刀閘五防閉鎖節點接入位置可能造成的事故隱患分析和對策

李天祥，毛鵬飛，湯思穎

（國網湖北省超高壓公司超能公司，湖北 武漢 430050）

0 引 言

變電站內的運維操作可以認為是對斷路器、隔離刀閘、接地刀閘進行一系列具有先后順序和邏輯條件的連續動作出口。一旦斷路器、隔離刀閘、接地刀閘3者之間出現邏輯和次序的誤操作或者誤動作出口，就會引發較多的電網、設備故障甚至人身事故。因此，電力系統建立嚴格的5 防措施：防止誤分、合斷路器；防止帶負荷分、合隔離開關；防止帶電掛（合）接地線（接地開關）；防止帶接地線（接地開關）合斷路器；防止誤入帶電間隔[1-2]。除“防止誤分、合斷路器”現階段可采取提示性措施外，其余4 防功能必須采取強制性防止電氣誤操作措施[3]。

目前，采用的強制性防誤閉鎖主要有機械閉鎖、電氣連鎖、微機五防閉鎖3 種[4]。運維人員需要按照一定的規程進行操作，考慮變電站內一次設備倒閘操作時設備和人身安全，站內隔離刀閘和接地刀閘在遙控分合前必須經過測控裝置內的微機五防閉鎖邏輯判斷，符合條件后方可執行分合操作[5]。文章主要討論在以交流控制回路為核心的不同設計下，微機五防閉鎖節點接入位置可能產生的事故隱患和對策分析。

1 刀閘分合閘功能實現原理簡單闡述

某變電站內刀閘機構控制回路的典型設計如圖1所示。

圖1 變電站內刀閘機構控制回路典型設計

各元器件的功能介紹如下：KM1表示合閘接觸器、KM2表示分閘接觸器、SA 表示遠方就地切換把手及對應接點、SB1表示機構箱內就地合閘按鈕及對應接點、SB2表示機構箱內就地分閘按鈕及對應接點、SB3表示機構箱內急停按鈕及對應接點、SP1和SP2表示刀閘一次機械傳動機構旋轉時碰到的行程接點、QF1表示電機電源空氣開關及對應接點、QF2表示控制電源空氣開關及對應接點、GDH 表示電機保護器及對應接點。

各回路號功能介紹如下：回路號881（X）為分合遠方控制回路共有的公共端，接入XT1:63；回路號883（X）為遙控合閘輸出，接入XT1:62；回路號885（X）為遙控分閘輸出，接入XT1:64；回路號884（X）和882（X）為測控裝置提供的微機五防邏輯節點，滿足邏輯條件時測控裝置閉合該節點，設計常將此節點串聯在零線中（圖1 中分別接入XT1:48 和XT1:49）。XT1:45 和XT1:46 之間的五防鎖為備用接入點，出廠默認為短接狀態，正常運行狀態下SP1、SP2、SP3、GDH、SB3等接點均處于閉合狀態。不考慮這些接點的故障情況下，測控裝置判斷目前狀態符合分閘五防閉鎖邏輯條件時，884（X）和882（X）之間導通，同時下達分閘指令時，881（X）和885（X）之間導通，使KM2接觸器勵磁驅使電機運轉，從而順利驅動一次機械傳動機構使刀閘完成分閘過程，合閘同理。圖1 中的接觸器處于無勵磁狀態，空氣開關QF1、QF2處于分閘狀態，輔助開關觸點位置對應機構分閘位置。

2 典型設計可能造成的隱患分析

回路號881（X）和885（X）及對應接線位置XT1:48 和XT1:49 在零線上被短接，會失去五防閉鎖功能。變電站內所有設備接地都會匯集至全站的接地網絡，且絕大多數站內零線并未配置漏電保護器，因此當零線的閉鎖接點兩端任意位置發生接地，零線與地線相通，進而通過接地網絡形成回路的短接，使閉鎖接點失去作用，造成刀閘誤動作安全隱患。

某變電站內接地銅排和零線銅排錯誤連接如圖2所示，變電站交流電源屏內零排和接地銅排因為錯誤接線而混聯，該站并未配備漏電保護裝置，混聯后接入站內整體的接地網絡并不影響電源正常輸出，此時火線與零線之間電壓依舊是220 V。零線失去獨立的電位后，在各處出現兩點接地時既不會影響電源供電的功能也不會觸發空開跳閘，因此零線出現故障后，無法被及時察覺。將五防閉鎖接點安置在兩點接地區段內，接點因短路而失去作用，引發刀閘跨五防誤動作出口的安全隱患。

圖2 某變電站內接地銅排和零線銅排錯誤連接

控制回路兩點接地情況如圖3 所示，在五防閉鎖節點接入位置XT1：48 和XT1：49 兩端分別有任意接地點時，控制回路通過虛線處的大地回路形成新的通路，從而使兩處接地點之間的各閉鎖節點失去功能。由于站內零線與地線混聯造成零線電壓為0 V，該刀閘即使不符合閉鎖邏輯，依舊能正常分合刀閘，從而造成跨五防遙控動作出口操作事故。

圖3 控制回路兩點接地情況

3 對策措施

3.1 站內零排改造

全面排查站內所有零排接地或混聯情況，將零排與接地銅排徹底分開（見圖4），同時在交流電源開關處設置漏電保護裝置監視零線。此時，若出現接地點會立即觸發漏電保護跳閘，從而避免零線節點被短接導致誤動作出口事故發生。優點是能一勞永逸地解決零線接地或短路造成的事故隱患，缺點是需要在老站內改造整個電源系統，技術難度高且改造難度大。

圖4 接地銅排和零線銅排分隔的正確示例

3.2 刀閘二次控制回路改造

將五防閉鎖節點轉移至火線上串聯，也就是由之前的“控零”改為“控火”，其中一種具體改造方法如圖5 所示。

圖5 閉鎖節點改造后示意

將原有零線上閉鎖節點的接入位置XT1:48 和XT1:49 短接，回路號884（X）和882（X）分別接入火線上如圖5 所示位置；XT1:45 和XT:46 依舊保持默認短接狀態不變；經過該方法回路改造后，微機五防閉鎖節點串聯于881（X）和操作公共端之前，因此能保證不論是遠方遙控還是就地操作，只有同時滿足五防閉鎖邏輯節點閉合和分合閘命令節點閉合兩個條件，才能實現分合閘操作動作出口。串聯在火線上有效避免站里零線混聯導致的五防閉鎖節點被短接失效問題，一旦發生接地，就能夠立即觸發交流電源空開跳閘。

4 結 論

由于刀閘五防閉鎖節點串聯至零線可能導致五防閉鎖失效，引起刀閘跨五防誤動作出口。該隱患無外在故障現象，也不會引起電源開關跳閘，因此運行過程中難以察覺，需要在停電檢修期間，逐一排查站內刀閘控制回路隱患。