側(cè)刀閘?！伴_(kāi)關(guān)、刀閘、地刀匯控箱遠(yuǎn)方/就地切換把手”切換至就地，開(kāi)關(guān)合閘回路被斷開(kāi)，斷路器發(fā)“斷路器控制回路斷線”信號(hào)。

根據(jù)以上分析可知，開(kāi)關(guān)間隔在執(zhí)行各種類(lèi)型的倒閘操作時(shí)，不論開(kāi)關(guān)是在合閘位置還是分閘位置，在將“開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀匯控箱遠(yuǎn)方/就地切換把手”切換至就地時(shí)，均會(huì)發(fā)“斷路器控制回路斷線”信號(hào)，但熱倒母線時(shí)會(huì)導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)單開(kāi)關(guān)間隔而言，當(dāng)開(kāi)關(guān)間隔熱倒母線時(shí)，開(kāi)關(guān)處于合閘位置，對(duì)母線側(cè)刀閘就地執(zhí)行“先合后拉”操作，切換把手時(shí)斷路器會(huì)發(fā)“斷路器控制回路斷線”信號(hào)，此時(shí)一旦出現(xiàn)故障斷路器機(jī)構(gòu)將拒動(dòng)，而且在熱倒母線操作期間將母聯(lián)開(kāi)關(guān)設(shè)置為死開(kāi)關(guān)，會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大事故范圍[3]。

當(dāng)前，熱倒母線的間隔是存在該風(fēng)險(xiǎn)的主要間隔之一。以某巡維中心為例，所轄6座變電站中有4座存在風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備型號(hào)涉及ZF7A-126，ZF6-126CB，ZFW31等，事故范圍為一個(gè)或多個(gè)110 kV變電站失壓，存在造成嚴(yán)重事故事件的風(fēng)險(xiǎn)。

4 匯控箱切換把手優(yōu)化方案

4.1 切換把手功能拆分

在熱倒母線時(shí)選擇操作刀閘、地刀控制把手，不改變開(kāi)關(guān)的控制方式，即把開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方/就地切換把手與刀閘、地刀遠(yuǎn)方/就地切換把手拆分開(kāi)來(lái)，使倒母線操作切換刀閘選擇控制把手時(shí)，不影響斷路器的控制回路，確保保護(hù)裝置正常運(yùn)行。該優(yōu)化方案需在開(kāi)關(guān)停電時(shí)進(jìn)行，且要在改造完成后進(jìn)行充分的傳動(dòng)驗(yàn)證。

4.2 采用后臺(tái)遠(yuǎn)方操作方式

刀閘操作采用后臺(tái)遠(yuǎn)方操作方式，可將遠(yuǎn)方/就地切換把手保持在“遠(yuǎn)方”位置。首先，要進(jìn)一步提高刀閘電動(dòng)操作、刀閘遠(yuǎn)方遙控功能覆蓋率；其次，當(dāng)?shù)堕l遠(yuǎn)方遙控失敗時(shí)，刀閘操作仍需轉(zhuǎn)為就地操作。該方案在一定程度上規(guī)避了風(fēng)險(xiǎn)，但未解決根本問(wèn)題。

由此可知，開(kāi)關(guān)切換把手與刀閘、地刀切換把手功能拆分改造是消除風(fēng)險(xiǎn)最可靠、高效的方式，但需要結(jié)合后續(xù)停電計(jì)劃開(kāi)展；對(duì)于未進(jìn)行把手改造的間隔，可臨時(shí)采取后臺(tái)遠(yuǎn)方操作方式規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)匯控箱遠(yuǎn)方/就地切換把手的優(yōu)化改進(jìn)，可有效避免熱倒母線期間發(fā)生故障導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)造成故障范圍擴(kuò)大的情況，并降低熱倒母線工作的風(fēng)險(xiǎn)。