超高壓電網(wǎng)500 kV 線路接地刀閘防誤閉鎖原理及典型問題分析

嚴(yán)太山 ，房雪雷 ，李 炎 ，朱 濤 ，宋仁杰 ，洪文慧

（1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司合肥供電公司，安徽 合肥 230000;2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司培訓(xùn)中心，安徽 合肥 230000;3.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司超高壓分公司，安徽 合肥 230000;4.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司安慶供電公司，安徽 安慶 246000;5.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司宣城供電公司，安徽 宣城 242000）

為防止倒閘操作中操作人員不熟悉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、操作風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控不到位、誤入帶電間隔等原因造成誤操作，在超高壓電網(wǎng)中，依托智能監(jiān)控、信息傳輸及可視化技術(shù)，廣泛采用了具備全站防誤閉鎖邏輯可視化功能的監(jiān)控一體化“五防”系統(tǒng)[1-2]。但由于設(shè)備老舊、防誤閉鎖回路不完整等因素，造成站內(nèi)部分設(shè)備防誤功能不完整、不可靠等問題[3-4]，尤其是對(duì)于超高壓變電站中500 kV 線路接地閘刀，如何根據(jù)其防誤隱患缺陷，制定有效措施及規(guī)范運(yùn)維驗(yàn)收管理，是目前超高壓變電站安全生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)關(guān)注的問題。

1 500 kV 系統(tǒng)接線

如圖1 主接線圖所示，500 kV 系統(tǒng)采用3/2 接線方式，共有主變2 臺(tái)，500 kV 斷路器10 臺(tái)，出線4 回，其中線路3 間隔配置有融冰刀閘，每回線路出線側(cè)均有三相電壓互感器及避雷器。

圖1 500 kV 系統(tǒng)主接線圖

2 500 kV 線路接地刀閘邏輯閉鎖

對(duì)于500 kV 線路接地刀閘來(lái)說(shuō)，其邏輯閉鎖除了與該地刀直接電氣相連的刀閘相關(guān)外，還須滿足線路無(wú)壓的判定條件。對(duì)于敞開式的常規(guī)變電站，在線路電壓互感器端子箱內(nèi)，一般有保護(hù)電壓、測(cè)量電壓、故障錄波器二次電壓空氣開關(guān)；對(duì)于智能變電站，在邊開關(guān)的智能組件柜內(nèi)也配置有滿足相應(yīng)功能需要的保護(hù)及測(cè)量二次電壓空氣開關(guān)。若在線路正常運(yùn)行狀態(tài)下，電壓互感器二次電壓空氣開關(guān)斷開，則測(cè)控及監(jiān)控后臺(tái)采集的線路電壓為零，而實(shí)際線路二次線電壓為正常值100 V（二次值）。因此，對(duì)于線路無(wú)壓判別的與門條件中時(shí)，必須加入二次空開為合位的位置條件，防止在線路有壓時(shí)，誤判為線路無(wú)壓，造成帶電合線路接地倒閘的誤操作風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)線路有無(wú)配置三相電壓繼電器，500 kV 線路接地刀閘防誤操作邏輯閉鎖中的無(wú)壓判別條件也存在差異。

2.1 未配置電壓繼電器的線路接地刀閘防誤邏輯

對(duì)于常規(guī)變電站，線路電壓互感器二次電壓空氣開關(guān)的分合位置是通過(guò)輔助接點(diǎn)將位置信號(hào)以電纜開入至測(cè)控，測(cè)控裝置通過(guò)MMS 網(wǎng)傳輸至監(jiān)控后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)二次電壓空氣開關(guān)位置的實(shí)時(shí)采集。

由于線路側(cè)未配置電壓繼電器，線路無(wú)壓的判斷只能由測(cè)控裝置通過(guò)電壓遙測(cè)值的大小實(shí)現(xiàn)判別。最典型的判別方式為測(cè)控將實(shí)時(shí)采集的二次電壓與設(shè)定無(wú)壓的門檻值（通常取65%額定電壓）比較，并將比較結(jié)果轉(zhuǎn)化為虛遙信傳輸至監(jiān)控后臺(tái)，作為監(jiān)控后臺(tái)判定線路無(wú)壓的依據(jù)。對(duì)于新一代監(jiān)控“五防”系統(tǒng)，根據(jù)測(cè)控裝置上傳的二次電壓數(shù)據(jù)，可直接通過(guò)預(yù)設(shè)的內(nèi)部程序判斷線路是否滿足無(wú)壓條件，并將判定結(jié)果納入后臺(tái)“五防”邏輯規(guī)則運(yùn)算中。

因此，未配置電壓繼電器的線路接地刀閘防誤操作邏輯閉鎖條件，與其電氣直接相連的刀閘在分閘位置、電壓互感器二次空開合位、線路無(wú)壓，以500 kV 線路1 間隔504367 接地刀閘為例，其邏輯規(guī)則如圖2 所示。

圖2 504367 接地刀閘邏輯閉鎖規(guī)則

2.2 帶電壓繼電器的線路接地刀閘防誤邏輯

500 kV 線路電壓繼電器一般配置在空開下端口，如圖3 所示，圖中3ZKK 為電壓互感器二次空開，1YJ、2YJ、3YJ 為線路三相電壓繼電器。當(dāng)空開3ZKK 斷開，電壓繼電器失壓，測(cè)控采集二次電壓值為0 V。因此，只有在3ZKK 處于合位狀態(tài)，電壓繼電器采集電壓才是有效電壓數(shù)據(jù)，在線路接地刀閘操作邏輯閉鎖條件中必須加入二次空開狀態(tài)來(lái)判別線路無(wú)壓。

圖3 500 kV 線路電壓繼電器接線原理圖

以圖1 中500 kV 線路4 間隔505167 接地刀閘為例，其邏輯規(guī)則如圖4 所示。

圖4 505167 接地刀閘邏輯閉鎖規(guī)則

3 500 kV 線路接地刀閘電氣閉鎖

在500 kV 線路接地刀閘電氣閉鎖方面，智能變電站由于線路配置有帶電顯示器，無(wú)須再單獨(dú)裝設(shè)線路電壓繼電器。因此，智能變電站線路接地刀閘控制回路中的電氣閉鎖實(shí)現(xiàn)方式與傳統(tǒng)敞開式變電站也存在不同之處。

3.1 敞開式變電站接地刀閘電氣閉鎖回路

對(duì)于不帶電壓繼電器的線路，線路接地刀閘控制回路中的電氣閉鎖部分，一般由直接電氣相連的兩把刀閘常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成。以接線圖中500 kV線路1 間隔504367 接地刀閘為例，當(dāng)50431 和50422刀閘處于分閘位置，且刀閘對(duì)應(yīng)三相輔助接點(diǎn)發(fā)生相應(yīng)變位，504367 接地刀閘才能通過(guò)電氣閉鎖控制。其電氣閉鎖回路如圖5 所示。其中，50431DSa 代表50431 刀閘A 相輔助接點(diǎn)，50431DSb 代表50431刀閘B 相輔助接點(diǎn)，50431DSc 代表50431 刀閘C相輔助接點(diǎn)，50422DSa 代表50422 刀閘A 相輔助接點(diǎn)，50422DSb 代表50422 刀閘B 相輔助接點(diǎn)，50422DSc 代表50422 刀閘C 相輔助接點(diǎn)。

圖5 504367 接地刀閘電氣閉鎖回路

若線路電壓互感器端子箱內(nèi)帶有三相電壓繼電器，在接地刀閘電氣閉鎖回路中還應(yīng)加入電壓繼電器的常閉輔助接點(diǎn)，其意義在于，只有當(dāng)線路三相無(wú)壓，三相電壓繼電器對(duì)應(yīng)的常閉輔助接點(diǎn)閉合，與其直接電氣相連的兩把刀閘處于分閘位置，3 個(gè)條件均滿足時(shí)，該接地刀閘方能允許操作。以接線圖中500 kV 線路3 間隔504167 接地刀閘為例，電氣閉鎖回路如圖6 所示。

圖6 504167 接地刀閘電氣閉鎖回路

3.2 智能變電站接地刀閘電氣閉鎖回路

智能變電站中，在GIS 出線套管根部通過(guò)電容分壓原理將電壓信號(hào)接入帶電顯示器，帶電顯示器根據(jù)采集電壓值大小判斷線路是否無(wú)壓。在智能變電站接地刀閘電氣閉鎖回路中，除了直接電氣相連的兩把刀閘常閉輔助接點(diǎn)外，還接有帶電顯示器輔助接點(diǎn)。以接線圖中500 kV 線路4 間隔505167 接地刀閘為例，電氣閉鎖回路如圖7 所示，其中KVD1為三相無(wú)壓繼電器輔助接點(diǎn)，KVD2 為三相平衡且線路有壓繼電器輔助接點(diǎn)。

圖7 505167 接地刀閘電氣閉鎖回路

4 500 kV 線路接地刀閘防誤閉鎖典型問題

4.1 邏輯閉鎖回路中未接入二次空開位置判別

在運(yùn)行年限較長(zhǎng)的傳統(tǒng)變電站中，電壓互感器二次電壓空開未接輔助接點(diǎn)，造成測(cè)控裝置僅根據(jù)電壓遙測(cè)值大小判斷線路是否無(wú)壓，而無(wú)法判斷遙測(cè)值是否受二次電壓空開斷開的影響，對(duì)線路無(wú)壓的判別不夠全面。對(duì)于此類問題，要結(jié)合線路停電期間加裝電壓二次空開輔助接點(diǎn)，并將位置信號(hào)通過(guò)電纜開入至測(cè)控，實(shí)現(xiàn)二次空開狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集。

4.2 接地刀閘控制回路電氣閉鎖中關(guān)聯(lián)刀閘輔助觸點(diǎn)接觸不良

接地刀閘電氣閉鎖回路須要串接相關(guān)聯(lián)的刀閘三相輔助接點(diǎn)，由于串聯(lián)接點(diǎn)數(shù)量多、電纜敷設(shè)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，再加上變電站運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備運(yùn)行年限等因素影響，易出現(xiàn)輔助接點(diǎn)接觸不良、端子排端子松動(dòng)等問題，導(dǎo)致電氣閉鎖回路出現(xiàn)斷開點(diǎn)。遇到此類問題，應(yīng)使用萬(wàn)用表測(cè)量端子電壓，逐步縮小故障范圍來(lái)確定故障點(diǎn)，通過(guò)緊固接線端子、更換備用電纜、調(diào)整輔助接點(diǎn)端子等方法，消除電氣閉鎖回路故障。

4.3 測(cè)控裝置無(wú)壓信號(hào)采用硬接點(diǎn)開入

在軟件版本較老的測(cè)控裝置中，無(wú)法通過(guò)二次電壓遙測(cè)值轉(zhuǎn)化為虛遙信，為滿足線路接地刀閘邏輯閉鎖中線路無(wú)壓判別要求，在測(cè)控裝置直接采取硬接點(diǎn)強(qiáng)電開入，使線路無(wú)壓信號(hào)開放。此方法局限于測(cè)控裝置功能，造成無(wú)壓判別方式不合理，應(yīng)盡快升級(jí)軟件版本或更換新一代測(cè)控裝置，采取有效的無(wú)壓判別方式，完善線路接地刀閘邏輯閉鎖功能。

4.4 電壓繼電器功能失效或帶電顯示器采集電壓不穩(wěn)定

電壓繼電器由于元件損壞故障導(dǎo)致功能失效，帶電顯示器由于連接電纜或接頭等問題導(dǎo)致采集電壓不穩(wěn)定，無(wú)法滿足線路無(wú)壓判別功能。在發(fā)現(xiàn)電壓繼電器功能失效或帶電顯示器采集電壓不穩(wěn)定時(shí)，須排查確定異常原因并及時(shí)處置，電壓繼電器功能失效時(shí)須更換電壓繼電器。

5 結(jié)束語(yǔ)

為防止惡性誤操作事故，變電站現(xiàn)場(chǎng)必須加強(qiáng)防誤閉鎖裝置的隱患排查和整改措施落實(shí)。對(duì)新建、改擴(kuò)建設(shè)備的防誤閉鎖裝置，應(yīng)經(jīng)過(guò)站控層閉鎖、測(cè)控邏輯閉鎖、現(xiàn)場(chǎng)電氣聯(lián)鎖三層驗(yàn)收合格后，方可具備投運(yùn)條件。對(duì)于存在線路接地刀閘防誤隱患的在運(yùn)變電站，在現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作中，運(yùn)維人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注“五防”系統(tǒng)的巡視，定期對(duì)防誤閉鎖規(guī)則條件進(jìn)行復(fù)查，對(duì)處于異常狀態(tài)的閉鎖條件及時(shí)消缺處理，保障倒閘操作效率，規(guī)避誤操作風(fēng)險(xiǎn)。